Способ модифицирования чугуна

Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к способу модифицирования легированного чугуна с шаровидным графитом для изготовления быстроизнашивающихся деталей, например мелющих элементов рудо- и угольных размольных мельниц. В способе сначала зеркало расплава засыпают кусковым алюминием до образования сплошного слоя оксида алюминия толщиной 0,5-1,5 мм, затем слой оксида алюминия засыпают порошком силикокальция до образования второго сплошного слоя шлака толщиной 0,5-2 мм, затем после образования слоя шлака его поверхность засыпают порошком покровного материала до образования третьего сплошного вязкого слоя толщиной 2-3 мм, затем поверхность третьего вязкого слоя засыпают порошком упомянутого покровного материала толщиной до 15 мм до образования верхнего слоя шлака, после чего вводят сфероидизирующий модификатор и засыпают место его введения порошком упомянутого покровного материала, при этом перед введением в расплав модификатор выдерживают в воде. Изобретение позволяет повысить эффективность защитного действия покрова, что позволяет увеличить массу расплава модифицируемого чугуна, ограничить взаимодействие модификатора с жидким чугуном на воздухе, а также уменьшить угар магния и церия. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к способу модифицирования легированного чугуна с шаровидным графитом, который может быть использован для изготовления быстроизнашивающихся деталей, например мелющих элементов рудо- и углеразмольных мельниц.

Известен способ модифицирования жидкого чугуна под сыпучим покровным материалом, включающий выплавку чугуна заданного состава, размещение слоя твердого измельченного модификатора на дне ковша, нанесение на поверхность модификатора слоя покровного материала, заполнение ковша расплавом чугуна и засыпку зеркала жидкого чугуна тем же покровным материалом, который состоит из углеродного пассиватора (измельченный кокс) и теплоизолирующей добавки (вспученный перлит). Усвоение магния при этом процессе достигает 55-65%.

(SU 1077929, С21С 1/10, опубликовано 07.03.1984)

Недостатками данного способа являются низкий процент усвоения магния в расплаве и сложность удаления сыпучего покровного материала с поверхности жидкого чугуна, находящегося в ковше, что увеличивает вероятность засорения частицами покровного материала тела отливок и, соответственно, возникновения брака в литье по неметаллическим включениям.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ модифицирования жидкого чугуна в ковше, включающий засыпку зеркала жидкого чугуна покрывным материалом - порошком флюсперлита «Барьер», выдержку его до образования вязкого сплошного слоя, введение через зазор между футеровкой ковша и покровным материалом в расплав чугуна твердого тяжелого модификатора на основе церия, магния и никеля и засыпку зазора покрывным материалом. При таком процессе усвоение магния и церия достигает 95%.

(RU 2422546, С22С 1/10, опубликовано 27.06.2011)

Недостатком способа являются его неэффективность при модифицировании расплава чугуна массой свыше 150 кг. При большей массе чугуна требуется достаточно большое количество модификатора, что приводит к разрушению вязкого защитного покрова флюсперлита под воздействием паров магния и церия. Это приводит к контакту модификатора и жидкого чугуна на воздухе, протеканию пироэффекта, дымовыделения и повышенному угару магния и церия.

Задачей и техническим результатом изобретения является повышение эффективности защитного действия покрова, что позволяет увеличить массу расплава модифицируемого чугуна, ограничить взаимодействие твердого модификатора с жидким чугуном на воздухе, уменьшить угар магния и церия.

Технический результат достигается тем, что способ модифицирования чугуна включает засыпку зеркала расплава чугуна в ковше порошком покровного материала - флюсперлитом «Барьер» до образования сплошного вязкого слоя, введение в расплав твердого модификатора и засыпку места введения модификатора покровным материалом, при этом сначала зеркало расплава засыпают кусковым алюминием до образования сплошного слоя оксида алюминия толщиной 0,5-1,5 мм, затем слой оксида алюминия засыпают порошком силикокальция до образования сплошного слоя шлака толщиной 0,5-2 мм, затем поверхность шлака засыпают порошком покровного материала до образования сплошного вязкого слоя толщиной 2-3 мм, затем поверхность вязкого слоя засыпают порошком покровного материала толщиной до 15 мм, после чего вводят модификатор и засыпают место введения модификатора порошком покровного материала верхнего слоя, а перед введением в расплав модификатор выдерживают в воде.

