RU2049143C1

RU2049143C1 - Modifying mixture for cast iron

Info

Publication number: RU2049143C1
Application number: RU93014509A
Authority: RU
Inventors: А.Н. Белов; А.Н. Анисимов; Р.Г. Муртазин
Original assignee: Акционерное общество "Камский автомобильный завод"
Priority date: 1993-03-22
Filing date: 1993-03-22
Publication date: 1995-11-27

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: modifying mixture has, wt.-% silicon 45-70; magnesium 1.2-12.0; calcium 0.2-5.0; aluminium 0.2-3.0; rare-earth metals 0.3-4.0; magnesium oxide 0.1-1.5; calcium oxide 0.01-1.00; cerium oxide 0.01-1.00; silicon dioxide 0.5-2.0; carbon 0.001-25.000, and iron the rest. EFFECT: enhanced quality of mixture. 1 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, литейному производству, в частности к составу модифицирующих смесей, используемых при производстве серого чугуна, отливки из которого имеют сложную конфигурацию и большой интервал по массе и толщине стенок. The invention relates to ferrous metallurgy, foundry, in particular to the composition of modifying mixtures used in the production of gray cast iron, castings from which have a complex configuration and a large interval in weight and wall thickness.

Известны комплексные модификаторы ФСМг [1] содержащие кремний, магний, кальций, редкоземельные металлы, алюминий, железо при следующем соотношении компонентов, мас. Кремний 45,0-70,0 Магний 1,5-10,5 Кальций 0,2-4,0
Редкоземельные металлы 0,3-2,0
Алюминий не более 2,5 Железо Остальное
Применение этих модификаторов не дает требуемого эффекта при модифицировании серого чугуна на струе, так как состав модификаторов не обеспечивает необходимую скорость растворения модификатора в процессе подачи его на струю металла и не обеспечивает раннюю защиту открытой струи металла от атмосферы, в связи с тем, что состав модификатора сбалансирован с учетом его применения для внутриформенного модифицирования в закрытых полостях литейной формы.Known complex FSMg modifiers [1] containing silicon, magnesium, calcium, rare-earth metals, aluminum, iron in the following ratio, wt. Silicon 45.0-70.0 Magnesium 1.5-10.5 Calcium 0.2-4.0
Rare earth metals 0.3-2.0
Aluminum no more than 2.5 Iron Else
The use of these modifiers does not give the desired effect when modifying gray cast iron on the jet, since the composition of the modifiers does not provide the necessary dissolution rate of the modifier in the process of feeding it to the metal stream and does not provide early protection of the open metal stream from the atmosphere, due to the fact that the modifier composition balanced in view of its application for intra-mold modification in closed mold cavities.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является модифицирующая смесь для чугуна, содержащая кремний, магний, кальций, алюминий, РЗМ, окись магния, окись кальция, двуокись кремния, углерод, железо [2]
При использовании этой смеси для модифицирования серого чугуна сказывается недостаточная графитизирующая способность, что отражается на выделении графита в междендритных участках и появлении структурно свободного цементита в тонких сечениях отливок.Closest to the proposed technical essence is a modifying mixture for cast iron containing silicon, magnesium, calcium, aluminum, rare-earth metals, magnesium oxide, calcium oxide, silicon dioxide, carbon, iron [2]
When using this mixture for the modification of gray cast iron, insufficient graphitizing ability is reflected, which affects the release of graphite in the interdendritic sections and the appearance of structurally free cementite in thin sections of castings.

Цель изобретения улучшение однородности структуры чугуна и увеличение времени сохранения модифицирующего эффекта благодаря оптимально сбалансированному составу модифицирующей смеси, а также снижение себестоимости продукции из чугуна за счет использования отходов. The purpose of the invention is to improve the uniformity of the structure of cast iron and increase the retention time of the modifying effect due to the optimally balanced composition of the modifying mixture, as well as reducing the cost of production of cast iron through the use of waste.

