Способ внепечной обработки чугуна

Способ внепечной обработки чугуна

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ВНЕПЕЧНОЙ ОВРАБОТКЙ чУГУНА, заключающийся в загрузке реагента на дно ковш й струйном вакуумировании расплава при заполнении KOBDta/ отличающийся тем, что, с целью повышения физико-механических свойств чугуна, с нижения расхода реагентов и уменьшения газовыпелений , на дно ковша устанавливают металлическую решетку и в ее ячейки укладывают реагенты, а вакуумировдние ведут в течение 13-120 с.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (1% (1И.1Я1ф С 21 С 1/00

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТКРЫТЖ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н двтоииому csug mbciav

ГОСЯЗАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР (21) 2505120/22-02 (22) 04.05.77 (46) 07.05.88. Бюл. В 17 (71) Институт проблем литья АН УССР (72) Г.Д.Хуснутдинов, А.В.Черновол, В.С.Шумихин и В.Т.Шульга (53) 621.745(088.8) (56) Ващенко К.И., Софроны Л. "Магниевый чугун", М., Иашгиз, 1960, с . 131-170.

Патент Японии 0 48-17697, кл. 10 J 154, 1973. (54)(57) СПОСОБ. ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ

ЧУГУНА, заключающийся в загрузке реагента на дно ковша и струйном вакуумнровании расплава при заполнении ковша, отличающийся тем, что, с целью повышения физико-механических свойств чугуна, снижения расхода реагентов и уменьшения газовцделений, на дно ковша устанавливают металлическую решетку и в ее ячейки укладывают реагенты, а вакуумирование ведут в течение 13-120 с.

728267

Изобретение относится к литейному производству н металлургии и може быть Использовано для получения чугуна с высокими физико-механическими

5 свойствами. .Известны способы внепечной обработки металлических расплавов путем вакууййрования.

Однако, в промьпппенных масштабах 10 - " "вакууййрование применяют йреимущественно для обработкй дорогостоящйх специальных сталей и сплавов. Что касается вакуумирования чугуна, то оно или нерентабельно в промйшпенных масштабах производства, например при длительной вццержке расйлава под высоким вакуумом.

Для чугуна 1пирокое применение нашли способы внепечной обработки в ат 2О мосферных условиях, связанные с вводом -в расплав различных реагентов (магния, кальция, нттрия, РЗМ) или

" их лигатур, обеспечивающих рафинирование чугуна ьт вредных примесей и газов с одновременным повышением

- физико-механических свойств. Магний вводят в спецйальных-герметизирован"Hblx ковшах в автоклавах вдувай ем" гранулированного магния в метагйтичес-:30

"кую ванну.

В состав лигатур реагенты вводят в виде армированных болванок. на шганге, подачей струи чугуна при pro

-выпуске из вагранки, подачей на по= верхность расплава тонущих брикетов, загрузкой на дно ковШа перед заливкой. Недостатками этих способов является высокйй расход реагентов на . взаимодействие с газами атмосферы и газами, растворенными в чугуне,, загрязнение -окружающей атмосферы про,=„ дуктами взаимодействия реагентов с расплавом (парами, окислами), большое количество шпаков после окойчания взаимодействия расплава с реагентами.

Известен способ получения чугуна с мелкими включениями графита, основанный на одновременном" вакуумирова йии и вводе реагентов. Согласно этому способу в расплав чугуна, получен- иый в вакууме (1-20 мм рт,ст.), вводят добавки магния, кальция, церня или других элемейтов в количестве

0,05-5Х. Затем чугун разливаМ ъ"вакууме или обычной атмосфере. Такой способ имеет немало недостатков." известно, что вакуумирование металли" ческих расплавов, и чугуна в частностн, сопровождается бурным газовыделением, "кипением" расплава. Этот процесс естественно приводит к интенсивному всплыванию реагентов на поверхность расплава и непроизводительному их расходованию. Кроме того, обработка чугуна реагентами в вакууме приводит к снижению температуры кипения реагентов, а значит, и к. более энергичному, чем при атмосферном давле". нии, удалению реагентов иэ расплава.

