Способ получения высокопрочного чугуна

Способ получения высокопрочного чугуна

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Авторы изобретения

В. А. Резник, В. А. Героцкий, Ю. Т. Соколюк и И. Г. Раздобарин !

Институт проблем литья AH Украинской СС (73) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОГО

ЧУГУНА

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к получению высокопрочного чугуна.

Известен способ получения чугуна с шаровидным графитом, включающий последовательное модифицирование его магнийсодержашими лигатурами и графитизируюшими присадками f3. (.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения чугуна с шаровидным графитом, заключающийся в обработке чугуна смесью свободного углерода и чистого магния путем вдувания этой смеси инертным газом, подаваемым под давлением в емкость с металлом (2 ) .

К недостаткам известного способа следует отнести то, что при одновременном вводе углерода и магния из-за разной скорости их усвоения расплавом вначале проявляется глобуляризирующая роль магния, а после растворения углерода проявляются его модифицирующие

2 свойства. При этом в реальных отливках, имеющих, как правило, разную по величине толщину стенок, в массивных частях, кристаллизуюшихся последними, образуются зоны с неметаллическими черными пятнами . Этот характерный дефект высокопрочного чугуна вызывается не только наличием в металле окионых плен, сульфидов и других неметаллических включений, но и проходящей

>О ."интенсивной ликвацией графита. Ликвация графита не позволяет получать отливки с высокой гидроплотностью и пластичностью, Целью изобретения является повышение гидроплотности и пластичности чугуна.

Бель достигается за счет того, что в известном способе получения высоко,прочного чугуна, включающем обработку 0 расплава, содержащего 3,1-3,4% yrnepoaa . глобуляризуюшим магнийсодержащим реагентом, модифицирование углеродсодер: жащим реагентом, и продувку газами

3 97156 под давлением, углеродсодержащий реагент в количестве 0,8-1,2% от веса чугуна вводят в расплав при сливе в ковш, металл продувают через днище ковша, в течение 3-4 мин осушенным воздухом при расходе 0,2-0,6 м на тонну чугуна и давлении, превышающем давление столба металла в ковше на величину 0,5-1,5 атм, а после ввода магнийсодержащего реагента продувку 1р ведут до полного прекращения пироэффекта.

Науглероживание расплава с помощью его перемешивания за счет продувки осушенным воздухом при расходе 0,20,6 м /т и давлении, большем давления столба металла в ковше, на 0,5-1,5 атм, позволяет устранить брак отливок по черным пятнам", повысить гидроплотность отливаемых изделий, а ввод глобуляризующих компонентов в чугун за счет барботажа расплава воздухом увеличивает пластические свойства металла.

Традиционное содержание углерода в ваграночном чугуне обычно находится в пределах 3,1-3,4%, выплавка же чугуна с более высоким углеродом с целью получения из него высокопрочного чугуна имеет отрицательные факторы. Дело в ЗО том, что присадка в топливную колошу вагранки до 20% электродного боя повышает содержание углерода, но при изготовлении разностенных отливок в массивных сечениях появляются зоны неметаллических включений (черные пятна), что связано с интенсивной ликвацией (флотацией) графита и резко ухудшает качество литой заготовки. Экспериментально установлено, что оптимальное содержание углерода в исходном чугуне для получения высокопрочного чугуна должно быть 3,1-3,4% с последующим его науглероживанием и модифицированием графитом до содержания углерода 3,6-3,8%.

При переливе ваграночного чугуна в ковш вводят 0,8-1,2% от веса металла дробленный электродный бой, продувают металл в течение 3-4 мин через пористые элементы в дне ковша осушенным возду-. хом, при расходе 0,2-0,6 м /т металла

3 50 и давлении, превышающем давление столба металла в ковше на величину 0,51,5 атм. Пределы по вводу электродного боя обусловлены степенью его усвоения расплавом до конечного содержания s

И металле 3,6-3,8%. Степень усвоения электродного боя при продувке воздухом-. составляет 20-30%/мин. При вводе

0 4 электродного боя менее 0,8% его коли- чества оказывается недостаточно для обеспечения требуемой гидроплотности, а повышение количества электродного боя свыше 1,2% приводит к увеличению размеров графитовых включений, что также сопровождается снижением гидроплотности отливок.

Продувка металла осушенным воздухом в течение 3-4 мин способствует барботажу расплава, растворению в нем электродного боя. Продувка жидкого чугуна воздухом оказывает модифицирующее действие на структуру чугуна. В жидком металле стабилизируется содержание кислорода за счет флотируюшего действия пузырьков воздуха, уменьшается содержание газов и неметаллических включений. Окисление кремния кислородом воздуха приводит к образованию новых центров кристаллизации, в результате чего повышается графитизируюшая способность кремния, уменьшается склок+ ность чугуна к отбелу. Продувка менее

3 мин не обеспечивает требуемого усвоения углерода расплавом, а превышение времени более 4 мин приводит к захолаживанию металла и экономически нецелесообразно.

