PL58546B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 29.XI.1969 58546 KI. 18 b, 1/00 MKP C 21 c Mw 669.182.12 UKD 621.746 Wspóltwórcy wynalazku: prof. dr inz. Waclaw Sakwa, mgr inz. Antoni Mikisz, Antoni Piechula Wlasciciel patentu: Politechnika Slaska (Katedra Odlewnictwa), Gliwice (Polska) Sposób wytwarzania zeliwa wyjsciowego do produkcji zeliwa sferoidalnego, szczególnie ferrytycznego i urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia zeliwa wyjsciowego do produkcji zeliwa sfero¬ idalnego, szczególnie ferrytycznego i urzadzenie do stosowania tego sposobu.Dotychczas wsad metaliczny do zeliwiaka dobie¬ ra sie w zaleznosci od klasy zeliwa sferoidalnego jedynie do wymagan piecioskladnikowej analizy chemicznej, a czasem rozszerzonej co do maksy¬ malnej zawartosci pojedynczych szkodliwych pier¬ wiastków sladowych, uzywajac do tego celu spe¬ cjalnych surówek syntetycznych i odlewniczych.Brakujace ilosci skladników zeliwa we wsadzie uzupelnia sie dodatkami zelazostopów.Naweglanie zeliwa zalezne jest od zawartosci wegla we wsadzie metalicznym, intensywnosci do¬ datkowego naweglania i sposobu prowadzenia ze¬ liwiaka. Z zeliwa wyjsciowego o niskiej zawar¬ tosci wegla, nie da sie wytworzyc zeliwa sfero¬ idalnego bezposrednio z fazy cieklej.Wymagane wyzsze zawartosci wegla w zeliwie sferoidalnym otrzymuje s'e znanymi metodami, a mianowicie przez wdmuchiwanie sproszkowanego grafitu na rynne spustowa do strugi cieklego ze¬ liwa, pokrywanie kapieli naweglaczem w kadzi obrotowej, przepuszczanie przez ciekle zeliwo ace¬ tylenu i stosowanie jako wsadu niemetalicznego takich karboryzatorów jak inp. wegla drzewne¬ go itp.Celem podwyzszenia zawartosci wegla w zeliwie wyjsciowym i obnizenia zawartosci fosforu i siar- 2 ki stosuje sie do wsadu metalowego diroigie surówki wysokoweg^iste i hematytowe. Uzyskuje sie ponadto minimalne zwiekszenie zawartosci wegla w zeli¬ wie sferoidalnym przez zmiane prowadzenia pro- 5 cesu zeliwiakowego przy obecnych niezmienionych konstrukcjach zeliwiaka.Dotychczasowy sposób wytwarzania zeliwa wyj¬ sciowego ido produkcji zeliwa sferoidalnego z ze¬ liwiaka wymaga stosowania kosztownych surówek io i innych skladników np. ceru, zmniejszajacych szkodliwe dzialanie domieszek, co posiada wiele niedogodnosci i nie gwarantuje otrzymania zada¬ nego skladu chemicznego, struktury metalogra¬ ficznej i postaci grafitu w zeliwie sferoidalnym 15 o wysokich wlasnosciach wytrzymalosciowych i plastycznych.Jezeli surówka lub zeliwo posiada duzo wtra¬ cen tlenkowych, to dzialaja one jako zarodki kry¬ stalizacji i /powoduja przyspieszenie wydzielenia 20 duzych platków igrafitu, które nawet wielokrotnie przetapiane w zeliwiaku nie ulegaja zmianie i przy identycznym pod wzgledem skladu chemicz¬ nego zeliwie wyjsciowym, otrzymujemy po proce¬ sie sferoidyzacji i modyfikacji wylacznie zeliwo 25 z grafitem platkowym lub nieznacznymi wydzie¬ leniami grafitu kulkowego. Takie tworzywo nie posiada wymaganych wlasnosci, a w szczególnosci plastycznych.Stwierdzono równiez, ze zawiesina krzemianów 30 sprzyja tworzeniu sie grubych wydzielen grafitu 585463 platkowego. Surówki odlewnicze szczególnie wiel¬ kopiecowe wykazuja wydzielenia grubego grafitu platkowego, który w wyniku przetapiania w zeli¬ wiaku nie ulega zmianie i przechodzi do zeliwa równiez po sferoidyzacji. Powstanie