Цель достигается тем, что для модифицирования чугуна используется смесь, содержащая кремний, магний, кальций, алюминий, РЗМ, окись магния, окись кальция, двуокись кремния, углерод, железо, которая дополнительно содержит окись церия при следующем соотношении компонентов, мас. Кремний 45,0-70,0 Магний 1,2-12,0 Кальций 0,2-5,0
Редкоземельные металлы 0,3-4,0 Алюминий 0,2-3,0 Углерод 0,001-25,0 Окись алюминия 0,1-1,5 Окись церия 0,01-1,0 Окись кальция 0,01-1,0 Двуокись кремния 0,2-1,8, причем суммарное содержание окисей магния, церия, кальция и двуокиси кремния составляет 0,5-2,0%
Гранулометрический состав модифицирующей смеси 0,01-2,0 мм. Входящие в состав модифицирующей смеси отходы ФСМг образуются при дроблении и рассеве железо-магниевой лигатуры.The goal is achieved in that for the modification of cast iron a mixture is used containing silicon, magnesium, calcium, aluminum, rare-earth metals, magnesium oxide, calcium oxide, silicon dioxide, carbon, iron, which additionally contains cerium oxide in the following ratio of components, wt. Silicon 45.0-70.0 Magnesium 1.2-12.0 Calcium 0.2-5.0
Rare-earth metals 0.3-4.0 Aluminum 0.2-3.0 Carbon 0.001-25.0 Aluminum oxide 0.1-1.5 Cerium oxide 0.01-1.0 Calcium oxide 0.01-1.0 Silicon dioxide 0.2-1.8, and the total content of oxides of magnesium, cerium, calcium and silicon dioxide is 0.5-2.0%
The granulometric composition of the modifying mixture is 0.01-2.0 mm. FSMg wastes included in the composition of the modifying mixture are formed during crushing and sieving of iron-magnesium alloys.

Присутствие в смеси окиси церия в количестве 0,01-1,0% за счет снижения температуры плавления окислов приобретает активное воздействие на расплав чугуна благодаря эндотермическому восстановлению церия и возможности реакций раскисления и десульфурации на поверхности струи расплава, а так же обеспечивает флюсующий эффект, способствующий рафинированию расплава от продуктов взаимодействия компонентов смеси с примесями (сульфиды, нитриды, окислы). The presence in the mixture of cerium oxide in an amount of 0.01-1.0% due to a decrease in the melting temperature of the oxides acquires an active effect on the cast iron melt due to the endothermic reduction of cerium and the possibility of deoxidation and desulfurization reactions on the surface of the melt jet, and also provides a fluxing effect that contributes to refining of the melt from the products of the interaction of the components of the mixture with impurities (sulfides, nitrides, oxides).

При добавке к смеси менее 0,01% окиси церия благоприятное воздействие церия практически не проявляется, а при содержании в составе смеси более 1,0% резко возрастает кинематическая вязкость расплава окисной части модифицирующей смеси и его флюсующая способность снижается, провоцируя тем самым снижение модифицирующей способности смеси в целом. When less than 0.01% cerium oxide is added to the mixture, the beneficial effect of cerium practically does not appear, and when the content of the mixture exceeds 1.0%, the kinematic viscosity of the melt of the oxide part of the modifying mixture sharply increases and its fluxing ability decreases, thereby causing a decrease in modifying ability the mixture as a whole.

Наличие в составе смеси углерода 0,001-25,0% обеспечивает высокую стабильность графитизирующего эффекта, что очень важно для тонкостенных отливок. Содержание углерода в смеси более 25,0% снижает твердость и износостойкость чугуна. Понижение содержания углерода менее 0,001% приводит к полному устранению его влияния на эффект модифицирования. The presence of 0.001-25.0% carbon in the mixture provides high stability of the graphitizing effect, which is very important for thin-walled castings. The carbon content in the mixture of more than 25.0% reduces the hardness and wear resistance of cast iron. Lowering the carbon content of less than 0.001% leads to the complete elimination of its influence on the effect of modification.

Магний при содержании 1,2-12,0% оказывает на металл десульфирующее влияние, повышая технологические и эксплуатационные свойства чугуна. При содержании магния менее 1,2% эффект десульфирующего влияния магния становится недостаточным для воздействия на его свойства. При увеличении содержания магния более 12,0% усиливает пироэффект при подаче смеси на струю расплава чугуна. Magnesium with a content of 1.2-12.0% has a desulfurizing effect on the metal, increasing the technological and operational properties of cast iron. When the magnesium content is less than 1.2%, the effect of the desulfurizing effect of magnesium becomes insufficient to affect its properties. With an increase in the magnesium content of more than 12.0%, the pyroeffect enhances when the mixture is supplied to the molten iron stream.