Вез учета действия этих факторов .обработка чугуна реагентами в вакууме может привести к повышенному расходу реагентов, перекрывающему сокращение расхода йа рафинирование расплава и взаимодействие с атмосферными газами.

Результатом этого является получение весьма невысоких физико-мехайических свойств чугуна при значительном, на уровне обычных атмосферных условий, расходе реагентов.

Целью настоящего изобретения является получение чугуйа с высокими физико-механическими свойствами при ма" лом расходе реагента и снижение коли; чества образующихся шпаков и газо», дымовыделений в процессе обработкй чугуна реа гентами.

Поставлеийая цель достигается тем, что реагенты размещают в ячейках уложенной на дно ковша металлической решетки слоем, толщиной.от 10 мм до высоты решетки, а вакуумированне чугуна ведут, в течение 13-120 с. .Высота слоя реагентов в ковше зави-. сит от количества обрабатываемого чугуна и от размеров ковша.

Известно, что при манипуляциях с расплавами (переливах, выдержках и проч.) температурные йотери в единицу времени возрастают с уменьшением массы расплава -и при достижении какойто критической величины проведение манипуляций становится невозможным.

Такой критической массой для чугуна в случае его обработки предлагаемым способом является 30 кг. При меньших, чем 30 кг массах расплава температурные потери струйного вакууьарования столь велики, что возможно замерзание расплава при контакте с реаген том. Иными словами, минимальная масса расплава чугуна, для которой предлагаемый способ остается технологичным, равйа 30 кг. Для обработки 30 кг чугуна предлагаемым способом требуется 0,3 кг обычной, наиболее часто

778 26 7 применяемой железо-кальций-магниевой лигатуры. Такое количество лигатуры, уложенное на днище ковша, емкостью

30 KI равномерным слоем, имеет высоту, равную 10-12 мм. Эту высоту следует считать нижним пределом высоты слоя реагента.

Если верхний предел продолжительности вакуумирования определяется требованием ограничить испарение .маг- ния из расплава, то нижний предел обусловлен требованием избежать "замерзания". расплава в струе при струй" ром вакуумировании минймальйой, т.е.

30 кг массы расплава. Экспериментально установлено, что это последнее требование удовлетворяется, если" вакуумирование 30 KI" расплава продолжается 13-17 с.

Размещение реагентов в ячейках металлической решетки, которая имеет высоту, большую, чем толщйна слоя реагентов, позволяет просто и эффективно избежать выноса реагентов струей чугуна на поверхность "кипящего" расплава, поскольку наличие" перегородок, т.е. ребер решетки, меяду отдельными порциями реагента, по всей толще слоя г реагента, во-первых, обеспечивает порционный ввод в действие реагента с расплавом, во-вторых уменьшает скорость течения расплава при его контакте с реагентом и снижает интенсивность "кипения", барбдтации ðàñплава в донной зоне ковша в процессе взаимодействия раСплава с реагентом.

Этим предлагаемый способ принципиально отличается от пригружейия лигатуры:сверху.

Огранйчение продолжительности вакуумирования двумя минутами обуслов- .лено результатами экспериментов, ко-. торые показали, что наиболее эффективно действующий реагент магний под вакуумом испаряется из расплава чугуна примерно в десять раз йнтенсйвнее, чем при атмосферном давлении. Так как действенность магния при атмо+сферном давлении. сохраняешься нрймерно 20 мин, то предельная продолжительность вакуумирования чугуна, в который введен магний, не должна превышать двух минут.

По мере сокращения времени вакуумирования степень усвоения магния чугуном будет повышаться, т.е. эффект обработки будет усиливаться.

Отсюда, очевидно, что минимальный предел продолжительности вакуумирования для успешной реализации способа определяется не самой сущностью этоrî способа, а конкретными условиями

5 го реализации, например, массой обрабатываемого расплава, и должен быть не менее 13 с.