Технический результат также достигают тем, что время введения в расплав модификатора составляет менее 5 секунд; модификатор в расплав чугуна вводят между футеровкой ковша и покрывным материалом; а в качестве модификатора используют твердый сфероидизирующий модификатор на основе церия, магния и никеля, который вводят в количестве 0,8 - 1,2% от массы модифицируемого расплава чугуна.

Способ по изобретению можно проиллюстрировать следующим примером.

В электропечи расплавляли железоуголеродистые шихтовые материалы и получали легированный чугун. При температуре 1440°С расплав массой 1500 кг сливали в открытый ковш. После чего на зеркало чугуна вносили засыпкой кусковой алюминий в количестве около 0,4% от массы модифицирующего расплава. После расплавления алюминия и его окисления образуется плотной сплошной слой оксида алюминия толщиной 0,5-1,5 мм, который предохраняет компоненты модификатора, находящиеся в расплаве, от контакта со слоем покровного материала. В противном случае куски модификатора прилипают к покрову и сгорают на зеркале жидкого чугуна, в результате чего графит шаровидной формы образуется только в верхних слоях расплава, а в нижних слоях расплава, находящихся в донной части ковша, графит будет иметь вермикулярную форму.

Затем слой оксида алюминия засыпали порошком силикокальция марки СК15 в количестве около 0,4% от массы обрабатываемого расплава до образования второго сплошного вязкого слоя шлака толщиной 0,5-2 мм, состоящего из оксида кальция и диоксида кремния. При прохождение кусков модификатора через второй слой их поверхность частично покрывается слоем вязкого шлака, благодаря чему взаимодействие модификатора с жидким чугуном происходит с задержкой, т.е. через 5 секунд.

После образования слоя шлака его поверхность засыпают третьим слоем порошка покровного материала в количестве около 0,5% от массы модифицирующего расплава. В качестве покровного материала использовали флюсперлит «Барьер» (ТУ 5717-001-11035757-2006), который представляет собой фракционированную (размеры частиц 0,63-2,5 мм) перлитовую породу, содержащую диоксид кремния, оксид алюминия, оксид железа, оксид кальция, оксид кальция и натрия, глину при следующем соотношении компонентов, мас.%: диоксид кремния 65-77, оксид алюминия 11-16, оксид железа 0,5-6,0, оксид кальция 0,1-3,5, оксид кальция и натрия 3-11, глина не более 0,5. В процессе взаимодействия с горячим вторым слоем в течение нескольких минут покровный материал коагулирует и образует сплошной вязкий слой-покров толщиной 2-3 мм.

Затем на поверхность вязкого покрова засыпают тем же порошком флюсперлита «Барьер» в количестве около 0,5% от массы обрабатываемого жидкого чугуна толщиной до 15 мм. Четвертый слой также нагревается, но при этом сохраняет свое сыпучее состояние. Если при модифицировании третий защитный покров разрушался, то сыпучий горячий порошок флюсперлита четвертого слоя поступал в этот разрыв третьего слоя и под действием температуры расплава образовывал новый плотный защитный покров, то есть ликвидировал разрыв в третьем слое.

Сразу после этого между футеровкой ковша и покрывным материалом в расплав чугуна вводили известный твердый сфероидизирующий модификатор на основе церия, магния и никеля, присадку в количестве 1,0% от массы обрабатываемого расплава. Модификатор содержал магний, церий, железо и никель при следующем соотношении компонентов, мас.%: магний 7,0-9,0; церий 8,0-10,0; железо ≤ 1,5; Ni - остальное.

