Способ получения чугуна с шаровидным графитом

Способ получения чугуна с шаровидным графитом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Ю.В. Куприянов, Г.А. Косников,» А.И. Голович, Г „ --В.Н. Носов и И.В. Марширов

/. Р-,"

Ленинградский ордена Ленина политехническ44ц., --институт им. М.И. Калинина

» (72) Авторы изобретеиия (7I) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЧУГУНА С ШАРОВИДНЫМ

ГРАФИТОМ

Изобретение относится к литейному производству, в частности к способам получения чугуна с шаровид. ным графитом.

Известен способ получения чугуна с шаровидным графитом, заключающийся в укладке на дно ковша Ni Èg-Се лигатуры, накрывании ее защитным железосодержащим покрытием и заливке металла в ковш. При укладке на дно ковша о между магниевой лигатурой и защитным покрытием укладывают послойно модифицирующие компоненты .(ферросилиций и силикокальций) в порядке убывания их активности (no отношению к сере, к кислороду и по сфероидизирующему действию на графит), при этом между лигатурой и модифицирующими компонентами укладывают защитный слой стружки или дроби (1 7.

2о

При получении чугуна с шаровидным графитом данным способом существенным недостатком является то, что наибольшая эффективность модифицирова2 ния достигается только при использовании лигатур Ni-Mg-Ce, которые имеют удельную массу больше 6 г/см, а использование лигатур ЖКМК снижает эффективность модифицирования, потому . что в процессе заполнения ковша расплавом железосодержащее покрытие не обеспечивает задержку лигатуры на дне ковша и из-за меньшей удель" ной массы лигатура ЖКМК всплывает на поверхность расплава в ковше и магний интенсивно выгорает со значительным пироэффектом. для повышения эффективности усвоения лигатур ЖКМК необходимо повышать температуру заливки исходного расплава в ковш, но несовершенство данного способа при увеличении температуры заливки расплава еще больше снижает эффективность усвоения магния из лигатуры.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения чугуна с шаровидным графитом, сущность которого за98505 ключается в том, что на дно ковша укладывают послойно (в один или два слоя ) магниевую лигатуру и защитное железосодержащее покрытие (листовая сталь или стальная высечка ) толщиной

1,5-0 мм, в количестве 1,5-2,03 от массы жидкого металла и заливают расплав чугуна в ковш (2.1.

Существенным недостатком этого спо" соба является то, что в процессе за- 10 полнения ковша расплавам защитное покрытие вместе с лигатурой ЖКИК всплывает на поверхность расплава и магний интенсивно выгорает с сильным пироэффектом, потому что железосодержа О щее покрытие не обеспечивает задержку магниевой лигатуры на дне ковша в процессе его заполнения, а это значи-. тельно снижает эффективность усвоения магния из лигатуры. Кроме того, для 20 полного растворения железосодержащего покрытия и лигатуры необходимо расплав заливать при более 1420 С, в противном случае при модифицировании происходит большое падение температу" 5 ры расплава за счет прогрева и плавления покрытий и лигатуры, что вызывает дополнительные трудности при разливке обработанного в ковше расплава из-за низкой жидкотекучести. 30

Цель изобретения — повышение эффективности модифицирования и, в связи с этим, повышение механических свойств чугуна при одновременном сни35 жении расхода дорогостоящих магниевых лигатур.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения чугуна с шаровидным графитом, включающем укладку на дно ковша магниевой лигатуры, накрывание ее защитным железосодержащим покрытием и заливку расплава в ковш, заливку расплава в ковш ведут в две стадии: сначала на 1/б-1/l0 объ45 ема ковша при температуре чугуна

1260- 1.280 С, выдерживают расплав до затвердевания в ковше, после чего заливают остальной чугун при его тем" пературе 1380-1420 С.

Граничные значения интервалов температур заливки расплава в ковш и режимы модифицирования выбраны на основании анализа данных о температурах плавления магниевых лигатур и проведенных исследований по оптимизации

55 условий модифицирования. При заливке расплава чугуна в ковш на первой стадии в интервале 1260-1280 С обесо

3 4 печивается достаточная жидкотекучесть расплава любого химического состава, не происходит плавления лигатур, а только наблюдается прогрев лигатуры, и спекание железосодержащего покрытия и лигатуры с футвровкой ковша, а при заливке расплава чугуна выше принятого температурного интерва" ла происходит плавление лигатуры и угар магния, что снижает коэффициент усвоения магния из лигатуры.