Кальций при содержании 0,2-0,5% оказывает раскисляющее и десульфирующее влияние на расплав чугуна и способствует компактному росту графитовых включений. Верхний предел его содержания ограничен низкой растворимостью в чугуне, а при снижении его содержания менее 0,2% снижается воздействие его на структуру чугуна. Calcium with a content of 0.2-0.5% has a deoxidizing and desulfurizing effect on the molten iron and contributes to the compact growth of graphite inclusions. The upper limit of its content is limited by low solubility in cast iron, and with a decrease in its content of less than 0.2%, its effect on the structure of cast iron is reduced.

Введение алюминия в смесь в количестве 0,2-0,3% обеспечивает хорошую раскисленность металла и увеличивает графитизирующую способность смеси. Содержание алюминия более 3,0% вызывает образование ситовидной пористости в чугуне и резко снижает его физико-механические свойства. При содержании алюминия менее 0,2% его графитизирующее действие не проявляется. The introduction of aluminum into the mixture in an amount of 0.2-0.3% ensures good deoxidation of the metal and increases the graphitizing ability of the mixture. An aluminum content of more than 3.0% causes the formation of sieve porosity in cast iron and sharply reduces its physical and mechanical properties. When the aluminum content is less than 0.2%, its graphitizing effect is not manifested.

Введение редкоземельных металлов в смесь в количестве 0,3-0,4% стабилизирует процесс модифицирования в случаях изменения химического состава исходного чугуна. Нижний предел содержания редкоземельных металлов применяется для исходного чугуна с низким содержанием поверхностно активных элементов и неметаллических соединений. Содержание редкоземельных металлов более 4% вызывает появление структурно свободного цементита в тонких сечениях отливок, что ухудшает технологические свойства чугуна. The introduction of rare-earth metals into the mixture in an amount of 0.3-0.4% stabilizes the modification process in cases of changes in the chemical composition of the source iron. The lower limit of the content of rare earth metals is used for the source of cast iron with a low content of surface-active elements and non-metallic compounds. A content of rare earth metals of more than 4% causes the appearance of structurally free cementite in thin sections of castings, which affects the technological properties of cast iron.

Одновременное присутствие в смеси кислых окислов SiO₂ и СеО₂ и основных окислов MgO и СаО примерно в равных количествах позволяет снизить температуру плавления смеси окислов и ускорить процесс образования защитной пленки, что способствует более полному усвоению высокоактивных составляющих смеси и повышает ее модифицирующую способность.The simultaneous presence in the mixture of acidic oxides of SiO ₂ and CeO ₂ and the main oxides of MgO and CaO in approximately equal amounts can reduce the melting temperature of the mixture of oxides and accelerate the formation of a protective film, which contributes to a more complete assimilation of highly active components of the mixture and increases its modifying ability.

Присутствие в смеси окиси магния в количестве 0,1-1,5% и окиси кальция в количестве 0,01-1,0% позволяет вести в поверхностных слоях жидкого чугуна процесс десульфурации одновременно с модифицированием. The presence in the mixture of magnesium oxide in an amount of 0.1-1.5% and calcium oxide in an amount of 0.01-1.0% makes it possible to conduct a desulfurization process in the surface layers of molten iron simultaneously with modification.

Присутствие в смеси двуокиси кремния в пределах 0,2-1,8% способствует более раннему образованию расплава окислов, благодаря повышению эффективности смеси окислов, повышает адгезию расплава окислов к неметаллическим включениям в чугуне и способствует более полному удалению последних из расплава металла. The presence of silicon dioxide in the range of 0.2-1.8% promotes an earlier formation of an oxide melt, due to an increase in the efficiency of the oxide mixture, increases the adhesion of the oxide melt to non-metallic inclusions in cast iron, and contributes to a more complete removal of the latter from the metal melt.

Модифицирование чугуна предлагаемым составом осуществляется подачей смеси равномерной струей на струю расплава чугуна. Modification of cast iron by the proposed composition is carried out by feeding the mixture in a uniform stream to a stream of molten iron.

