Способ модифицирования металлов

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 47I384

6оюз СоветскиМ

Социалистическик

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.05.73 (21) 1924195/22-2 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 25.05.75. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 03.09.75 (51) М. Кл. С 21с 1/00

Государственный комитет

Совета министров СССР по делам иэобретениИ и открытий (53) УД К 669.046 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Д, Довбня и В. М. Кузьмин (71) Заявитель Специальное конструкторское бюро полимерного машиностроения (54) СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к металлургии и литейному производству,,в частности к способу модифицирования металлов добавками.

Известен способ модифицирования чугуна порошкообразным модификатором, заключающийся в том, что модификатор инжектируется в .расплав сильной струей инертного газа. Передача модификатора и инертного газа осуществляется с помощью огнеупорной трубы, погруженной в жидкий металл.

Известны способы модифицирования жидкого чугуна различными добавками, заключающиеся в загрузке на дно ковша модификатора с последующей заливкой в этот ковш жидкого металла.

Известен способ, при котором легковозгоняющиеся добавки типа А1С1З, А1Вгз, Li, К вводятся в жидкий металл с помощью погруженной в него огнеупорной трубы, закрытой пористой магнезитовой пробкой. В верхней части огнеупорной трубы имеется емкость с окном для загрузки легковозгоняющегося материала. Емкость разделена специальной заслонкой на два отсека. При заполнении устройства,вводимым материалом последний проходит в нижний отсек, после чего разделительный шлюз закрывается и в нижний отсек подается газ под давлением, компенсирующим давление столба жидкого металла. Материал под действием высокой температуры окружающей среды расплавляется и начинает возгоняться, но с помощью сжатого газа инжектируется в металл. Верхняя часть устройства тем временем загружается новой порцией ма5 териала, которая при необходимости перепускается в нижний отсек, т. е. в зону плавления и инжектирования.

Однако этот способ применим только для сплавов цветных металлов из-за того, что ас10 сортимент вводимых добавок ограничен лишь возгоняющими материалами прн температуре модифицируемого расплава.

Цель изобретения — стабилизация результатов модифицирования.

15 Это достигается тем, что огнеупорную трубу погружают в расплав на глубину, равную

0,25 — 0,35 высоты расплава в емкости, и накладывают на нее вибрацию в направлении оси с амплитудой 1 — 5 мм, измельченный мо2з дификатор подают внутрь огнеупорной трубы.

Огнеупорную трубу можно погружать в ковш, копильник вагранки, миксер. Во внутренней полости трубы создают давление, компенсирующее давление столба жидкого металла и

25 препятствующее поступлению расплава внутрь трубы. При этом отсутствует барботаж металла. Поступающий в полость трубы модификатор имеет идеальные условия для контакта с расплавом в его глубине, а поступающие све30 жие порции модификатора предварительно по471384 догреваются и оплавляются, будучи изолированными от окислительной атмосферы. Трубе сообщают осевые вибрации, что в значительной степени способствует увеличению скорости усвоения модификатора и создает условия 5 для лучшей регулировки. Свежие порции добавки находятся в неокислительной среде газообразных продуктов взаимодействия металл — модификатор, что позволяет снизить расход модификаторов. 10

Сущность предлагаемого способа поясняется чертежом.

На чертеже приняты следующие обозначения: 1 — труба с огнеупорной насадкой, 2— жидкий металл, 3 — емкость с расплавом, 4 — 15 сильфон, 5 — питатель, 6 — бункер с модификатором, 7 — устройство для поддержания заданного давления в полости трубы, 8 — воздуховод (баллон с газом), 9 — патрубок, 10— вибратор. 20

Трубу 1 с огнеупорным насадком открытым концом погружают в жидкий металл (чугун)

2 в копильнике (ковше) 3. Труба 1 сочленена через сильфон 4 с рукавом питателя 5 бункера 6, в котором находится измельченный модификатор. Полость трубы 1 соединена с устройством 7, автоматически поддерживающим заданное давление в полости. Это устройство соединено с сетью воздуховода 8 (баллон с газом) и патрубком 9 с системой вентиляции. З0

Вибратор 10 поднимает и опускает трубу и сообщает ей вибрации (осевые) .

Процесс модифицирования осуществляется следующим образом. В полость трубы подают воздух или инертный газ под давлением, ком- 35 пенсирующим давление столба жидкого металла на глубину, равную 0,25 — 0,35 высоты расплава в емкости, и погружают ее в жидкий металл до прекращения барботажа металла (пробулькивания пузырей газа). Уст- 40 ройство 7 поддерживает это давление в полости трубы автоматически. С помощью питателя 5 в полость трубы подается измельченный модификатор, достигающий поверхности жидкого металла в самом конце трубы (практиче- 45 ски за обрезом трубы) . При контакте модификатора (например, комплексного на Са — Mg— — Si — Fe основе) с жидким чугуном происходит экзотермическая реакция усвоения добавки. Электромагнитный вибратор 10 создает 50 осевые вибрации трубы с амплитудой 1 — 5 мм (частота 2 — 15 гц). Вибрация способствует удалению из реакционной зоны продуктов реакции и незначительной части неполностью прореагировавших частиц добавки, растворе- 55 ние которых заканчивается в процессе их всплывания в ковше.

Кроме того, вибрация в значительной степени способствует увеличению скорости усвоения модификатора и снижению пироэффекта.

Частоту и амплитуду вибрации выбирают такой, чтобы на поверхности расплава практически не появлялись непрореагировавшие частицы модификатора.

Вибрация и интенсивное газовыделение в реакционной зоне обеспечивают хороший массообмен в емкости. Причем имеется возможность резкого повышения интенсивности массообмена за счет импульсного повышения давления в полости трубы и барботирования расплава, что важно при модифицировании больших масс металла.

Скорость подачи модификатора выбирается несколько большей скорости усвоения для того, чтобы свежие порции успели подогреться и оплавиться в неокисленной среде перед поступлением в реакционную зону.

После окончания процесса модифицировапия трубу поднимают, предварительно вытесняя избыточным давлением в полости остатки модификатора в жидкий металл.

Предлагаемый способ имеет возможность независимого регулирования скорости усвоения модификатора (или любой экзотермической добавки) путем вариаций параметров вибрации, возможность независимого регулирования скорости массообмена и величины расхода добавок за счет вибрации и интенсивного газовыделения в реакционной зоне.

Кроме того, предлагаемый способ характеризуется низкими капитальными затратами, отсутствием загрязнения атмосферного цеха и подавлением пироэффекта, а также возможностью независимого регулирования параметров процесса модифицирования, позволяющей создать полностью автоматизированный и поэтому высокостабильный процесс обработки жидких металлических расплавов черных и цветных металлов.

Предмет изобретения

Способ модифицирования металлов, заключающийся в введении добавок через погружаемую в расплав огнеупорную трубу с одновременным вводом через нее газа под давлением, компенсирующим давление столба жидкого металла, отличаю щи и ся тем, что, с целью стабилизации результатов модифицирования, трубу погружают в расплав на глубину, равную 0,25 — 0,35 высоты расплава в емкости, и накладывают на нее вибрацию в направлении оси с амплитудой 1 — 5 мм, Редактор Н. Козлова

Составитель Ю. Лотоцкий

Техред 3. Тараненко

Корректоры: В. Петрова и О. Данишева

Заказ 2092/6 Изд. № 730 Тираж 648 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2