Перед введением в расплав чугуна модификатор предварительно выдерживали в воде в течение времени (несколько минут), достаточном для пропитки водой и окисления наружной поверхности компонентов. Благодаря этому начало взаимодействия присадки с расплавом чугуна происходило с задержкой, т.е. через 5 секунд после ввода присадки в расплав. За это время место ввода модификатора в расплав засыпали горячим порошком покровного материала четвертого верхнего слоя. Задержка интенсивного взаимодействия присадки и расплава происходило за счет образования вокруг присадки паровой подушки и окисленности ее наружной поверхности. Благодаря этому горение магния и церия на начальной стадии взаимодействия с расплавом не происходило, что уменьшало угар указанных компонентов при модифицировании.

После модифицирования чугун с шаровидным графитом имел следующее содержание элементов, мас.%: углерод 3,5, кремний 1,8, хром 8,0, марганец 1,0, никель 4,5, бор 0,3, ванадий 0,6, медь 0,4, церий 0,03, алюминий 0,2, магний 0,03, кальций 0,3, железо - остальное.

Результаты сравнительного анализа известного и предлагаемого способов модифицирования легированного чугуна приведены в таблице.

Приведенные данные в таблице свидетельствуют о том, что способ по изобретению при модифицировании чугуна массой 1500 кг обеспечил повышение степени усвоения магния и церия с 25-30 до 98%, а также исключил наличие при модифицировании расплава пироэффекта и угара церия и магния. При этом масса обрабатываемого жидкого чугуна увеличилась с 150 до 1500 кг.

Таблица
Способ модифици-рования чугуна Масса обрабатываемо-
го расплава, кг
Число покровных слоев Материал модификатора, мас.% Степень усвоения, % Наличие пиро-
эффекта
магния церия
Известный 150 один Mg 7,0-9,0 95 92 нет
500 Се 8,0-10,0 60 55 да
1500 Fe ≤ 1,5 30 25 да
По изобретению 150 четыре Ni - остальное 98 98 нет
500 98 98 нет
1500 98 98 нет

1. Способ модифицирования легированного чугуна с шаровидным графитом, включающий подачу на зеркало расплава легированного чугуна в ковше порошка покровного материала в виде флюсперлита «Барьер» до образования сплошного вязкого слоя, введение в расплав сфероидизирующего модификатора и засыпку места введения модификатора упомянутым покровным материалом, отличающийся тем, что сначала зеркало расплава засыпают кусковым алюминием до образования сплошного слоя оксида алюминия толщиной 0,5-1,5 мм, затем слой оксида алюминия засыпают порошком силикокальция до образования второго сплошного слоя шлака толщиной 0,5-2 мм, затем после образования слоя шлака его поверхность засыпают порошком упомянутого покровного материала до образования третьего сплошного вязкого слоя толщиной 2-3 мм, затем поверхность упомянутого третьего вязкого слоя засыпают порошком упомянутого покровного материала толщиной до 15 мм до образования верхнего слоя шлака, после чего вводят сфероидизирующий модификатор и засыпают место его введения порошком упомянутого покровного материала, при этом перед введением в расплав модификатор выдерживают в воде.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что время введения в расплав сфероидизирующего модификатора составляет менее 5 секунд.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сфероидизирующий модификатор в расплав чугуна вводят между футеровкой ковша и покрывным материалом.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют сфероидизирующий модификатор на основе церия, магния и никеля, который вводят в количестве 0,8-1,2% от массы модифицируемого расплава чугуна.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к получению наноструктур. Содержащую карбид наноструктуру получают осаждением на основу нанослоя металла или неметалла, или их окислов и последующей карбидизацией путем обработки в угарном газе в присутствии угля или сажи при температуре 1400-1500°С.

Изобретение относится к металлургии, в частности к получению карбидочугуна с отсутствием пор в объеме сплава, и может быть использовано для изготовления рабочих частей выглаживателей.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к волокнистым композиционным материалам, армированным непрерывными волокнами оксида алюминия, и может быть использовано в качестве конструкционного материала в авиационной технике.

