PL180195B1 - Sposób wytwarzania żeliwa szarego nie modyfikowanego ze złomu stalowego - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania żeliwa szarego nie modyPikowanego ze złomu stalowego, w którym ołem ztalowy ztypis zię mrso o aszęglscoem stałym i poddaje obróbce wyzoketemperseoremej, onamienny tym, że topienie prewadoi zię w pieco indukcyjnym wypezyżwaym w plaometren omiezocoeny w pekrymie pieca, generujący plaomę argonową, proy coym jake nawęglaco stosuje zię karbur^t grafitowy, po coym ciekły metal proeuroewa zię do temperatury 1460 - 1500°C i praeerosmoje w tej temperaturce proeo 10-15 minut, a naztępnie obniża zię temperaturę metalu do 1400°C i uoupełnia oawartość kroemu w granicach 1,9 - 2,5% i manganu do 1% tak, aby mzpółcosnnik nazycenia sotekesconsuo (Sc) wyemorooneuo żeliwa miał wartość od 0,8 -1,2.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania żeliwa szarego nie modyfikowanego ze złomu stalowego.

W znanych dotychczas sposobach wytapiania żeliwa szarego nie modyfikowanego jako materiały wsadowe stosuje się surówkę odlewniczą, złom własny odlewni i złom zewnętrzny, a proces topienia prowadzi się w żeliwiakach lub piecach elektrycznych, indukcyjnych bądź łukowych.

Znany jest również sposób wytwarzania żeliwa ze złomu stalowego, tzw. żeliwa syntetycznego w piecach elektrycznych, polegający na wzbogaceniu złomu stalowego w węgiel i krzem oraz inne pierwiastki. Najistotniejszym procesem w otrzymywaniu żeliwa syntetycznego jest nawęglanie stali do zawartości węgla wymaganej w żeliwie i obróbka wysokotemperaturowa ciekłego metalu w celu zmiany fizykochemicznego stanu ciekłego metalu.

Obecnie stosuje się dwa sposoby nawęglania złomu stalowego w piecu indukcyjnym. Pierwszy polega na roztopieniu złomu wraz z nawęglaczem w postaci stałej, drugi na wdmuchiwaniu sproszkowanego nawęglacza do ciekłego metalu w strumieniu azotu lub powietrza. Efektywność nawęglania obu tych metod waha się w granicach 40-70%.

Nowa metoda wytwarzania żeliwa szarego nie modyfikowanego polega na wykorzystaniu korzystnych cech pieca indukcyjno-plazmowego do nawęglania złomu i rafinacji ciekłego metalu.

Sposób otrzymywania żeliwa według wynalazku polega na stopieniu złomu stalowego wraz z nawęglaczem stałym i poddaniu go obróbce wysokotemperaturowej. Istota wynalazku polega na tym, że proces topienia prowadzi się w piecu indukcyjnym, wyposażonym w plazmotron generujący plazmę argonową, przy czym jako nawęglacz stosuje się karburyt grafitowy. Ciekły metal przegrzewa się do temperatury 1460 -1500°C i przetrzymuje w tej temperaturze przez 10-15 min. Następnie obniża się temperaturę metalu do 1400°C i uzupełnia zawartość krzemu w granicach 1,90 - 2,5% i manganu do 1,0% tak, aby współczynnik nasycenia eutektycznego Sc wytworzonego żeliwa przyjmował wartości z zakresu od 0,8 -1,2.

Korzystnie jest, gdy po uzupełnieniu składu chemicznego, na powierzchnię ciekłego metalu naprowadza się żużel, a ciekły metal poddaje się dodatkowej obróbce pod żużlem dogrzewanym plazmą.

Zastosowanie pieca indukcyjnego wyposażonego w plazmotron umieszczony w pokrywie pieca, generujący plazmę argonową daje korzystniejsze warunki z metalurgicznego punktu widzenia, a wykorzystanie jako gazu plazmotwórczego argonu sprzyja desorpcji

180 195 zanieczyszczeń gazowych z ciekłego metalu, obniża straty pierwiastków stopowych i zapewnia wysoką sprawność nawęglania ciekłego metalu przekraczającą 90%.

Wysoka temperatura łuku plazmowego pozwala szybko przeprowadzić żużel w stan ciekły i uaktywnić procesy metalurgiczne między żużlem i metalem.

