Способ ковшевого сфероидизирующего модифицирования высокопрочных чугунов



Способ ковшевого сфероидизирующего модифицирования высокопрочных чугунов
Способ ковшевого сфероидизирующего модифицирования высокопрочных чугунов
Способ ковшевого сфероидизирующего модифицирования высокопрочных чугунов

 


Владельцы патента RU 2525870:

Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" (RU)

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в машиностроении, автомобиле- и тракторостроении при производстве отливок из высокопрочного чугуна с шаровидной и вермикулярной формой графита. Сфероидизирующий модификатор в виде ферросиликомагниевой лигатуры помещают в задней части днища ковша, напротив носка, таким образом, чтобы величина перекрытия им донной части ковша не превышала длину радиуса ее окружности, после этого за время 30…60 с наполняют ковш расплавом чугуна, причем при заполнении ковша металлом струю расплава чугуна подают ближе к носку ковша. Изобретение обеспечивает высокую производительность труда без дополнительного оборудования и техники. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу ковшевого сфероидизирующего модифицирования расплава чугуна для получения высокопрочного чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом.

Широко известно, что для получения высокопрочных чугунов с шаровидным и вермикулярным графитом легкими лигатурами (удельный вес меньше удельного веса расплава чугуна) применяют такие способы ковшевого сфероидизирующего модифицирования, как «сэндвич-процесс», «ковш с крышкой» и др. (Knustad, О. Проблемы, возникающие при производстве высокопрочных чугунов. Обзор существующих способов получения ВЧ и используемых модификаторов [Текст] / О. Knustad // Литейщик России. - 2011. - №4. - С.19-26; Косников, Г.А. Основы литейного производства [Текст] / Г.А. Косников. - СПб: СПбГПУ, 2002. - 204 с.; Александров, Н. Н. Высококачественные чугуны для отливок [Текст] / Н.Н. Александров. - М: Машиностроение, 1982. - 222 с.; патент РФ №2074894; авторское свидетельство №1786086).

Однако все существующие способы ковшевого сфероидизирующего модифицирования предполагают использование специальных технологических схем для размещения модификатора, например, таких как реакционный карман для модификатора на днище ковша, и/или дополнительного оборудования для наполнения ковша расплавом чугуна из печи, таких как крышка-резервуар с отверстием для накопления расплава чугуна из печи и дозированной его подачи в ковш, вилочный погрузчик для снятия и одевания крышки на ковш и др.

Недостатками всех известных способов ковшевого сфероидизирующего модифицирования чугуна являются: повышенная трудоемкость, необходимость применения дополнительного оборудования и техники, снижение производительности труда.

Задачей изобретения является снижение трудоемкости, отказ от применения дополнительного оборудования и техники, повышение производительности труда.

Технический результат при осуществлении изобретения заключается в создании упрощенного по сравнению с «сэндвич-процессом» способа ковшевого модифицирования высокопрочного чугуна, не требующего использования дополнительного оборудования и техники и позволяющего стабильно получать необходимое качество чугуна в отливках.

Из известного уровня техники аналоги не выявлены.

Поставленная задача решается тем, что разработан способ ковшевого сфероидизирующего модифицирования «заливка сверху» (фиг.1), в соответствии с которым в заднюю часть днища ковша (напротив носка) с помощью специальной засыпной воронки (фиг.1а) или путем поворота ковша назад на 45° (по часовой стрелке) (фиг.1б,) помещают сфероидизирующий модификатор («легкая» лигатура типа ФСМг) таким образом, чтобы величина перекрытия им донной части ковша не превышала длину радиуса ее окружности, при этом существенно уменьшается размывание навески модификатора и его угар. После этого за время 30…60 с наполняют ковш расплавом чугуна из печи.

При заполнении ковша металлом струю расплава подавать ближе к носку ковша во избежание размывания и преждевременной реакции модификатора с расплавом чугуна. Струю металла из печи ожидания подают непрерывно, а время заполнения ковша жидким чугуном оценивают из выражения:

где tk - время заполнения ковша расплавом чугуна, с; Vк - объем ковша, м3; D э к в н - эквивалентный диаметр носка печи, м; vч -кинематическая вязкость расплава чугуна при температуре заливки, м2/с; Sч - живое сечение потока чугуна, м2; Re - число Рейнольдса.

При заполнении ковша с засыпкой «легкого» сфероидизатора в соответствии с технологией «заливка сверху» необходимо, чтобы режим движения расплава чугуна из печи ожидания в ковш был неустановившимся, то есть Re≈3000…6000.

При турбулентном режиме движения расплава чугуна из печи в ковш (при сильной струе Re>6000) из-за быстрого наполнения ковша имеет место выплеск металла и выброс частиц непрореагировавшего модификатора. Все это делает процесс модифицирования нестабильным, ухудшает экологическую ситуацию и накладывает ограничение на работу по данной технологии в открытом ковше.

При ламинарном режиме движения расплава чугуна из печи в ковш (при слабой струе Re<3000) из-за медленного наполнения ковша большая часть модификатора всплывает на зеркало и реагирует с кислородом воздуха, что ведет к ускоренному угасанию модифицирующего эффекта из-за преждевременного угара магния.

Следовательно, время заполнения ковша обратно пропорционально числу Рейнольдса и должно укладываться в рекомендуемый диапазон. В частности, принимая, что металлоемкость ковша - 0,17 м3, эквивалентный диаметр носка печи - 0,367 м, живое сечение потока принято равным 2/3 от сечения носка печи - 0,0176 м2 и кинематическая вязкость расплава чугуна - 2·10-5 м2/с есть величины известные и постоянные, при подстановке в формулу диапазона чисел Рейнольдса 3000…6000 рассчитывают оптимальный диапазон времени заполнения ковша с наилучшим усвоением магния из модификатора: t=30…60 с.

