Способ модифицирования чугуна — SU 1013488 (original) (raw)
.Я 01013488 СОКИ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 С 1/1 Э(5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТО(46) 23.04.83. Бюл. йф 16 еньшиков Л.В. Юди анкин" непечной высокос 83. Л. Иагниние",ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) СПОСОБ ИОДИфИЦИРОВАНИЯ ЧУГУНА, включающий обработку жидкогометалла в ковше магнийкальциевыммодификатором с содержанием кальция13-20, о т. л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью получения высокопрочиого чугуна.из серого, содержащегодо 0, 153 серы, модификатор под покровным флюсом в отдельном агрегатепредварительно сплавляют с 5-10 марганца и при 1050-1150 С полученныйжидкий модификатор в количестве1,5-2 от веса обрабатываемого чугуназаливают в ковш, после чего доливаютв него до нормы чугун, нагретый до1320-1420 С.1013488 2Сравнительно высокое содержаниемагния 9- 121 в модификаторе и большиедобавки модификатора вызывают продолжительный пироэффект и дымовыделение,5 которые наблюдаются даже после опо-рожнения заливочного ковша иэ"загорения ошлакованных и нерастворив"шихсяв металле включений модификатора.10 . Цель изобретения - получения высокопрочного чугуна иэ серого, содержащего до 0,15 серы.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу модифици 15 рования чугуна, включающему обработку жидкого металла в ковше магнийкальциевым модификатором с содержанием кальция 13-. 203, модификаторпод покровным флюсом в отдельном20 агрегате предварительно сплавляютс 5-103 марганца и при 1050-1150 Сполученный жидкий модификатор вколичестве 1,5-2 Ф от веса обрабатываемого чугуна заливают в ковш,25 после. чего доливают в него до нормычугун, нагретый до 1320-1420 С.Жидкий модификатор имеет состав,3:Кальций 13 -20Магний 5 -10Кремний 44 -50Марганец5 - 1 ОРЗМ О, 005,-50Алюминий 1,5 "2,0Железо ОстальноеТакое модифицирование позволяетпроводить эффективную десульфурациючугуна прямо в ковше за счет высокой активности расплавленных компо"нентов, прежде всего кальция и марганца, и без значительного понижения40 температуры жидкого чугуна. Крометого, в процессе заполнения заливоч"ного ковша до нормы жидким чугуномпроисходит его интенсивное перемешивание с уже залитым в ковш расплав 45 ленным модификатором, что оказываетрафинирующее действие на получаемыйчугун. Изобретение относится к литейному производству и может быть применено при производстве отливок иэ высоко- прочного чугуна с пластинчатым или шаровидным графитом.Для получения высококачественного чугуна безавтоклавным процессом используют низкосернистый ( с содержанием серы до 0,03 мас.й , перегретый до 1400-1500 С чугун, который модифицируют лигатурами или комплекс ными модификаторами, содержащими до 121 магния.Известен способ модифицироаания низкосернистого перегретого чугуна магний-никелевой, никель-медь"магние вой и другими лигатурами, в состав которых иногда дополнительно вводят РЗМ 1 1В этих. лигатурах медь и никель выполняют пассивную вспомогательную роль утяжеления лигатуры, повышения ее хрупкости для удобства размола, снижения пироэффекта и т.д.Введение таких лигатур в низко- сернистый, перегретый до 1400-1500 фС чугун понижает его температуру на 40-100 оС. Широкое использование ука занных лигатур сдерживается высоким дефицитом меди.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому аффекту к изобретению является способ модифицирования чугуна магнийсодержащими комплексными модификаторами с содержанием кальция 12-203, Их вводят в ковш перед заливкой чугуна Г 2 1.Однако при использовании указанны модификаторов с повышенным содержани ем кальция при температуре чугуна менее 1380 С модификатор зашлаковывается, покрывается изолирующей окисной пленкой и плохо усваивается, Кроме тога, введение модификатора в количестве до 3,0-3,5 от веса чуг на приводит к резкому снижению температуры металла,. появлению большого количества шлака и, как следствие, к быстрому выходу из строя заливочного ковша. Поэтому использование магнийсодержащих модификаторов этого типа эффективно для перегретого металла и при обработке малосернистого чугуна, так как, несмотря на высокое содержание десульфураторов в мо- дификаторе, быстрое падение темпера= туры жидкого металла и шлака при введении модификатора делает невоэмо" жным ошлаковывание серы. Роль марганца в составе модифицирующего комплекса связана с его десульфурирующей способностью в интервале эатвердевания чугуна, так как микроликвационное распределениемарганца соответствует именно тем, зо" нам, в которые ликвирует оставшаяся не связанной в сульфиды сера.Этим обоснованы и пределы его содержания .в модификаторе.3 . 1013В момент ковшевой обработки жидким модификатором расплава чугуна основным десульфуратором является кальций и в меньшей степени марганец имагний, а в моиент кристаллизациив форме основной десульфураториарганец, а кальций и магний - сфероидизирующие добавки.Следствием такого процесса полно,го связывания серы является воэмож фность получения вцсокопрочного чугуна с шаровидным графитом из обычноговаграночного, содержащего до 0,153 фсеры.Нижняя, оптимальная граница нагрева ю1320 дС .