Nowa metoda wytwarzania żeliwa pozwala na uzyskanie, bez zabiegu modyfikacji, żeliwa szarego gatunku od 100 do 300 MPa.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w poniższych przykładach wykonania. Przykład I

Do pieca indukcyjno-plazmowego załadowano złom stalowy i karburyt grafitowy w ilości 4% masy wsadu, o składzie chemicznym podanym w tabeli 1.

Tabela 1

Skład chemiczny materiałów wsadowych

Materiał	Skład chemiczny, %
C	Si	Mn	P	s
Złom stalowy	0,21	0,36	0,60	0,014	0,017
Karburyt grafitowy	96,88	-	-	-	0,14

Wsad roztapiano indukcyjnie-plazmowo. Po roztopieniu załadowanej części wsadu przerywano pracę plazmotronu i doładowywano, pozostały do wypełnienia pieca, złom stalowy. Po roztopieniu złomu stalowego przetrzymywano ciekły metal pod plazmą argonową w temperaturze 1460 - 1480° C w ciągu 10 min., po czym obniżono temperaturę metalu do 1400°C. Następnie zdejmowano żużel topienia, włączano plazmotron i dodawano żelazokrzem Si75 w ilości 1% masy ciekłego metalu i żelazomangan FeMn40 w ilości 0,25% masy ciekłego metalu. Uzyskano żeliwo szare o składzie chemicznym i właściwościach podanych w tabeli 2.

Tabela 2

Skład chemiczny i właściwości syntetycznego żeliwa szarego

Skład chemiczny, %	Właściwości mechaniczne
C	Si	Mn	P	s	Rm 1)	HB2)
3,79	1,28	0,83	0,030	0,021	190 MPa	219

- wytrzymałość na rozciąganie,

- twardość Brinella.

Przykład II

Do pieca indukcyjno-plazmowego załadowano złom stalowy i karburyt grafitowy w ilości 2,8% masy wsadu, o składzie chemicznym podanym w tabeli 1.

Wsad roztapiano indukcyjnie-plazmowo. Po roztopieniu załadowanej części wsadu przerywano pracę plazmotronu i doładowywano pozostały do wypełnienia pieca złom stalowy. Po roztopieniu złomu stalowego przetrzymywano ciekły metal pod plazmą argonową

180 195 w temperaturze 1460 - 1500°C w ciągu D-15 min., po czym obniżono temperaturę metalu do 1400°C. Następnie zdejmowano żużel topienia, włączano plazmotron i dodawano żelazokrzem w ilości 1,8% masy ciekłego metalu i żelazomangan w ilości 0,25% masy ciekłego metalu oraz naprowadzono żużel ze stłuczki szklanej. Ciekły metal rafinowano pod żużlem dogrzewanym plazmą argonową przez 10 minut. Uzyskano żeliwo szare o składzie chemicznym i właściwościach podanych w tabeli 3.

Tabela 3

Skład chemiczny i właściwości syntetycznego żeliwa szarego

Skład chemiczny, %	Właściwości mechaniczne |
C	Si	Mn	P	S	Rm1)	HB 2) |
2,81	1,95	0,72	0,025	0,022	345MPa	217 1

- wytrzymałość na rozciąganie,

- twardość Brinella.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania żeliwa szarego nie modyfikowanego ze złomu stalowego, w którym złom stalowy stapia się wraz z nawęglaczem stałym i poddaje obróbce wysokotemperaturowej, znamienny tym, że topienie prowadzi się w piecu indukcyjnym wyposażonym w plazmotron umieszczony w pokrywie pieca, generujący plazmę argonową, przy czym jako nawęglacz stosuje się karburyt grafitowy, po czym ciekły metal przegrzewa się do temperatury 1460 - 1500°C i przetrzymuje w tej temperaturze przez 10-15 minut, a następnie obniża się temperaturę metalu do 1400°C i uzupełnia zawartość krzemu w granicach 1,9 - 2,5% i manganu do 1% tak, aby współczynnik nasycenia eutektycznego (Sc) wytworzonego żeliwa miał wartość od 0,8 -1,2.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że na powierzchnię ciekłego metalu naprowadza się żużel, a ciekły metal poddaje się obróbce pod żużlem dogrzewanym plazmą.