Способ модифицирования чугуна

Способ модифицирования чугуна

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к лшеннп2 му произволеiпу, в чапмости к способам модифицирования жидкого чугуна специальным добавками, как сфероидизирупщего для получеш я ВЧШГ, так и графитизирующего для ЧПГ. Цель изобретения - снижение расхода модификатора и стабилизация свойств чугуна в отливках. Способ модифицирования чугуна включает ввод модификатора в расплав металла импульсами с продолжительностью импульса 0,5- 2,0 с при расходе модификатора 15- 70 г/имп при непрерывном замере активное ги кислорола в расплаве. Изобрсменшпозволяет в 1,5 раза снизить расход модификатора, существенно поныгить однородность структуры свойств чугуна. 1 ил., 2 табл. S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1627562 (ц) С 21 С.1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4497641/02 (22) 24.10.88 (46) 15.02.9 1. Бюл, () 6 (71) Всесоюзный! научно-исслеловлtельский институт литейного мл!!и!но троения, литейной технологии и автоматизации литейного производства (72) А.В.Козг!ов, В.;I.R)»tnкуров, Д. H. Ускумблев, В.A. Влг!гльс в и 3.Б.Тен (53) 621.1,5 (088 8) (56) Авт орск!>е с вилем елье тво СССР

) 1285007, кл. С 21 С 1/00, 1987.

Литей!!ое прои.!во:)гтBn 1 "88, 10, с. 6. (54) СПОСОБ ".10, 1ИфИИИРИВАНИ1! ЧУГУНА (57) Изобрете!!ие от!!оси ся к литейноИ обретение относится к;!и гейному производству, в !лстности к способам модифицировлния жидкого чугуна специальными добавками, как г!5ероидизи- . рующими, так и графитизир уюшими.

Цель изобретения — снижение расхода модификатора и повышение однородности свойств чугуна в отливках— достигается импульсной (по 0,5-2 с) подачей модификатора при его расходе

15-70 г/имп. с непрерывным замером активности кислорода в расплаве. При достижении критических значений активности процесс модифицирования прекращают и ковш с жидким чугуном подают на заливку, На чертеже представлена схема установки импульсного модифицирования му производс ву, в члсa ttncrtt к способам к!одифи)в)рования жидкого чугуна специальными добавками, клк сфероидиз)!ру!)щего для получения ВЧШГ, так и графитизирующего,JlR ЧПГ. Цель изобретен!!я — снижение расхода модификлторл и гтлбилизация свойств чугуна в отливклх. Способ модифицирования чугуна включает ввод модификатора в растшлв металла импульсами с продолжительностью импульса 0,52,0 с при рлсхоле модификлторл 1570 г/имп пр!! непрерывном замере активности кислсрслл в рлсиллве. Изобрете!!и< позволяет в 1, 5 рлзл снизить р \cxnj) модификtl) îðà, существенно нов) !си ть о !!Ород нос ь с тр ук туры с Войс гв чугу л. 1 ил., 2 табл.!

1л залив! !ный ковш 1 с мидким чуг уном 2 уста новленл крышкл 3 со смонтированным нл ней устройством 4, в которое злгружен модиф!.клтор 5.

Через огнеупорную грубу 6 модификатор подастся в чугун, в трубопроводе установлен электромагнитный клапан 7, которьп! периодически проводит впуск сжа гого газоносителя 8 °

С целью предотвращения затекания мл!дкого чугуна в огнеупорную трубу

6 и возможнс го ее злкупоривания предусмотрена постоянная подача в трубу 6 газа-носителя от вспомогательного клапана 9; давление во вспомогательном клапане поддерживается на уровне, компенсирующем давление гидростатического столба жидкости в огнеупорной трубе.

162 7562

На крышке 3 монтируется штанга с датчиками 10, 11 термоЭДС, регистрирующими активность кислорода и тем-. пературу непосредственно по ходу процесса. Сигналы с датчиков поступают на коммутатор 12, который осущестнляет периодическое подключение сигнала с термопары или с датчиков активности. Далее сигнал поступает на преобразователь 13 сигналов и после изменения аналогового сигнала в двоичный код — на специальный анализатор 14, в качестве которого могут быть использованы програмьыруемые контролеры, например иЭлектроника МС-2702".