Расход воздуха в пределах 0,2-, 0,6 м /т жидкого чугуна обеспечивает

3 его очищение от вредных примесей и способсвует оптимальному модифицированию. При расходе воздуха менее 0,2 мЗ его влияние на свойства чугуна проявляется слабо, а превышение количества более О, 6 м способствует повышенному угару углерода, марганца и кремния.

Давление воздуха должно превышать давление столба металла в ковше на

0,5-1,5 атм. Это обеспечивает интенсивный барботаж металла без значительных газовыделений. Указанное давление достаточно хорошо для усвоения электродного боя, других присадок и способствует оп-. тимальному перемешиванию расплава.

Если градиент между давлением воздуха и высотой металла в ковше менее 0,5 атм, то не удается достичь оптимальной продувки и растворение присадок происходит неэффективно, а превышение этого параметра более 1,5 атм не позволяет заполнять ковш..более чем на 60% его полезной высоты из-за сильного барботажа, что небезопасно в отношении охраны труда и, кроме того, нерационально в плане использования ковшевого хозяйства.

После 3-4 мин продувки расплава воздухом присаживают необходимое коли560 6 гуна обезвоженным сжатым воздухом через пористую футеровку дна в течение

3,5 мин при давлении, превышающем давление высоты металла в ковше на

l атм, и расходе воздуха 0,4 м на тонну. После этого, не прекращая продувку, на зеркало металла ввели 3% от веса металла лигатуры ЖКМ, содержащей

8, магния, 50% кремния и остальное— железо. Пироэффект закончился через

1 мин, после чего продувку прекратили, с зеркала металла сняли шлак и залили пробы на испытания. Потеря температуры при емкости ковша 0,5 т после описан- ной операции составила 60 С. Согласно известному способу в жидкий чугун того же состава вдували аргоном cMBcb молотого графита и магния.

2, 5-3,0

4,0-4,5

8,0-9,0

75-80

Известный

5,0-6,0

100-1 10

Предлагаемый

Способ получения высокопрочного чугуна, включающий обработку расплава, содержащего 3, 1-3,4 углерода, глобуляризируюшим магнийсодержашим реагентом, 50 модифицирование углеродсодержашим ,реагентом и продувку газамй под давлеВНИИПИ Заказ 8810/22 Тираж 852 Подписное

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

5 971 чество магнийсодержашей лигатуры и продолжают продувку до прекращения пироэффекта. Ввод магнийсодержащих присадок обеспечивает получение высокопрочного чугуна, а продувка воздухом до HpeKp8IIle» ния пироэффекта свидетельствует о полном растворении этих присадок в расплаве.

Оценку эффективности использования способа получения высокопрочного чугуна 1Î по сравнению с известным способом приводили в условиях литейного цеха, опытного производства Института проблем литья АН Украинской ССР, Для этой цели расплавленный исход- 15 ный чугун состава, мас.%: С вЂ” 3,3; Gi—

1,6; Мп — Oi7i S — 0,1; P-0,07 при

1380-1400 С науглероживали присадкой на зеркало металла боя электродов фракции 1-6 мм в количестве 1 от массы щ металла при одновременной продувке уИз данных таблицы видно, сто пред лагаемый способ по сравнению с известным позволяет повысить гидроплотность отливок в 1,3 раза и пластические свойства в 2 раза.

Ожидаемый экономический эффект от реализации предлагаемого способа за счет повышения гидроплотности литья в

l,3 раза и пластичности в 2 раза ориентировочно составит 100 тыс. руб. в год.

Формула изобретения

Результаты проведенных испытаний представлены в таблице.

1 нием, б т л и ч а ю ш и и с я тем, что

1 э с целью повышения гидроплотности и пластичности чугуна, углеродсодержащий реагент в количестве 0,8-1,2% от веса чугуна вводят в расплав при сливе в ковш, металл продувают через днише, ковша в течение 3-4 мин осущенным воздухом при расходе 0,2-0.6 м на тонну чугуна и давлении, превышающем давление столба металла в ковше на величину 0,5-1,5 атм, а после ввода мат нийсодержащего реагента продувку ведут ао полного прекращения пироэффекта.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 502946, кл. С 21 С 1/10, 1971.

2. Патент США ¹ 3285739, кл. 75-130, 1971,