wtracen gra¬ fitu platkowego w odlewach zeliwnych po procesie sferoidyzacji jest wynikiem niestabilnosci cemen¬ tytu (Fe3C) i zmniejszenia sie w miare obnizania temperatury cieklego zeliwa, zdolnosci rozpuszcza¬ nia wegla w zelazie szczególnie przy wyzszej za¬ wartosci Si i P. Poniewaz powstanie steroidów jest równiez funkcja cisnienia czastkowego tlenu, a z drugiej strony siarka w kapieli jest.takze jego funkcja, stad mozna przy niskiej zawartosci siarki osiagnac niskie 'cisnienie czastkowe tlenu.Oprócz wtracen tlenkowych i zawiesin krzemia¬ nowych na sferoidalna postac grafitu maja wplyw niektóre pierwiastki o sladowych zawartosciach jak: Sb, As, Bi, Zn, Pb, Se, Te, Sn, B itp. zwane do¬ mieszkami szkodliwymi. Sa one w ogólnosci po¬ wodem tego, ze rózne gatunki surówek i zeliw nie wykazujac róznic w piecioskladnikowej analizie chemicznej, posiadaja róznice w strukturze i sa powodem wystepowania trudnosci w uzyskaniu grafitu sferoidalnego w zeliwie, nawet po uzyciu magnezu i ceru. Znane jest otrzymywanie grafitu sferoidalnego w zeliwie wytopionym w piecu elek¬ trycznym bez uzycia magnezu i ceru, a" jedynie po modyfikacji Fe-Si zeliwa wyjsciowego.Wszystkie dotychczasowe wady i niedomagania eliminuje sposób wytwarzania o wysokiej czystos¬ ci i zawartosci wegla zeliwa wyjsciowego i urza¬ dzenie do .stosowania tego sposobu wedlug wyna¬ lazku.Stwierdzono wedlug wynalazku, ze mozna otrzy¬ mac zeliwo wyjsciowe o wysokiej czystosci i wy¬ sokiej zawartosci wegla do produkcji zeliwa sfe¬ roidalnego, jezeli w procesie zeliwiakowym zasto¬ suje sie wsad metalowy o zawartosci pierwiastków sladowych ponizej 0,2% i zawartosci wegla po¬ wyzej 0,1% i jezeli skladniki tego wsadu nie za¬ wieraja wydzielen grafitu platkowego.Okazalo sie bowiem, ze skladniki wsadu metalo¬ wego pozbawione grafitu platkowego nie wnosza szkodliwych zanieczyszczen w postaci wtracen tlen¬ kowych i zawiesin krzemianowych oraz, ze moz¬ na otrzymac bardzo niski procent zawartosci tych hamujacych czynników na postac grafitu sferoidal¬ nego, droga procesu zeliwiakowego przetapiajac niskokrzemowe wsady metalowe, jak równiez inne skladniki wsadu z udzialem grafitu sferoidal¬ nego.Otrzymywanie wysokiej czystosci zeliwa wyjscio¬ wego zawierajacego max 0,2% zawartosci wszyst¬ kich pierwiastków szkodliwych i minimalnej za¬ wartosci tlenu, umozliwia otrzymanie grafitu sfe¬ roidalnego w zeliwie po procesie sferoidyzacji i modyfikacji. Ze wzrostem zawartosci wegla w ze¬ liwie maleje ilosc wolnego tlenu, co zmniejsza zdolnosc do powstania wtracen tlenkowych.Sposób wedlug wynalazku usuwa wszelkie do¬ datkowa metody naweglania i odsiarczania zeliwa wyjsciowego przy czym proces zeliwiakowy we¬ dlug wynalazku prowadzony jest przy zmiennych parametrach powietrza dmuchu, zarówno w zakre- 58546 sie ilosci dostarczonego powietrza w przeliczeniu na metr kwadratowy przekroju uzytecznego, jak równiez wielkosci cisnienia statycznego.Zaleta nowego sposobu jest dogodnosc regulacji 5 skladu chemicznego i otrzymania grafitu sfero¬ idalnego oraz pewnosc otrzymania zeliwa sfero¬ idalnego o maksymalnym wydluzeniu i wlasnos¬ ciach, jak równiez ekbnomicznosc calego procesu.Urzadzenie do wykonywania sposobu wedlug io wynalazku stanowi zeliwiak z wysoka kotlina róz~ niacy sie tym od zeliwiaków znanych z wysoka kotlina, ze posiada podwyzszona