Изобретение относится к углеродсодержащим медным сплавам и может быть использовано в электротехнике для изготовления электрических проводов. Медный сплав получают добавлением графита гексагональной системы в высокотемпературную среду с температурой в диапазоне от 1200°С до 1250°С в количестве, необходимом для получения медного сплава с содержанием углерода в диапазоне от 0,01% до 0,6% по весу.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению композиционных материалов с металлической матрицей из алюминия или его сплавов, армированных керамическим наполнителем из нитридов или карбидов бора и вольфрамом.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к композиционным материалам на основе алюминия, и может быть использовано в качестве конструкционного материала для деталей, работающих в условиях высоких механических и тепловых нагрузок, например для поршней форсированных двигателей внутреннего сгорания, работающих при температурах их нагрева 350°C и выше.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения сплавов на основе кобальта, предназначенных для каркасов металлокерамических и бюгельных зубных протезов.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения высокопористых ячеистых материалов (ВПЯМ). Может использоваться для изготовления фильтров, шумопоглотителей, носителей катализаторов, теплообменных систем, конструкционных материалов, работающих в условиях высоких температур, может найти применение в энергетике, машиностроительной, химической и других отраслях промышленности.
Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к получению сплавов алюминия с редкоземельными металлами. Способ получения лигатуры алюминий-скандий включает расплавление алюминия, алюминотермическое восстановление скандия из исходной шихты, содержащей фторид скандия, хлорид калия и фторид натрия под покровным флюсом и последующую выдержку полученного расплава.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к модифицированию сплавов на основе золота, предназначенных для изготовления ювелирных изделий. Для повышения измельчения структуры сплавов золота при их модифицировании вводят рутений в расплав перед кристаллизацией сплава в виде лигатуры серебро-рутений.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу получения сплавов на основе титана, плавка и разливка которых проводится в вакуумных дуговых гарнисажных печах. Способ получения сплава на основе титана с содержанием бора 0,002-0,008 мас.% включает проведение плавки в вакуумной дуговой гарнисажной печи с расходуемым электродом, не имеющей дополнительного вакуумного порта для введения модифицирующих добавок. Навеску модификатора B4C, завернутую в алюминиевую фольгу, закладывают в отверстие расходуемого электрода, которое высверливают от сплавляемого торца электрода на расстоянии, определяемом в зависимости от времени его расплавления. Получают сплав на основе титана с равноосной структурой и размером зерна менее 15 мкм. 1 табл., 1 пр.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению металлокерамических электроконтактных материалов Cu-Cd/Nb. Из порошков меди и ниобия готовят шихту, проводят холодное прессование и спекание. Введение кадмия в заготовку осуществляют диффузионным насыщением путем ее выдержки в атмосфере, содержащей пары кадмия. Спеченную заготовку подвергают глубокой обработке давлением, которую сочетают с горячей экструзией и последующей холодной прокаткой или вытяжкой. После чего проводят допрессовку и отжиг. Обеспечивается понижение переходного сопротивления в контактной паре, повышение электроэрозионной стойкости, а также в возрастании длительной механической прочности в режимах многоцикловых ударных нагрузок и стойкости против сваривания. 1 табл.
Изобретение относится к порошковой металлургии жаропрочных никелевых сплавов. Может использоваться в газотурбинных двигателях (ГТД) для изготовления тяжелонагруженных деталей, работающих при повышенных температурах. Гранулы крупностью менее 100 мкм получают методом плазменной плавки и центробежного распыления вращающейся литой заготовки при скорости вращения более 15000 об/мин. Дегазацию гранул проводят в движущемся потоке при массовой подаче 10-50 кг/ч с одновременным заполнением, виброуплотнением и герметизацией капсул. Горячее изостатическое прессование и закалку проводят в течение 2-8 часов в однофазной области на 2-30°C выше температуры сольвуса, скорость охлаждения при закалке поддерживают выше 25°C/мин. Старение проводят в две стадии: для высокожаропрочных сплавов - при 850-890°C и 740-780°C, а для высокопрочных - при 800-760°C и 680-720°C. Повышается ресурс и надежность изделий, работающих в условиях жесткого нагружения в ГТД, за счет более высоких характеристик прочности, жаропрочности и трещиностойкости при рабочих температурах. 1 табл.