Для обеспечения полного спекания защитного железосодержащего. покрытия и лигатуры с футеровкой ковша и прогрева лигатуры достаточно ковш на 1 стадии заливки заполнять на 1/6-1/ l0 его объема и выдержать расплав в ковше до затвердевания. При заполнении ковша менее, чем на 1/10 его объема происходит неполное спекание лигатуры и покрытия, а при заливке остальной порции металла происходит всплывание кусков модификатора и угар магния со значительным пироэффектом.

При заполнении ковша более, чем на .1/6 его объема происходит неполное растворение лигатуры и сильное падение температуры расплава в ковше на второй стадии заливки расплава в ковш на оставшийся объем, что вызывает трудности при разливке металла в формы после модифицирования в связи с низкой его жидкотекучестью и снижает эффективность усвоения магния из лигатуры.

В результате предварительной обработки лигатуры и защитного железо содержащего покрытия в ковше на первой стадии заливки расплава происходит спекание и прогрев их до 800-1000ОС,. поэтому для обеспечения равномерного растворения лигатуры в процессе заполнения ковша на оставшийся объем на второй стадии, расплав чугуна необходимо заливать при 1380-1420 С. При заливке расплава в ковш на второй стадии при температуре ниже 1380 С происходит неполное растворение лигатуры, а при температуре выше 1420оС происходит неравномерное растворение лигатуры, а сразу бурная реакция с очень сильным барботажем расплава парами выгорающего магния и возможны выбросы металла из ковша, что значительно снижает эффективность усвоения магния из лигатуры и технологичность данного способа.

За счет предварительной обработки магниевой лигатуры в ковше обеспе% 985053 4 чиваются необходимые условия для эф- плавления вводят Ферросилиций. Расфективного модифицирования расплава nnas чугуна предлагаемого состава и повышения усвоения магния иэ лига- (С 3,63; Sl 1,11; Ип 0,54; Р тур. В результате эффективного модифи- 0,063; 5 0,033) перегревают до цирования и рафинирования расплава 5 1500оС сфероидизирующее модифициро" чугуна в ковше в структуре чугуна уве. ванне проводят в заливочном ковше личивается доля перлита в металличес- емкостью 20 кг, прогретом до 7ЯОкой основе и тем самым происходит по- 800еС. 8 качестве модификатора исвышение механических свойств чугуна, пользуют лигатуру ВКИК Ь (i 5!,ОФ; особенно временное сопротивление раэ- 4 g = 8,5Я; Ид 5,0 РЗИ * 1,1ф; рыву в литом состоянии. Fe - ост.)., которую вводят различПлавку чугуна осуществляют в вы- . ными способами в заливочном ковше, сокочастотной индукционной печи с ос s количестве 1,5"2,Я or массы жидко" новной футеровкой, в качестве аихто го чугуна, а при 1340-1360 С заливавых материалов используют следующие ют формы дпя получения литых стандартматериалы: ных образцов (трефа). Определение меПредельный чугун И"2, Ф 85 80 ханических свойств чугуна проводят

Отходы углеродистой в соответствии с ГОСТ 7293-79.г., а стали Ст 3, структуру оценивают на шлифах, вмре-, Ферросилиций ФС. 75» Ф Csepx 100 20 занных иэ литых заготовок.

8 тигель печи загружают передельный чугун и стальные отходы (для сниже- Результаты испытаний приведены ния содержания углерода ), после рас- в таблице.

1

I

It1I

«

I ,ь

° О м

ФФ\

ФЧ

ГЧ

CI (Ч

ОЪ

«

4Г\

° О

СФ м

VI (Ч

Ф« Ъ

° О

ОЪ

1 ФЪ

«

° « Ъ

ФЧ

Ф«\ о

-О

-Ф

Ф«Ъ

lA

Ф 4

Cl

Г °

ОЪ

4 Ч

Ю (Ч

CI м

4/\

« (Ч

CI

Ф

ОЪ

° ФЪ а

IC

С л

z ъ

X а

4I

I

1

Ф

1 K

СЧ

ы

1О

ОЪ

Г»

Ф«Ъ

CI

0 Ъ м (Ч (D

-Ф

ОЪ м

ФФ\

ФЪ !

1 ФЪ

«О ФЪ (ГЪ

-Ф

ОО о

Cl

Ю

СФ

О\

Ф«\ о

ГЧ

° О

Cd

/Г

Ю

Ю о

-О

Ю (СФ

LA

СФ

ОЪ

ГГЪ

Cl (О

1 ФЪ

СФ

CO

Г \

Ю

ОЪ

ФГЪ

CO

CO

CI

Ф

Ф«Ъ

«

O.