Установка работает следующим об10,087 Е + 5661

1gа =2,68

Т где а „вЂ” активность кислорода, 7, F. — значение ЭДС с датчика 10, мР, Т вЂ” значение температуры с термопары 11 (К) .

Процесс м >дифицирования прекраща55 ется посэе достижения значения активности кислорода для ВЧИГ в пределах (1, 29 -1, 54, 10;,,, а для ЧПГ (О, 62-0, 67) 10 ;.,. R противном случае разом.

После заполнения ковша 1 чугуном 0 устройство 4 устанавливают на ковш 1 и включают подачу газа в газовой магистрали. Начальное давление поддерживается на уровне 2,5-3 ати. Клапан

7 закрыт. Газ поступает в устройство

4 с модификатором 5, оказывает давление на модификатор 5 и проталкивает

его в горизонтальную часть трубопровода. Через вспомогательный клапан 9 гаэ поступает в огнеупорную трубу 6

30 и предо гвращает затекание металла в трубу 6. Затем включается анализатор ъ

14, к:.апан 7 открывается, и газовый поток выталкивает порцию модификато— ра ч реэ трубу 6 .в объем чугуна в течение программно заданного промежутка 35 времени, по истечении которого по команде с анализатора 14 вводится значение температуры с термопары 11 н запоминается в нем. После ввода

40 текуг,его значения температуры коммутатор 2 . ере люча ется и осуществляет ввод в анализатор 14 текущего значения ЭДС да .ика 10. После этого в анали..изморе 1 рассчитывается активность кислорода по формуле

° анализатор 14 под . °: сигнал на продолжение процесса модифицирования по описанной вьппе технологической схеме.

Пример. Проверку предлагаемого способа модифициронания жидкого металла проводили при получении ВЧИГ марки ВЧ50-2 и ЧПГ марки СЧЗО.

При проверке способа модифицирования чугун исходного химического состава, мас.7: С 3,4-3,6, Si 1,9-2,3, Мп 0,4-0,6; S 0,07-0,09 для ВЧШГ и

С 3,0-3,2; Si 1,6-1,7 Мп 0,6-0,8, SО,,О7-О,О9 для ЧПà — выплавляли в индукционных печах ИЧТ-1,0 на шихте, состоящей из 307 чушковых доменных чугунов, ЗОХ стального лома и 407, возврата, а карбюриза rop и ферросплавы (ФС45 и ФМ75) нводили в расчетных количествах.

Модификаторы вводили посредством описанного устройства н ковш вместимостью 1 т.

В качестве модификаторов использовали: для ВЧ1!1Г лигатуру ЖИБЗ (Si 40-457, Hg 9-127, Са 6-127, РСЗМ 2-37) по ТУ 14-5-39 — 74 в количествах 1,5-27. or массы обрабатываемого расплава; для ЧПà — ферросилиций с барием ФСЬОВа22 по ТУ 14-5-160-84 и количествах 0,3-0,47.

Размер частиц модификаторов составлял менее 5 .мм.

Импульсный ввод модификатора осуществляли продолжительностью импульса 2 О с с интервалами между импульсами, соответстэующими отноше"имп: ь HNт = 1, где с- нмп иродолжительнос гь импульса, с,,. интервал между импул ьсами, с .

Расход модификатора импульсной подачи — 40 г/имп. Общее время модифицирования для данного режима составляло. для ВЧПГ 12 мин, для

ЧПГ 2, 5 мин.

Лналогично проведена обработка указанных чугунов по другим технологическим режимам, приведенным н табл. 1, 2.