Изобретение относится к области определения коррозионной стойкости металлов и может быть использовано для контроля подверженности к сульфидной коррозии деталей из порошковых никелевых сплавов газотурбинных двигателей. Способ включает нанесение агрессивного реагента на поверхность заготовки, нагревание и оценку степени коррозионного поражения с использованием агрессивного реагента, содержащего сульфат натрия и легкоплавкий сульфат аммония, при этом сначала проводят нагревание заготовки до 250° С, наносят первый слой агрессивного реагента, повторно нагревают заготовку до 250° С и наносят второй слой агрессивного реагента, затем проводят стабилизирующий нагрев при 600° С в течение 0,5-1,0 час и охлаждение на воздухе с последующим проведением оценки степени коррозионного поражения к сульфидной коррозии по снижению сопротивления материала заготовки малоцикловой усталости. Технический результат: возможность проведения оценки качества деталей при заводском контроле, повышение коррозионной стойкости и увеличение ресурса деталей в 1,25 - 1,5 раз. 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению литого композиционного материала (ЛКМ) на основе алюминия для изготовления отливок и деформируемых изделий электротехнического назначения. ЛКМ содержит в качестве матричного компонента алюминий технической чистоты, а в качестве армирующего компонента - дискретные керамические частицы углеродсодержащей боридной фазы C2Al3B48 в количестве 0,1-0,6 мас.%, синтезированные в расплаве. Способ получения ЛКМ включает введение в расплав технического алюминия лигатуры Al-В, перемешивание в течение 5-10 мин, введение в расплав при температуре 980-1000°C алмазографитового наноразмерного порошка и выдерживание в течение 10-15 мин для протекания синтеза керамических дискретных частиц и их распределения в объеме расплава, проведение модифицирования расплава лигатурой Al-Sr, перемешивание и разливку при температуре 740-750°C. Техническим результатом является создание ЛКМ на основе алюминия, обладающего повышенной электропроводностью, прочностью и пластичностью, позволяющей подвергать композиционный материал холодной деформации и достигать высокой степени обжатия без промежуточных отжигов, и способа получения ЛКМ, отличающегося экологической безопасностью, снижением трудоемкости и повышением качества композиционного материала. 2 н.п. ф-лы, 1 пр., 1 табл., 1 ил.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к жаропрочным порошковым сплавам на основе никеля, обладающим повышенным сопротивлением к сульфидной коррозии, и может быть использовано для изготовления деталей газотурбинных двигателей. Сплав содержит, мас.%: углерод 0,02-0,10, хром 9,0-11,0, кобальт 14,0-16,0, вольфрам 4,2-5,8, молибден 4,5-5,0, титан 3,0-3,9, алюминий 3,2-4,5, ниобий 2,5-3,5, гафний 0,05-0,5, бор 0,005-0,05, цирконий 0,001-0,05, магний 0,001-0,05, скандий 0,001-0,05, марганец 0,001-0,5, кремний 0,001-0,5, железо 0,001-1,0, никель остальное, при этом суммарное содержание титана, молибдена, ниобия не ниже содержания хрома. Сплав характеризуется высокими характеристиками жаропрочности, стойкости к сульфидной коррозии и сопротивления МЦУ в условиях воздействия агрессивной среды. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам получения лигатур на основе алюминия, и может быть использовано при получении лигатуры алюминий-титан-цирконий, применяемой для модифицирования алюминиевых сплавов. Способ получения лигатуры алюминий-титан-цирконий включает плавление бинарных лигатурных сплавов алюминий-титан и алюминий-цирконий при поддержании отношения по массе титана к цирконию от 0,15 до 1,5, нагрев расплава до температуры на 160-300°С выше температуры ликвидуса, перемешивание расплава, воздействие на расплав низкочастотными колебаниями для равномерного распределения алюминидов не менее 1 минуты и проведение кристаллизации расплава со скоростью 103-104 град/с. Техническим результатом изобретения является повышение модифицирующей способности лигатуры за счет образования комплексных метастабильных алюминидов с решеткой, совпадающей с решеткой матрицы модифицируемых алюминиевых сплавов, и их равномерного распределения в сплаве лигатуры. 