Способ выплавки синтетического чугуна
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистииесних
Республин (11)543680 (61) Дополнительное к авт, свид.ву (51) М. Кл.в
С 21 С 1/08 (22) Заявлено16 05.75 (21) 2134001/02 с присоединением заявки №
Гаоударотевииый комитет
Совета Миииотроа СССР ао делам изаоретвиий и открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано25.01.77,Бюллетень № 3 (45) Дата опубликования описания 11.03.77 (53) УДК 669.162.624 (088. 8) (72) Авторы изобретения
В. С. Шумихин, E Г. Чугунный и Л. Ф. Жуков (71) Заявитель
Институт проблем литья AH УССР (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СИНТЕТИЧЕСКОГО ЧУГУНА
Изобретение относится к области литейного производства, в частности к способам получения синтетического чугуна в индукционных печах с кислой футеровкой.
Известно несколько способов выплавки S синтетического чугуна из различных шихто вых материалов, включаюших плавление шикты, перегрев расплава j до определенной температуры и выдержку при этой температуре. Известен способ выплавки чугуна, зак- 10 лк чаюшийся в следуюшем. Углеродосодержашие материалы загружаются в завалку, шихту расплавляют и перегревают до 1550-1600 С, выдерживают, затем охлаждают о до 1400-1450"С и вводят ферросплавы.Дан- 1 ный способ является наиболее близким по технической сушности и достигаемому эффекту.
Недостатками известного способа выплат ки синтетического чугуна являются слишксЫ 20 о высокая температура перегрева — 1600 С и длительность процесса плавки, что значительно повышает расход электроэнергии и снижает срок службы футеровки и печи. Кроме того, при высокой температуре пере2 грева резко увеличивается окисление желе за и угар легируюших элементов, а при затвердевании такого чугуна наблюдается образование междендритных форм графита и грубой структуры металлической матрицы.
Пель изобретения заключается в разрь- ботке способа выплавки синтетического чу-, гуна в индукционной печи, поэволяюшего стабильно получать чугун высокого качества требуемого химсостава при минимальных угаре элементов и снижении времени плавки.
Поставленная пель достигается путем наплавления металла в печи при 1200-1250оС, затем металл перегревают до температуры на 20-40о выше температуры равновесия реакции восстановления кремнезема углеродом расплава и производят выдержку, причем выдержку отсчитывают с момента превышения температурой расплава температуры реакции н определяют в минутах как интервал интегрирования функции квадрата разности этих температур от времена, при котором интервал принимает значение
7 000-8000, 543680
Реакция С + «02 S + <02+ Q является основной для процесса выплавки чугуна в индукционных тигельных печах с кислой футеровкой и определяет наличие в расплаве зародышевой фазы, состояшей из кремнезема и микрочастицу нерастворившегося, ка рбюризатора.
При длительной выдержке жидкого чугуна ниже температуры равновесия устанавливается соответствие между содержанием крем- Ю незема в расплавеи вобразуюшемся кис лом шлаке. Сушественного изменения в сос таве зародышевой фазы не происходит
1 и жидкий металл можно выдерживать прах ,|тически неограниченное время без измен,пня структуры при его затвердеваниИ, при
;котором формируется грубый крупноплас;тинчатый графит с отдельными гнездами сросшихся включений. Поэтому предлагается
:наплавление металлов печи производить при
1200-1250 С.
При высоком перегреве чугуна относиь
;тельно температуры равновесия с последуюсшей длительной выдержкой происходит вос—
I становление кремнезема углеродом, в свяег:. с чем чугун затвердевает с меньшей
-: »,епенью графитизации, наблюдается склон-
;ость к междендритной ориентации графита и отбелу металла. Это вызывает необходи мость дополнительно модифицировать чугун йпи устраиеиии етии дафеитсв предпагаетс контролировать величину перегрева распла-. ва относительно равновесной температуры, а выдержку при перегреве определять величиной перегрева.
Время выдержки определяется из интег) а1
2 ла $ = a Т (t)did как интервал инз 40 тегрирования 1 - 4, при котором интеграл, принимает значение 7000-.8000 для обычных конструкционных марок чугуна. В фор,муле = - — время выдержки, мин;, <5 л Т И) =Тп И)-Т - разность температур перегрева и равновесной реакции, С.