определяется минимальной тем"пературой чугуна, допустимой .приизготовлении машиностроительноголитья, и может бцть столь низкой приполучении высокопрочного чугуна толь- щко для предлагаемого способа. Ни приквком другом способе модифицированияпри данной температуре невозиожнополучить годного металла.Верхняя граница оптимального перегрева чугуна обусловлена .действиемдвух противоположно влияющих факторов: для эффективного обессериваниячугуна температура металла должнабыть высокой, для уменьшения угарамагния и кальция температура чугунадолжна быть умеренной.Выполненные эксперименты показали,что для эффективной обработки жид"ким модификатором чугуна с высокимсодержаниеи серы достаточной являетИся температура 1420 С. При более высокой температуре сокращается продолжительность сохранения эффекта моди-. фицирования.Способ осуществляют следующим об 46разом.В отдельном плавильном агрегатесначала расплавляют 10-153 от необходимого количества магнийсодержащего модификатора, наприиер ЖКИК,и всю добавку иеталлического марган"ца или ферромарганца, наводят покровный флюс и под слоем флюса отдельныиипорциями вводят оставшееся количество магнийсодержащего модификатора.В качестве покровного флюса используют кварцевый песок, смешанный с плавиковыи шпатом, или выграночный шлаккоторый наводится в количестве 3-4от веса жидкого модификатора. Полу" ззценный жидкий модификатор вместе спокровным флюсом при Ы 50-1150 оС вы"ливают в разогретый .заливочный ковш,488 4который затем доливают жидким чугуном до нориы. С зеркала иеталла очищают шлак и производят заливку форм,Если полученный жидкий модифика" тор сразу использовать не могут, то при продолжительных выдермках производят корректирующую угар присадку металлического иагния колокольцикои в.один или несколько приемов в зависимости от вреиени горячего простоя.В лабораторных условиях основныи плавильным агрегатои была основная .индукционная печь ИСТ, а для плавки модификатора использовался плавильный блок лампового генератора ЛП 3-67.На опытном заводе для плавки чугуна использовали дуговую электропечь ДС, а индукционная печь ИСТиспользовалась для расплавления модификатора .Обе серии плавок осуществлялись для определения степени модифицирующе" го эффекта при варьировании всех значииых по описываемому способу переменных.Исходный. чугун, подлежащий иодифицированию, представлялсобой композицию обычного машиностроительного цугу на и иало отличался по составу в серии лабораторных и производственных плавок.В лабораторных плавках чугун имел следующий состав, вес.Ф: С 3,48, 83, 2,31, Мп 0,64, Б 0,08, Р 0,10, Ог 0,12.Исходный чугун в заводских плавках имел состав, вес.Ф: С 3,21, Ы 1,94, Ип 0,87, Я 0,07, Р 0,10, Сг 0,20.Для магнийсодержащего.жидкого модификатора варьировали степень легирования марганцем (,5 Ф-начальная концентрация и 10- конечная ) и суммарное количество вводимой в чугун жидкой .присадки модификатора 1,03 и 1,53).Для исходного чугуна в лабораторных и заводских плавках изменяли только температуру в момент иодифицирования (1300-1320 С и второй интервал 1400-1420 С).Двадцатиградусный разброс температур в пределах каждого интерваласоответствовал фактически достигнутой в экспериментах точности.Критерием качества модифицирования серого чугуна на высокопрочныйс шаровидным графитом служили вид,излома и соотношение в структуресериях плавок не контролировались.шаровидного и пластинчатого графита. Данные лабораторных и заводских пла"Механические свойства чугуна в этих вок приведены в таблице. Вари-ант Состав модификатора Характеристика макрои микроструктуры Номер плавки Коли- цество модифи лав макростртура хар ато графита отвесаж.мет 5 130,7 ПриэфФект 20 фС При температуре модифирафита сохраняется ме ечание фероидизаци рования чуг двух минут полнительно о- фици- дующие выводы: эффект модифицированиясохраняется при любых исследованныстепенях перегрева жидкого чугуна а основ особа мо ытаниина можн веденных и рования чу елать сл Температура модифи-. цирова" ния, С Высокопрочный чугунИзломсталистый ВЧИзломсталитой ВЧИзломсталитый ВЧИзломсталистый)7 101-3488фот 1300 до 1520 С, однако область всех трех концентрациях .марганца оптимальных. температур составляет т.е. 5,0, 6,5 и 1 ОФ (по расчетув 1320-1420 С, При повышении температу- составе жидкого модификатора.Фэы перегрева продолжительность моди- Добавка жидкого модификатора фицирующего эффекта резко сокращает- % в количестве более 2,0 не исследовася, минимальная величина добавки лась, так как положительный эффект жидкого модификатора, обеспечиваю- не вызывал сомнений, а задачей вещая получение стабильного эффекта лялось определение минимально необсфероидиэации графита, составляет ходимой присадки жидкого,модификато.1,53. При уменьаении количества 1 В ра для полученйя высокопрочного жидкого модификатора чугун получает- чугуна.ся недомодифицированным, стабильный эф- Ожидаемый экономический эффект фект модифицирования отличался при составит более 120 тыс. руб, в год.,фипивл ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,1 Заказ 2944/34 Тираж 566 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5