Проведено также модифицирование чугуна по прототипу с использованием импульсной подачи модификатора в расплав продолжительностью С ич =

Л

-.40 с с отношением ь имп "иНТ 1. Ъ Л .n

Для оценки структуры и механических свойств ВЧЦГ, а также их однородности н различных сечениях залинали клиновидные пробы по ГОСТ 7293-79 типов II, III, IV с базовой толщиной

1627562

25, 50 и 75 мм соответственно, из которых вырезали обра зцы для меха нических испытаний по ГОСТ 1497-84, тип IV, ) 10 мм и базой !00 мм. С каждого опыта изготавливали 5 образцов °

Для оценки величины отбела, механических свойств и структуры ЧПГ заливали пробу на отбел "j; SO", форму

> пробы для определения механических свойств (+g ) по ГОСТ 24648-81 и

Ь ступенчатую пробу со ступенями толщиной 20, 40 и 60 мм для определения твердости чугуна.

Результаты исследования модифицированного по преппагаемому способу чугуна с шаровидным и пластинчатым графитом представлены в табл. 1 и 2 соответственно.

Из приведенных в табл . 1 и 2 данных следует, что H tHëó÷Utèé эффек" модифицирующей обра >отки (как сфероидизирующей, так и графитизирующей) достигнут при подаче модификатор» импульсами от О, 5 до. 2 с с расходом: для ВЧШГ 30-70 г/имп., для ЧПГ 1540 г/имп.

При вводе сфер оиди зир ующс г о (табл. 1) или гр,лфитизирующего (табл. 2) модификатора в расплав в соответствии с оптимальньпя режимами способа (опыты > 5, 6, 7, 10, 11, 12, 15, 16, 17) была достигнута наиболее высокая ССГ при получении ВЧШГ и, как следствие, высокая однородность свойств в различных сечениях (разброс прочности чугуна по сечениям проб

25-50-75 мм составил 20-28 МПа); при графитизирующем модифицировании

ЧПГ марки СЧ30 по сравнении с прототипом получено уменьшение склонности к отбелу в 4-11 раз, повышение прочности, обеспечение однороднос I H структуры и твердости чугу : по сечениям пробы 20-40-60 мм, разброс твердости при переходе от меньшего к большему сечению составляет 9-13 НВ.

При этом общий расход модификатора как сфероидизирующего, так и графитизируюшего по сравнению с прототипом бып в 1,5 раза меньше.

Уменьшение общего расхода модификаторов при вводе в расплав в соответствии с режимами предлагаемого способа достигнуто за счет снижения общего времени модифицирования, конечная величина которого установлена в соответствии с установленным оптиСниженис импульсного расхода мо25 дификатора менее 30 г/имп. для ВЧИГ и менее 15 и/ими. для ЧПГ (табл. 1 и 2, опь>ты .," 3) приво;.ит к удлинению общего времени модифициров",ния и повыше>п>ю потерь модификатора вслед30 ствие ttttòåttñèâttîão окисления и шпакообразования.

45. мальным значением активности кислорода в расплаве, При этом дг.я достижения требуемого эффекта модифицирования необходимо, чтобы значения активности находились в пределах: для ВЧИГ (1,29-1,54) 10 Ж, а для .П1à — (0,62-0,67)-1Г 7..

Подача модификатора импульсами менее 0,5 с затруднена в связи с тем

1 что струя модификатора вырождается в сплошной поток (табл. 1 и 2, опь>ты РР 4, 9, 14) . При таком режиме усложняются операции текущего контроля активности кислорода, что приводит к повышению расхода модификаторов, интенсивному окислению час,— tиц, повышенному шнаксобразованию в расплаве и, как следствие, понижеttHtt> механических свойств и увеличению их неоднородности в различных сe t pниях с Глtr Бок, При вводе модификаторов импульсами продол>ю,тельностыю более 2,0 с (табл. 1 и 2, опыты Р 8, 13, 18) удлинястся общее время мс дифицирования, снижается температура расплава (особенно при et!>E pot!;Ilt 3HHX мадифицирова> ии) и увеличивается шпакообразование за счет неполного и неравномер»ого растворения частиц модификаторов, а также и>п енсивного их окисления. Кроме того, при таких режимах ввода затрудняется фиксирование текущеи активности.