На чертеже изображен температурный режим плавки по предлагаемому способу, где: Щ
Тлл - температура плавления шихты;
Ти — температура наплавления металлом печи;
Т - температура равновесия основной реакции; Ь
Tnmax максимальная температура перегреBB. 1
За время 4 - < производится наилавление металлом печи. После заполнения тир< гля (момент t2) начинается перегрев расплава с максимальной возможной скоростью для данноц печи (t2 - Cq ) до температуры перегрева T rnaa С момента когда температура перегрева гп превысит температуру равновесия ) р основной pearsции, начинается отсчет времени выдержки
2" и интегрирование функции у=ЬТ (t) .Когда интеграл S . примет значение 70008000, металл готов (момент t y) . Это значение интеграла оптимально для нелегированного серого чугуна конструкционных марок, например, С418-36, С421-40, С424-48, С428-48.
При длительной выдержке расплава при
1200-1250оС, что имеет место при наплавлении металлом печи, не происходит заметных изменений в структуре и составе.
При слишком малой величине интеграла включение графита неоднородное, распределение неравномерное, имеются нерастворимые кусочки карбюризатора. В случае перегрео ва расплава (1600 С) и избыточной термбвременной обработки, т. е. значение интег-у рала значительно превышает оптимальное, наблюдается междендритное расположение графита, точечные включения. При оптимальной термовременной обработке (значение интеграла 7 000-8000) графит пластинчатый. разориентированный и равномерно распределенный в металлической матрицед что обес+ печивает стабильность лучших для данного состава прочностных свойств.
Например, для чугуна марки С424 8 длительный процесс наплавления металлом печи производится при 1200-1250оС, Затем расплав перегревается. Для марки чугуна С424-48 (С-3,4%, S1 -2%) температура равновесия основной тигельной реакции 14.20оС. В момент, когда температура, перегрева достигает температуры равновео сия, т. е. 1420 С, начинается отсчет времени выдержки и интегрирование функции
tf
z .у =а Т И), Когда интеграл:б = 6 Т r t. ) d t, приI
1 мет значение 7000 (оптимальная термовременная обработка) металл готов, момент .
Если скорость подъема температуры расп-. лава достаточно велика, то температура перергрева на интервале 1 - т успеет достигнуть Tr „> и стабилизуется на этом уровне. При ТАтпад 1450 С и скорости подьео ма температуры перегрева 10 град/мин.
i543680 температуры.. тос л таХ
Тр т„. ф bfVH
Составитель JI. Жуков
Редактор Ф. Хлебников Техред Н. Андрейчук Корректор С. Шекмар
Заказ 6130/54 Тираж 654 Подписное
БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35„Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 температура перегрева Тп достигнет Тд „„
14500 чер 3 .ин„а плошадь., огр ниченная кривой уды,1) выше уровня Тп, определяемая интегралом, достигает величины
7000 через 9,5 мин. й
Положительный эффект, обеспечиваемый предложенным способом, ааключается а тол, что при низкотемпературном наплавлении металлом печи значительно снижается угвр! g элементов, расход электроэнергии и увеличивается время службы футеровки печи.
Перегрев и выдержка чугуна в печи по предложенному способу обеспечивает стабильl ное получение качественного металла с по-, ф стоянными характеристиками структуры, за данного химического состава при снижении ! времечи плавки, расход электроэнергии и сравнительно невысокой технологической
Формула изобретения
Способ выплавки синтетического чугунИ, включаюший расплавление шихтовых материалов, перегрев расплава и его выдерж о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с це""ю сокрашения угара элементов и снижения в имени плавки, расплавление шихтовых материалов производят при температуре 1200-1250оС, затем металл перегревают до о температуры на 20-40 выше температуры равновесия реакции восстановления кремне-. зема углеродом расплава и производят выдержку, причем выдержку отсчитывают с момента превышения . температурой расплава температуры реакции и определяют в мину- тах как интервал интегрирования ф„нкции квадрата разности этих тел ператур от времени, при котором интеграл принимает значение 7 ОССИ-В000.
