Наружный слой брикета для модифицирования чугуна

Наружный слой брикета для модифицирования чугуна

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

НАРУЖНЫЙ СЛОЙ БРИКЕТА ДЛЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЧУГУНА, содержащий хлористый калий, гидроокись кальция и жидкое стекло, отличаю щ и и .с я тем, что, с целью повышения эффективности модифицирующего действия брикета, ликвидации образования структурно-свободного цементита в чугуне и снижения эн ргетических затрат на растворение брикета, слой дополнительно содержит плавиковый шпат и ферросилиций с содержанием кремния более 70% при следующем соотношении ингредиентов, мае.%: Хлористый 3-5 калий Гидроокись5-9 кальция Жидкое 15-20 стекло Плавиковый 0,5-3,0 шпат W Ферросилд ций с содержанием кремния более 70% Остальное

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU,, 11 4273 А

4 (5 l) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

5-9

О, 5-3,0 шлат

Ферросилиций с содержанием кремния более 703

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3691799/22-02 (22) 13. 01. 84 (46) 30.06.85. Бюл. Ф 24 (72) В.Г. Горенко, О.И.!Пинский, Н.В. Манойло и А.И. Карпычев (71) Купянский литейный завод им. 60-летия Великой Октябрьской социалистической революции и Институт проблем литья АН УССР (53) 669. 15. 198(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 490830, кл. С 21 С 1/00, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

NI 635349, кл. С 21 С 1/00, 1976. (54)(57) НАРУЖНЫЙ СЛОЙ БРИКЕТА ДЛЯ

МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЧУГУНА, содержащий хлористый калий, гидроокись кальция и жидкое стекло, о т л и ч а ю— щ и й,с я тем, что, с целью повышения эффективности модифицирующего действия брикета, ликвидации образования структурно-свободного цементита в чугуне и снижения энергетических затрат на растворение брикета, слой дополнительно содержит .плавиковый шпат и ферросилиций с содержанием кремния более 70Х при следующем соотношении ингредиентов, мас.Ж:

Хлорнстый калий 3-5

Гидроокись кальция

Жидкое стекло 15-20

Плавиковый

11б4273

Изобретение относится к металлургии и литейному производству и может быть использовано для ввода в чугун модифицирующих брикетов с низкокипящими компонентами. 5

Известен наружный слой брикета для модифицирования чугуна, содержащий шамот, чугунную стружку, хлористый калий и жидкое стекло (1) .

Недостатком известного наружного слоя брикета является то, что защитное покрытие не содержит модифицирующих компонентов и выполняет только функцию термостойкого покрытия, уменьшающего прогрев модификаэ .тора в начальный момент его контакта с чугуном.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является наружный слой брикета для модифицирования чугуна Г21

4У содержащий чугунную стружку, хлорис тый калий, гидроокись кальция, жидкое стекло и шамот при следующем со отношении ингредиентов, мас.7:

Чугунная стружка 10-20

Хлористый калий

Гидроокись 30 кальция 5-9

Жидкое стекло

Шамот

3-5

13-17

Остальное

Применение в составе известного наружного слоя брикета для модифицирования чугуна шамота и чугунной стружки, которые являются балластом при модифицировании, вызывает дополнительные тепловые потери и охлаждение жидкого чугуна, что требует дополнительных энергетических затрат на перегрев металла. Отсутствие в известном наружном слое брикета графитизирующих добавок ведет к образованию структурно-свободного цементита в отливках. Наличие нерастворяемого компонента в составе защитного слоя (шамота) ведет к дополнительному увеличению неметаллических включений, что снижает качество получаемых отливок.

Кроме того, из-за низкой теплопроводности смеси, содержащей шамот, замедляется прогрев присадок до температуры испарения, что ведет к увеличению времени модифицирования.

Это вызывает дополнит пьное охлажде

55 ние металла и снижение производительности технологического процесса получения отливок.

Цель изобретенная — повышение эффективности модифицирующего действия брикета, ликвидация образования структурно-свободного цементита в-чугуне и снижение энергетических затрат на растворение брикета.