konstrukcje czes¬ ci kominowej i srednice wewnetrzna zeliwiaka po¬ wyzej 700 mm, przy czym stosunek tej srednicy 15 do wysokosci kotliny wynosi 0,55 dp ^0,70, i zalezy od wielkosci zeliwiaka. W czesci kotlinowej umie¬ szczone sa otwory reakcyjne usytuowane na jed¬ nym lub kilku poziomach w zaleznosci od wiel¬ kosci zeliwiaka, a najkorzystniej na dwóch pozio¬ mach. 20 Zadaniem otworów reakcyjnych jest wprowadze¬ nie na czas okreslony w poczatkowej fazie topie¬ nia wsadu nadmiaru powietrza dmuchu zewnatrz do strefy kotlinowej, niezaleznie od dmuchu do¬ prowadzonego poprzez dysze zeliwiaka i wyko- 25 rzystanie nowego zjawiska powstania przejsciowej strefy spalania w kotlinie dla powiekszenia wlas¬ ciwej strefy spalania i znacznego podwyzszenia temperatury w tej strefie i w kominie. Ten uzys¬ kany wzrost temperatury pozwala na stosowanie we wsadzie metalicznym równiez skladników o niskiej zawartosci Si, C i S, których temperatura topliwosci jest do okolo 250°C wyzsza od tem¬ peratury zeliwa np. zlomu stalowego.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy- 35 kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój podluzny, a fig 2 ^- prze¬ krój poprzeczny zeliwiaka.Przykladowe urzadzenie stanowi zeliwiak o sred¬ nicy 900 mm posiadajacy znacznie powiekszona 40 wysokosc strefy kotlinowej 1 do okolo 50% i zmniejszona srednice kominy 2 o okolo 20%, w stosunku do zeliwiaków zwanych obecnie zeliwia¬ kami z wysoka kotlina, w której to kotlinie roz¬ mieszczonych jest 8 otworów reakcyjnych 3 na 45 dwóch poziomach.Zmiany technologiczne i konstrukcyjne procesu zeliwiakowego, wedlug wynalazku umozliwiaja calkowite wyeliminowanie surówek odlewniczych i syntetycznych uzywanych najczesciej jako na- 50 weglaczy.Zeliwo sferoidalne wytwarzane z zeliwa wyjscio¬ wego wedlug wynalazku moze posiadac zawartosc wegla w granicach 2,8 do 4,2°/o oraz zawartosc fosforu ponizej 0,05%. 55 Inne skladniki chemiczne jak Si i Mn oraz do¬ datki stopowe dodaje sie do wsadu lub do kadzi.Nie przeprowadza sie dodatkowego odsiarczania cieklego zeliwa wyjsciowego ze wzgledu na niska zawartosc siarki. 60 PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania zeliwa wyjsciowego do produkcji zeliwa sferoidalnego, szczególnie ferry- 65 tycznego, znamienny tym, ze zeliwo wyjsciowe o58546 wysokiej czystosci i wysokiej zawartosci wegla wytwarza sie w zeliwiaku o stosunku srednicy wewnetrznej zeliwiaka do wysokosci kotliny 0,55 do 0,70 ze wsadu metalowego o zawartosci pier¬ wiastków sladowych ponizej 0,2% i zawartosci we¬ gla powyzej 0,1% skladajacego sie ze skladników nie zawierajacych w strukturze metalograficznej grafitu platkowego.
2. 2. Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug zastrz. 1, stanowiace zeliwiak o wysokiej kotlinie. 6 znamienne tym, ze posiada podwyzszona konstruk¬ cje czesci kotlin owej (1) w stosunku do znanych zeliwiaków o wysokiej kotlinie i srednice we¬ wnetrzna zeliwiaka (2) powyzej 700 mm, przy 5 czym stosunek tej srednicy do wysokosci kotliny wynosi 0,55 do 0,70 i zalezy od wielkosci zeliwia¬ ka, a w czesci kotlinowej umieszczone sa otwory reakcyjne (3) usytuowane na jednym lub kilku poziomach w zaleznosci od wielkosci urzadzenia, 10 a najkorzystniej na dwóch poziomach.KI. 18 b, 1/00 58546 MKP C 21 c Fig. i Fig. 2 ZG „Ruch" W-wa, zara. 993-69 nakl. 240 egz. PL