Пример осуществления способа внепечной обработки чугуна: ковш емкостью 200 кг чугуна установили в вакуумной камере. На дно ковша уложили решетку, поперечный размер которой примерно равнялся внутреннему диаметI ру дна ковша; высота решетки составляла 50 мм. Решетка имела квадратные ячейки размером 70 мм х 70 мм с тол-. щиной перегородки между ячейками 5 мм.

В ячейки решетки загрузили лигатуру

20 фракцией От пыпевидной до 20 мм в количестве 1Х (весовой) к 200 кг чугу на. Толина слоя лигатуры на дне ковша не:превьппала 40 мм, т.е. перегородки чугуйной решетки выступали над

25 уровнем слоя лигатуры как минимум на . 10 мм. Лигатура имела следующий состав: магний - 8,92, кальций — 14,287, P3M — 2,22X, кремний — 497, железо— остальное. Вакуумную камеру загермеЗ0 тизировали и откачали из нее воздух до разрежения 15 мм рт.ст. 200 кг ь чугуна при температуре 1430 С перелили в ковш, установленный в вакуумной камере через закрытое алюминиевой йрокладкой отверстйе в крышке камеры без нарушения вакуума . Таким образом, в процессе перелива чугуна осуществляли его струййое вакуумирование с одновременной обработкой реагентами, 40

При этом диаметр и высота отверстия, через которое расйлав поступал в вакуумную камеру соответственно равнялись 25 мм и 50 мм,что обеспечивало перелив 200 кг чугуна за 35 с. После окончания перелива чугуна в вакуум45 ную камеру через то же отверстие поступал воздух, что„естественно, приводило к окончайию процесса вакуумирования. В процессе обработки расплава не наблюдали обильйых газо- и ды- мовьделений, а также образования значительного количества шлака — отрица-" тельных эффектов, сопровождающих процесс обработки чугуна лигатурами в атмосферных условиях.

55Обработанным расплавом заливали в атмосферных условиях песчано-глинистые формы образцов для испытаний на разрыв, удар и изгиб. Результат испы5 778267 6 .. таний и сравнение их с данными, имею- ческие условия работы литейного цеха, щимися в прототипе, приведены в таб- практически полностью устраняя газолице (термообработка не проводилась). и дымовыцеленКя, сопровождающие этот

Образцы чугуна в сечении 30 мм процесс в обычных условиях; сущестимеют структуру высокопрочного чугу- венно повысить физико-механические

5 на. При обработке чугуна 0,5Х (несо- свойства чугуна; значительно сокравых) лигатуры по предлагаемому спосо- тить расход дорогостоящих реагентов, бу, т .е. прй вводе в расплав" только применяемых для обработки чугуна.

0,045Х магния чугун имеет структуру 10 1 высокопрочного .a сечениях отливок до 8 мм, à при больших — графит вермикулярной формы.

Иэ приведенной таблицы видно, что

Предлагаемый способ

Прототип

0,089

0,3

30

5,5

0,9

Составитель Е.Любимова

Редактор Н.Сильнягина Техред М.Ходанич Корректор И.Муска

Заказ 3381 Тираж 545 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4

Ф способ обработки чугуна при расходовании реагентов в три раза меньшем, чем в известном, позволяет получить

s два раза больший предел прочности и в шесть раэ большее относительное удлинение. При этом по сравнению с исходным чугуном ударная вязкость увеличивается в 10 раэ, а стрела прогиба литого чугунного образца после обрабоки достигает 41 мм (в исходном — 3 мм).

Таким образом, способ обработки чугуна эфФективен и позволяет: значительно улучшить санитарно-гигиени15

Введено магния, Х.

Предел прочности на разрыв, 20 кгс/мм

Относительное удлинение, Х

Ударная вяз.— кость, кгм/

25 /см с

Стрела прогиба, мм