1 з.п. ф-лы, 3 пр., 1 табл.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению пористых многослойных проницаемых материалов. Может использоваться в медицине для изготовления функционально-градиентных имплантатов. Готовят экзотермическую смесь порошков исходных компонентов при их соотношении, обеспечивающем ее самостоятельное горение, и осуществляют гранулирование. Проводят послойное прессование заготовки, чередуя слои крупных и мелких гранул, при одинаковых или разных давлениях прессования, затем осуществляют самораспространяющийся высокотемпературный синтез и последующее охлаждение полученного материала в вакууме. Обеспечивается получение пористого материала с широким диапазоном пор и высоким пределом прочности. 3 пр.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению твердосплавного тела из твердого сплава, содержащего зерна карбида вольфрама и металлическое связующее, содержащее кобальт с определенной концентрацией растворенного в нем вольфрама. Твердосплавное тело имеет граничащие друг с другом область поверхности и внутреннюю область, при этом средняя доля связующего во внутренней области больше, чем в области поверхности. Средняя концентрация углерода в связующем в области поверхности выше, чем во внутренней области, при этом твердосплавное тело не содержит эта-фазу и свободный углерод. Концентрация вольфрама, растворенного в связующем в области поверхности меньше, чем во внутренней области, и определяется как(16,1-σВ)/0,275, где σВ - частное от деления величины магнитного момента твердого сплава в области твердосплавного тела на массовую долю связующего в этой области. Твердосплавное тело получено путем формования неспеченной заготовки, содержащей зерна карбида вольфрама, распределенные в содержащем кобальт связующем, предварительного спекания при 1000-1280°С в течение 1-3 часов, термообработки в науглероживающей среде и жидкофазного спекания при 1320-1400°С. Обеспечивается получение материала с градиентом свойств, имеющего высокую износостойкость и ударную вязкость в области поверхности. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к получению многослойных композитов на основе системы Nb-Al. Может использоваться для синтеза наноструктурных интерметаллических соединений данной системы. Смесь порошков ниобия и алюминия чистотой не менее 98% и долей алюминия от 1,5 до 45 мас.% подвергают механической обработке в планетарной шаровой мельнице при ускорении шаров от 100 до 600 м/с2 продолжительностью от 0,5 до 20 минут. Компактирование кручением под квазигидростатическим давлением на наковальнях Бриджмена осуществляют при температуре от 10 до 100°С, давлении от 2 до 10 ГПа и относительном повороте наковален при кручении до достижения сдвиговой деформации γ≥50. Полученный композит со слоистой структурой характеризуется наномасштабным размером зерен и слоев, повышенной твердостью и большой удельной площадью межфазных границ. 3 ил., 1 пр.

Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к способу модифицирования легированного чугуна с шаровидным графитом для изготовления быстроизнашивающихся деталей, например мелющих элементов рудо- и угольных размольных мельниц. В способе сначала зеркало расплава засыпают кусковым алюминием до образования сплошного слоя оксида алюминия толщиной 0,5-1,5 мм, затем слой оксида алюминия засыпают порошком силикокальция до образования второго сплошного слоя шлака толщиной 0,5-2 мм, затем после образования слоя шлака его поверхность засыпают порошком покровного материала до образования третьего сплошного вязкого слоя толщиной 2-3 мм, затем поверхность третьего вязкого слоя засыпают порошком упомянутого покровного материала толщиной до 15 мм до образования верхнего слоя шлака, после чего вводят сфероидизирующий модификатор и засыпают место его введения порошком упомянутого покровного материала, при этом перед введением в расплав модификатор выдерживают в воде. Изобретение позволяет повысить эффективность защитного действия покрова, что позволяет увеличить массу расплава модифицируемого чугуна, ограничить взаимодействие модификатора с жидким чугуном на воздухе, а также уменьшить угар магния и церия. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Наверх