Поставленная цель достигается тем, что наружный слой брикета для модифицирования чугуна, содержащий хлористый калий, гидроокись кальция и жидкое стекло, дополнительно содержит плавиковый шпат и ферросилиций с содержанием кремния более 70% при следующем соотношении ингредиентов, мас.Ж:

Хлористый калий 3-5

Гидроокись кальция

Жидкое стекло 15-20

Плавиковый

5-9

0,5-3,0

Оптимальные параметры содержания хлористого калия и гидроокиси кальция выбраны для получения наружного слоя брикета максимальной прочности, При содержании хлористого кашпат

Ферросилиций с содержанием кремния более 70Х Остальное

Изобретение основано на использовании добавок, вызывающих сокращение времени прогрева защитного слоя модификатора, снижение температуры плавления образовавшихся неметаллических включений, теплопроводности защитного слоя. Это достигается путем растворения ферросилиция в жидком чугуне с одновременным его модифицированием, образования легкоплавких соединений на основе плавикового шпата, увеличения пористости наружного слоя брикета за счет образовавшейся газовой фазы при взаимодействии ферросилиция с жидким стеклом.

Самопроизвольное затвердевание смеси наружного слоя брикета устраняет дополнительные операции продувки смеси углекислым газом или ее термической обработки, что сокращает процесс подготовки модификатора для ввода.

1164273

10 !

55 лия менее ЗХ и гидроокиси кальция ниже 5Х прочность недостаточна, что приводит к растрескиванию наружного слоя брикета, преждевременному испарению присадки снижает степень усвоения модификатора и приводит к выбросу металла из ковша и пироэффекту.

Увеличение содержания в наружном слое брикета хлористого калия и гидроокиси кальция соответственно выше

5 и 9Х экономически нецелесообразно, так как дальнейшее увеличение их количества незначительно увеличивает механическую прочность наружного слоя брикета для модифицирования чугуна.

Выбор количества жидкого стекла в наружном слое брикета определен из условия получения необходимой его прочности и образования газовой фазы для повышения пористости наружного брикета, Снижение жидкого стекла менее 15Х приводит к уменьшению пористости наружного слоя брикета и снижению его механических свойств, что, в конечном итоге, снижает степень усвоения магния, приводит к пироэффекту и выбросам металла из ковша. Увеличение содержания жидкого стекла свыше .20Х значительно повышает пористость наружного слоя брикета, что вызывает увеличение объема наружного слоя брикета, усложнение ввода модификатора в жидкий металла. К тому же увеличиваются потери ферросилиция наружного слоя брикета на взаимодействие с избыточным жидким стеклом, что снижает графитизирующий эффект и повышает расход ферросилиция.

Плавиковый шпат вводят в состав нару .ного слоя брикета для облегче-. ния удаления продуктов реакции из обрабатываемого чугуна. Положительное влияние плавикового шпата, т.е. образование легкоплавких соединений, начинает проявляться при его содержании в наружном слое брикета больше 0,5Х. Если его содержание превышает 3,0Х, то наблюдается повышение скорости растворения наружного слоя брикета и увеличение скорости прогрева всего брикета и кипения магния.

Ферросилиций с содержанием кремния более 70Х вводят для получения пористого наружного слоя брикета, позволяющего сократить время начала процесса модифицирования, понизить теплопроводность смеси, а также для устранения появления структурно-свободного цементита и достаточного выделения тепла, необходимого для самоспекания наружного слоя брикета.

Апробация, известного и предлагаемого наружных слоев брикетов для модифицирования чугуна проведена в условиях Купянского литейного завода.

Составы наружных слоев брикетов, использованных при модифицировании чугуна магнием, а также степень усвоения магния, механические свойства чугуна приведены в таблице, где 1 и 2 — известные составы наружного слоя брикета для модифицирования чугуна.