Исследования, проведенные по источникам патентной и научно-технической информации, показали, что заявляемый способ получения высокопрочных чугунов с шаровидной и вермикулярной формой графита ковшевым модифицированием легкими лигатурами неизвестен и явным образом не следует из изученного уровня техники, то есть соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Заявляемый способ модифицирования может быть использован в условиях чугунолитейного производства и соответствует критерию «промышленная применимость».

1. Способ ковшевого сфероидизирующего модифицирования высокопрочных чугунов, включающий размещение сфероидизирующего модификатора на днище ковша и заполнение ковша расплавом чугуна, отличающийся тем, что сфероидизирующий модификатор в виде ферросиликомагниевой лигатуры помещают в заднюю часть днища ковша, напротив носка, таким образом, чтобы величина перекрытия им донной части ковша не превышала длину радиуса ее окружности, после этого за время 30…60 с наполняют ковш расплавом чугуна, причем при заполнении ковша металлом струю расплава чугуна подают ближе к носку ковша.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что время заполнения ковша жидким чугуном определяют по формуле:

где tk - время заполнения ковша расплавом чугуна, с; Vк - объем ковша, м3; Dнэкв - эквивалентный диаметр носка печи, м; vч - кинематическая вязкость расплава чугуна при температуре заливки, м2/с; Sч - живое сечение потока чугуна, м2; Re=3000…6000 - число Рейнольдса, характеризующее режим движения расплава из печи в ковш.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в машиностроении, автомобиле- и тракторостроении при производстве отливок из высокопрочного чугуна с шаровидной и вермикулярной формой графита.

Изобретение относится к металлургии, к литейному производству, к модифицированию серого чугуна, а именно - к составам комплексных модификаторов, применяемых при производстве отливок из серого чугуна, имеющих сложную конфигурацию и большой диапазон по массе и толщине стенок отливок.

Изобретение относится к металлургии и позволяет уменьшить расход модифицирующего вещества без риска получения отливок, в которых графит не полностью выпал в зерна.

Изобретение относится к технологии получения легированных хромом железоуглеродистых сплавов в ковше, в частности к экзотермическим смесям. .

Изобретение относится к черной металлургии, в частности, к производству экзотермических смесей для легирования чугуна в ковше. .

Изобретение относится к металлургии и, в частности, может быть использовано при изготовлении отливок из высокохромистых чугунов. .

Изобретение относится к способам получения чугуна с вермикулярным графитом. .

Изобретение относится к металлургии, в частности к получению чугуна для прокатных валков. .

Лигатура // 2521916
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при получении высокопрочного чугуна с шаровидным графитом без структурно свободного цементита в литом состоянии.
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом без структурно свободного цементита в литом состоянии на основе металлизированных окатышей и стальных отходов.
Изобретение относится к черной металлургии и литейному производству, в частности к способам улучшения свойств чугунов, используемых в машиностроении для изготовления деталей, работающих в условиях знакопеременных нагрузок.
Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к способу получения модифицированного чугуна с шаровидным графитом для изготовления деталей машин и оборудования.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу получения хладостойкого высокопрочного чугуна для производства литых заготовок в условиях массового производства.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в машиностроении, автомобиле- и тракторостроении при производстве отливок из высокопрочного чугуна с шаровидной и вермикулярной формой графита.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в машиностроении, автомобиле- и тракторостроении при производстве отливок из высокопрочного чугуна с вермикулярной формой графита внутриформенным модифицированием.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения наноструктурированного науглероживателя для внепечной обработки высокопрочного чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом, используемого в сталеплавильном и литейном производствах.
Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при получении высокопрочных чугунов с шаровидным или вермикулярным графитом. Способ включает расплавление шихты в плавильном агрегате, температурную обработку расплава при 1300…1650°С, при этом при получении чугуна с шаровидным графитом первичное модифицирование проводят наноструктурированным науглероживателем в количестве 0,10…0,25% от массы расплава, а вторичное сфероидизирующее модифицирование осуществляют модификатором, содержащим 5…7% магния, в количестве 1,2…2,0% от массы расплава, а при получении чугуна с вермикулярным графитом первичное модифицирование проводят наноструктурированным науглероживателем в количестве 0,10…0,25% от массы расплава, а вторичное вермикуляризирующее модифицирование осуществляют модификатором, содержащим 3…5% магния и 3…6% редкоземельных элементов, в количестве 0,3…0,8% от массы расплава.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к конструкции ковша для обработки расплавленного металла магнием. Ковш содержит кожух с трубчатой огнеупорной футеровкой и с желобом для приема и заливки расплавленного металла. Между первым и вторым торцами и сплошной боковой стенкой футеровки образовано внутреннее пространство ковша. Футеровка ковша дополнительно содержит карман для обрабатывающего средства, расположенный рядом с первым торцом и сообщающийся с внутренним пространством ковша. Желоб для приема и заливки расплавленного металла расположен ближе к вершине, чем ко дну внутреннего пространства. В горизонтальном положении нижний объем внутреннего пространства, образованного ниже горизонтальной плоскости, находящейся посередине между верхом и дном внутреннего пространства и между первым торцом и вертикальной плоскостью, находящейся между первым и вторым торцами, больше верхнего объема внутреннего пространства, образованного выше горизонтальной плоскости и между первым торцом и вертикальной плоскостью. Использование изобретения обеспечивает более равномерное и улучшенное усвоение обрабатывающего средства. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 19 ил., 2 табл., 4 пр.
Наверх