При вводе модификатора импульсами более 70 г/имп, для ВЧШГ и более

40 г/имп. для ЧПГ (табл. 1 и 2, опыт 19), хотя и уменьшается o6mee время модифицирования, ухудшаются условия растворения частиц (неполное растворение) и увеличивается их склонность к повышению количества в чугуне шлаковых включений типа

HgO, а при I рафитизирующем модифицировании ЧПà — к интенсивному шлакообразованию в ковше и, как следствие, к понижению уровня свойств.

1627562

Таким образом, максимальный модифицирующий эффект достигается при способе модифицирования жидкого металла, включающем ввод модификатора в расплав импульсами с продолжительностью 0,5-2,0 с при его расходе

30-70 г/имп. для ВЧШГ и 15-40 г/имп. для ЧПГ при непрерывном измерении активности кислорода в расплаве °

При этом обеспечивается стабильный уровень заданных механических свойств и структуры чугуна и сокращается расход модификатора °

Ф О р м у л а и з О б р е т е н и я

Способ модифицирования чугуна, включающий импульсный ввод модифика5 тора в расплав и непрерывное измерение активности кислорода о т— л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью снижения расхода модификатора и повышения однородности свойств чу гуна в отливках, в процессе модифицирования импульсный ввод модификатора осуществляют с продолжительностью импульса 0,5-2,0 с, при расходе модификатора 15-70 г/имп.

Т а Й л и

Результаты исследований модифицирования для ВЧИГ л имя

"иит

Л с (, ИПа для проб толщиной б э мм

Общий расХ ОД МОДИ фикатора,X

Общее время модификации, мин

Расход импульсной подачи модификатора г /ива . опыта

50

139 118

320 280

355

Исходный чугун (беэ модификатора)

2000 240 40

2 (прототип)

4

6

8

11

12

13

14

16

17

18

1,2

0,4

0,5

1,2

2,0

2,2

0,4

0 5

1,2

2,0

2,2

0,4

0 5

1,2

2,0

2,2

1,2

16,0

4,4

4,2

10,0

16,5

27,4

3,3

3,2

7,5 i2,6

18,5

1,9

1,8

4,3

7,2

10,6

5,4

2

1,5

1,5

1,5

2

1,5

1,5

1,5

2

1,5

1,5

1,5

506

446

528

542

438

445

482

478

516

508

526

408

318

326

468

378

489

498

509

356

360

1627562

Реэупьтаты исследоапа л iysposawa дли ЧПГ

Т ° блица 2

<ада

Фант с

Расход нмйул всеоб подачи мо» днфнхатора, г/н>а .

Воитрбпнруе ав похаэателн т «М (I8 1 Rb и ступ хнах толиинод > мм

%la

20 40 60

Обиее время моднфнхацнн wa

Обннд раси од мдпи Кагора > Z

Ьепичниа огбела чу гуна, мм

Ксводный чугун (без модификатора)

2000 240 8 О

245 355 286 . 170

246 286 179 163

Сил он.

0,4

2 (прототип)

4

6

8

11 !

13

14

16

17

I8

I5

t5

2$

1,2

0 4

0,5

1,2

2>0

2,2

0,4

0,$

1,2

2,0

2,2

0,4

0,S

1,2

2 ° О

2,2

1,2

9,0

1, 78

1,7

4,0

6,66

9,88

1,Э

0,98

2,4

4,0

5>87

0,66

0,63

1,5

2,$

3,7

1,77

0,4

0,4

О,Э

0,3

0>3

0,4

0,4

О ° 3

0,3

0,3

О>4

0>4

О,Э

О ° 3

0,3

0,4

0,4

20

4 5

28

2,5

23

28

259

268

263

312

272

313

252

248

286

248

248

286

267 . 255

248

286

286

259

286

262

197

187

238

187

192

246

242

182

182

248

24$

182

187

166

163

226

227

163

232

166

166

2Э2

166

163

1б2 7562

Составит ель А. Бармыков

Техред Л.Сердюкова Корректор С.Иекмар

Редактор JI.Êàðàñåâà

Заказ 317 Тираж 384 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101