1

I

I fg

1 C

I ! (0

Ф

З

СС

Z о а э

Ъ .т

° О

Ю (Ч

«О

4(ъ

«О

LA

ГЧ

ЪО

CO

«О

l (ГЪ .О о м

LA

СФ (Ч

4/\

4А о

«О

«О

4А (Ч

О\

«О

Ю (ГI

Ю м

О\

1/\

-т

О \

Ъ,ГЪ

Ф

4/\

Ю

Ф»

О\

Ю

CO

lA

4/Ъ

4А

4/Ъ

1«\

Оъ

О\ (° (ГЪ

Cl

ОЪ

О\

Cl (О

О Ъ

Ф Ci

Х Ф(Ф

Л (4 л Pv c о о V О а л о CC х «X. а с

Ф ( и Ф

Ф в

Э е

М о

Э в

Э в

CI е

1 сИ С (О,

М

1te О

ОЪ О (ttt о

1 \

4(Ф

С1 (Ч

ttC

Ю м фФ

О \ м

C4I О (D О

Г4 1

ФФ 4Ф с» о

Ф

Ф о х

l э о

М о о

l э

ЬЭ (D ВЭ о о

Г» ( э (IC о фе о о

Г»

I»

-з с.

М

О IA — (ГЪ ( э

l э (ФФ о ае

О ОЪ

«О

1 э о

Ь4 о В» о о

О 1 (»

Н о

ФФ

О фе оо

«О

Э эе

l Ct эв

l Э эв фГ фГ (. О м

14 ЬФ о о (7L (Ф

Cl о

Э

Ф о а т

О х в з с4!

-1. (D

I

Ф

I

0 Ъ (4 о

СФ (! (Ч

Cl о!

ГФЪ о (D

О \ м

СФ

СФ

4 1

ГЧ (1 о

Г» м о (D

1 м

СФ

Cl (Ч (Ч

СФ о

Г« \

СФ м

С!

ЪГЪ (=1

О Ъ о

СФ

О Ъ

Cl

СФ

ОЪ

CI о (Г\

СФ о

О Ъ

Ф о со

CI

МЪ

Ю о

LA о

Съ

ОЪ (D о

1/Ъ о

I

I

I О1 ъО

Ю

«О

Cl

Ю ъО

Cl

«О о

«О

Ct

«,О

Cl

«О

СФ

«О . CI

«О

Ю

"О

СФ

1

Ю (A (D

Ф

Z л

l л

ОЪ

LA

LA

ОЪ о

1

I C

ОЪ о

4А о

ОЪ

О Ъ

С!

ОЪ

С:1

О Ъ

Ю (4 (/

ГЧ

ОЪ

s

Cl л

fO Z

a C

Э Cl с э с

Ф

Ф- !

«О

Г« \

Г (ГЪ м

О

Г" \

О\

О \ («Ъ

4/Ъ

ОЪ м

О \ м

Ф» .О м

1

I бФ!

/Ъ

О \ м

11 ФФ

Cl т с

fD

Э Z с х

ФС

Ф ° °

Ф I щ х а л а

1 s (ч Ф I

a t- .It! tl

Ф Ф а

С ФС;ГЧ и лФ Ф

a z ю

Ф о а к

О в Ф

f о

Cd

Г \ о

ы

Ф о

CO (ФЪ

Ю

CO (Ъ (D (Ч

Ю

CO

»»

Ф(Э

ФЕ а

Ф «

Z ICl

Ф t»

Ф el

aI- Ф

Ф C (tt

Ю !

ФЧ

Э

s

I» (Ф

Ю

ОО

С!

CO (Ч

Ю

«О (Ч

Ю

CO (Ч

Ю

Ю

ФФ\ с

Ф (Ю

«О

Ф а

tp

О а

X а с

1 1

IZл v

ОФ-Ф+ Ф

Ice Z

V 4» Kao

ОЪ

ГЧ

Cl

ФЧ

4/Ъ

4«Ф

ОЪ

« (М

Ю (Ч

СФ (Ч

4А

ГЧ

CI

ФЧ

1 I LO

1

1

1

1

1

Ф

2 (й

Ф Ф

as и й (/ 3 З

3eR

l> C(t»

1

1

1 ! 1

Э ф

I»

Z

°о

Фо а

e tZ

1 а а с 3а

Ф о

l» и

О

Z о

Ф

Щ

l» и

IZ

О

Э

Z х

Ф

7 х

Ф г

С и о

С х

Л 4!Р (л и

Ф

1С

Ф- 4(V Z

О Х

Ф с О а х к

И О

M т

4! х 2

С СФ

О

СФФО

ФЪ Х Х

Фсх а v

Л Ф Ф

i at!I йoe б Ф

ЗОЭ

vsZ

985053

Ф

Ф

1

1

1

1 ! !

1

I !

1

1

1

I

I

1

1

1

I

t

I

I !