Смесь для наружного слоя брикета подготавливали путем перемешивания компонентов в лабораторных бегунах мод. 016. При этом применяли следую-. щие компоненты: ферросилиций ФС75 (ГОСТ 1445-76), жидкое стекло с модулем 2,5, плотностью 1,25 10 кг/м (ГОСТ 13078-67), гидроокись кальция (ГОСТ 9262-77), хлористый калий (ГОСТ 4234-77) и плавиковый шлат (ГОСТ 76 I8-70), В качестве модификатора использовали магний гранулированный

МГП-1 (ТУ-6-01-904-74). Модифицирующие брикеты получали путем засыпки гранул магния в стаканы, выполненные из наружного слоя брикета с последующей заделкой отверстия в стакане пробкой из смеси того же состава, что наружный слой брикета.

Стаканы, представляющие собой формованный наружный слой брикетов, упрочнялись sa счет самоспекания, а при использовании известного состава наружного слоя брикетов - продувкой углекислым газом.

Модифицирование чугуна, содержащего,мас.X: углерод 3,35-3,40, кремний 1,7-1,8 марганец 0,25-0 30» фосфор 0,07-0,08; сера 0,03-0,04, производили путем ввода специальным устройством брикетов для модифицирования в ковш. Температура чугуна после расплавления в дуговой электропечи ДСП-3 составляла 17401760 К, температура чугуна в 2-тонном ковше в начале модифицирования составляла 1690-1710 К. Расход моди1164273

Состав

4 5 - 6 7

Показатели

1 2 ) 3 8 (9

Содержание компонентов, мас .%:

5 3 3 5 5 5

Хлористый калий

9 5 9- 9

Гидроокись кальция

5 9 9 9

17 15 15 15 20 20 25 10

Жидкое стекло

Плавиковый шлат

62

Шамот

10-20

Чугунная стружка

Ферросилиций (Si p 70%) Остаточный. магний,%

Степень усвоения магния,7.

0,035 0,05 . 0,04 0,043 0,04 . 0,051 0,055 0,033 0,030

43 50 51 53 51 54 58 39 38

Структурно-свободный цемент,%

Время модифицирования, мин

8,5 7,5 4,0 4,0 4,0 5,3 5,3 7,5 4,0

Снижение температуры металла в ковше

95 70 70 70 75 75 95 70

Энергетические потери при модифицирования чугуна, кДж/кВтеч

16 О

44

11 7 11 7

А — а32,5 32,5 фицирующих брикетов с предлагаемым наружным слоем составил 0,8-1,0%, с известным наружным слоем—

1, 0-1, 3%.

Из таблицы следует, что наружный слой брикета для модифицирования чугуна состава 8 имеет повышенное содержание жидкого стекла, а состава .9 " заниженное содержание жидкого 8чтекла по сравнению с предложенным.

Анализ данных показывает,.что предлагаемый наружный слой. брикета для модифицирования чугуна по сравнению с известным позволяет повысить степень усвоения магния на

5-8%, исключить образование свободно-структурного цементита, пироэффекта и одновременно-повысить

5 прочность чугуна на 9-13%. Кроме того, применение предлагаемого наружного слоя брикета для модифици- . рования чугуна позволяет снизить энергетические потери при модифи10 цировании на 7-10 кВт.ч и сократить время модифицирования в 1,5-2 раза.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемого наруж1S ного слоя брикета для модифицирования чугуна составит 5-5,7 руб. на

1 т годных чугунных отливок.

0,5 0,5 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0

76,5 72,5 68,0 69,0 О 58,0 73

12 5 512 5 12 5 16 0 11 7

32,5 35 35. 44 32,5

1164273

Продолжегие таблицы

Показатели

445

5,6

220

Прочность. защит- ного слоя, МПа 0,9

Наличие пироэффекта

Есть

Составитель К. Сорокин

Редактор И. Рыбченко Техред А.Бабинец

Корректор О. Тигор

Заказ 4156/24 Тираж 553

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Механические свойства чугуна:

Прочность, МПаУдлинение,Ж

Твердость, НВ

Состав

1 2 3 4 5 6 7 8 9

485 505 511 517 521 532 428 420 .1,3 6,3 6,0 6,0 5,7 5,5 2,7 5,6

310 205 207 210 215 . 220 260 205

1,6 1 8 1,9 2, 1 2,3 2,5 2,8 0,6

Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Есть