Фракционность модифицирующей смеси и способ ее подачи на струю расплава чугуна обеспечивает оптимальную скорость растворения и усвоения модификатора, равномерное распределение ее подачи по ходу выпуска всего объема расплава, обеспечивает высокий модифицирующий эффект и повышают время сохранения эффекта модифицирования, что повышает гарантию получения качественных чугунных отливок. The fractional nature of the modifying mixture and the method of feeding it to the cast iron melt stream provides an optimal dissolution and assimilation rate of the modifier, uniform distribution of its supply during the entire melt volume production, provides a high modifying effect and increases the retention time of the modifying effect, which increases the guarantee of obtaining high-quality cast iron castings.

Использование модифицирующей смеси фракций менее 0,01 мм неэффективно из-за повышения угара высокоактивных элементов и снижения в этой связи модифицирующего эффекта смеси, а применение фракций более 2,0 мм не обеспечивает полного растворения отдельных кусочков модифицирующей смеси с одновременным образованием изолирующей пленки расплава окислов, что приводит также к повышению угара высокоактивных элементов модификатора. The use of a modifying mixture of fractions of less than 0.01 mm is inefficient due to an increase in the waste of highly active elements and a decrease in the modifying effect of the mixture, and the use of fractions of more than 2.0 mm does not completely dissolve individual pieces of the modifying mixture with the formation of an insulating film of oxide melt, which also leads to increased fumes of highly active modifier elements.

Предлагаемый состав модифицирующей смеси опробован при выплавке чугуна в дуговых печах ДСП 12 Н2 и ДЧП-75. The proposed composition of the modifying mixture was tested in the smelting of cast iron in arc furnaces DSP 12 Н2 and ДЧП-75.

Химический состав чугуна перед выпуском плавки, мас. Углерод 2,0-3,4 Кремний 1,4-2,0 Марганец 0,5-0,8 Хром 0,2-0,4 Никель ≅0,12 Фосфор ≅0,2 Сера ≅0,12
Ковш емкостью 1,5 т, 3,0 т или 8 т с температурой футеровки 600-700^оС мостовым краном или металловозной тележкой подают к выпускному желобу дуговой печи.The chemical composition of cast iron before the release of heat, wt. Carbon 2.0-3.4 Silicon 1.4-2.0 Manganese 0.5-0.8 Chromium 0.2-0.4 Nickel ≅0.12 Phosphorus ≅0.2 Sulfur ≅0.12
A bucket with a capacity of 1.5 tons, 3.0 tons or 8 tons with a lining temperature of 600-700 ^о With a bridge crane or a metal truck is fed to the discharge chute of the arc furnace.

При выпуске чугуна из дуговой печи открывают дозирующее устройство бункера-дозатора, расположенного над желобом печи и осуществляет равномерную подачу модифицирующей смеси на струю расплава чугуна по ходу его выпуска. When cast iron is discharged from the arc furnace, the metering device of the metering hopper located above the furnace chute is opened and uniformly supplies the modifying mixture to the molten iron stream during its production.

Результаты опробования предлагаемого состава модифицирующей смеси, приведенные в таблице, показывают, что модифицирование предлагаемой смеси обеспечивает высокие технологические свойства чугуна, качественную структуру и физико-механические свойства модифицированного чугуна. The results of testing the proposed composition of the modifying mixture, shown in the table, show that the modification of the proposed mixture provides high technological properties of cast iron, high-quality structure and physico-mechanical properties of the modified cast iron.

Claims

MODIFICATING MIXTURE FOR PIG IRON, containing silicon, magnesium, calcium, aluminum, rare-earth metals, iron, carbon, calcium oxide, magnesium oxide, silicon dioxide, characterized in that it additionally contains cerium oxide in the following ratio of components, wt.

Silicon 45,000 70,000
Magnesium 1,200 12,000
Calcium 0.200 5,000
Aluminum 0.200 3,000
REM 0,300 4,000
Magnesium Oxide 0.100 1.500
Calcium oxide 0.010 1,000
Cerium oxide 0.010 1,000
Silicon Dioxide 0,500 2,000
Carbon 0.001 25,000
Iron Else