1

-4

1

I

I

9 9850

Сравнивают эффективность описываемого и известного способов получения чугуна по влиянию на структуры, механические свойства и на остаточное содержание магния в чугуне. Э

По известному способу: лигатуру

ЖКИК 6 укладывают на дно прогретого заливочного ковша, прикрывают стальным листом и стальной высечкой толщиной 1,5-3,0 мм в количестве 1,5-2,0+ от массы жидкого металла и заливают расплав чугуна из индукционной печи в ковш при 1420-1460 С (см. таблица, варианты 1-3 ), в процессе заполнения ковша наблюдается всплывание кусков лигатуры и значительный пироэффект.

По предлагаемому способу: лигатуру ЖКИК 6 укладывают на дно прогретого заливочного ковша емкостью 20 кг, прикрывают стальным листом толщиной 2Ф

1,0-1,5 мм, заливку расплава в ковш из индукционной печи ведут в два этапа,. Сначала расплав чугуна иэ печи выливают в промежуточный ковш емкостью 5 кг, где расплав чугуна охлаждают до Т„ = 1260- 1280 С, после чего охлажденный расплав заливали в заливочный ковш на 1/6- 1/10 его объ" ема и выдерживают расплав чугуна в заливочном ковше до затвердевания. За- ® тем из индукционной печи при Т2 =

= 1420-1380 Ñ расплав чугуна заливают в тот же заливочный ковш на оставшийся объем. При заполнении ковша на" блюдается равномерное растворение ли- з гатуры, барботаж расплава парами вы" деляющегося магния беэ всплывания лигатуры и выбросов расплава из ковша (cM. таблица, варианты 4-6 ), Как видно из данных таблицы предла 40 гаемый способ (варианты 4-6 ) — при

t соблюдении обоснованных режимов модифицирования имеет явные преимущества по сравнению с известным при введении равного количества лигатуры ЖКИК: ос- > таточное содержание магния в чугуне увеличивается в 1,2-1,3 раза; расход магниевой лигатуры, благодаря повышению эффективности усвоения магния . на 203, уменьшается в среднем на 204 и составляет 2,03 от массы жидкого металла; механические свойства чугуна в литом состоянии, особенно вре менное сопротивление разрыву, повышаются на 15-203. И

Кроме того, благодаря предварительной обработке лигатуры и железо53 содержащего покрытия s ковше перед заливкой расплава значительно уменьшилась масса вводимого защитного покрытия и температура расплава перед модифицированием, что несомненно также повышает эффективность предлагаемого способа.

Существенное влияние на стабильность технологии получения чугуна с шаровидным графитом предлагаемым способом оказывают термовреманные факторы при модифицировании чугуна.

Так при заливке расплава в ковш при температуре выше Т „ на 1 стадии (вариант 7 ) или выше Т> на 2 стадии (вариант 9 j происходит интенсивный угар магния и пироэффект, что резко снижает эффективность усвоения магния из лигатуры. Если при заливке расплава в ковш его температура будет ниже Т на 2 стадии (вариант 10), то не обеспечивается полное усвоение лигатуры из-за низкой температу" ры расплава и часть лигатуры может . остаться нерастворенной на дне ковша.

При заполнении ковша расплавом на

1 стадии заливки менее, чем на 1/10 его объема (вариант 11 ), происходит неполное спекание лигатуры и защитного покрытия с футеровкой ковша в. процессе выдержки, вследствие чего лигатура всплывает на поверхность при модифицировании расплава, при заполнении более, чем .на 1/6 объема ковша (вариант 8 ) из-за. резкого падения температуры расплава в ковше часть лигатуры остается нерастворенной на дне ковша после разливки, что отрицательно влияет на остаточное содержание магния в чугуне.

Формула изобретения

Способ получения чугуна с шаровидным графитом, включающий укладку на дно ковша магниевой лигатуры, накрывание ее защитным железосодержащим покрытием и заливку расплава в ковш, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности модифицирования при одновременном снижении расхода лигатур и повышения меха" нических свойств чугуна, расплав заливают в ковш последовательно в две стадии: сначала на 1/6-1/10 объема ковша при температуре чугуна 1260"

1280 С, выдерживают расплав до за" твердевания в ковше, после чего за12

1. Авторское свидетельство СССР

И 785364, кл. С 21 С 1/10, 1979.

2. Патент США И 3017267, кл. 75-130, опублик. 1962 °

1l 985053 ливают остальной чугун при его температуре. 1380- 1420вС.

Источники информации. принятые во внимание при экспертизе

Составитель А. Кондратьев

Редактор Е. Кинув Техред N Гайду Корректор В. Прохненко

Заказ 10086/32 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 03Á Москва Ж-35 Раушская наб. ае 4/5

З 35 3»

Л, » е,р, филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4