RU2081179C1

RU2081179C1 - Inoculation mixture

Info

Publication number: RU2081179C1
Application number: RU94021152A
Authority: RU
Inventors: Н.Н. Александров; А.Н. Поддубный; Н.Ф. Коряков; И.К. Кульбовский; Е.С. Пестов; И.В. Смирнов; Ю.В. Игнатенко; Е.В. Ковалевич; В.Д. Магазиев
Original assignee: Кульбовский Иван Кузьмич
Priority date: 1994-06-07
Filing date: 1994-06-07
Publication date: 1997-06-10
Also published as: RU94021152A

Abstract

FIELD: foundry, in particular, production of spherulitic iron. SUBSTANCE: inoculation mixture contains, mas.%: magnesium powder, 5.0-9.0; graphite powder, 5.5-11.0; ferromanganese powder, the balance. EFFECT: higher efficiency. 1 tbl

Description

Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению чугуна с шаровидным графитом. The invention relates to foundry, in particular to the production of nodular cast iron.

Известно применение железо-кремний-магниевых лигатур с размером кусков 2 25 мм [1] Применение этих лигатур вызывает бурную реакцию, сопровождается сильным пирроэффектом и дымовыделением. Коэффициент использования магния не превышает 50
Известная модифицирующая смесь для получения чугуна с шаровидным графитом [2] Она содержит, мас.It is known to use iron-silicon-magnesium ligatures with a piece size of 2 25 mm [1] The use of these ligatures causes a violent reaction, accompanied by a strong pyroelectric effect and smoke emission. The utilization of magnesium does not exceed 50
Known modifying mixture for producing cast iron with spherical graphite [2] It contains, by weight.

Магний 5 9
Магнезит 10 50
Ферросилиций Остальное
Размеры частиц, составляющих смеси 0,05 1,0 мм.Magnesium 5 9
Magnesite 10 50
Ferrosilicon Else
The particle size of the mixture is 0.05 to 1.0 mm

Недостатки этой смеси следующие: наличие в смеси порошка магнезита не обеспечивает исключения образования карбидных включений в отливках из чугуна и их отбел, особенно в тонкостепенных отливках, что может служить причиной их брака. Кроме того, магнезит из-за высокой температуры плавления жидким чугуном не усваивается и поэтому является балластом в смеси и в процессе модифицирования полностью всплывает на поверхность жидкого металла, значительно увеличивая количество шлака и трудоемкость производства чугуна. Наличие же в модифицирующей смеси большого количества порошка ферросилиция приводит к увеличению содержания кремния в чугуне, что ограничивает применение в шихте чушковых чугунов с высоким содержанием кремния и может служить причиной брака отливок по образованию "черных пятен" из-за образования графитной спели. The disadvantages of this mixture are as follows: the presence of magnesite powder in the mixture does not exclude the formation of carbide inclusions in castings from cast iron and bleached them, especially in thin-grade castings, which can cause their marriage. In addition, due to the high melting point of molten iron, magnesite is not absorbed and therefore is the ballast in the mixture and, during the modification process, completely floats to the surface of the molten metal, significantly increasing the amount of slag and the complexity of cast iron production. The presence of a large amount of ferrosilicon powder in the modifying mixture leads to an increase in the silicon content in cast iron, which limits the use of high silicon content in pig iron pig iron and can cause castings to be defective due to the formation of black spots due to the formation of graphite spell.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является смесь для модифицирования чугуна [3] Она содержит, мас. Closest to the invention in technical essence and the achieved result is a mixture for modifying cast iron [3] It contains, by weight.

Гранулированный магний 5 15
Графит 2 5
Марганцевый шлак 16 20
Ферросилиций Остальное
Недостатки прототипа следующие: наличие в прототипе повышенного количества марганциевого шлака с основностью 1,6 2,1 вносит повышенное количество оксидов магния и кальция, что не обеспечивает исключения образования отбела в тонкостенных отливках и может служить причиной их брака. Кроме того, оксиды кальция и магния из-за высокой их температуры плавления не усваиваются жидким чугуном при модифицировании, что увеличивает количество шлака и трудоемкость процесса. Наличие в марганцевом шлаке повышенного количества оксидов марганца и железа (их соединение в нем составляет 20 30 см. "Свойства стали Г13Л и современная технология ее выплавки в электропечах". М. ВПКТИСтройдормаш. 1958, с. 12 13, 17, 74) наряду с отсутствием оптимального гранулометрического состава смеси будут вызывать бурную реакцию магния при модифицировании, сопровождающуюся сильным эффектом, дымовыделением и выбросом жидкого металла из ковша, что резко ухудшает технику безопасности и санитарно-гигиенические условия процесса модифицирования и приводит к повышенному загрязнению внешней среды, а также резко снижает коэффициент брака отливок по недомодифицированию. Повышенное содержание в прототипе ферросилиция ФС 75 приводит к увеличению содержания кремния в чугуне, что ограничивает применение в шихте чушковых чугунов с повышенным содержанием кремния и может служить причиной брака отливок по "черным пятнам" из-за образования графитной спели.Granular Magnesium 5 15
Graphite 2 5
Manganese slag 16 20
Ferrosilicon Else
The disadvantages of the prototype are as follows: the presence in the prototype of an increased amount of manganese slag with a basicity of 1.6 2.1 contributes to an increased amount of magnesium and calcium oxides, which does not exclude the formation of bleach in thin-walled castings and can cause their marriage. In addition, due to their high melting point, calcium and magnesium oxides are not absorbed by molten iron during modification, which increases the amount of slag and the complexity of the process. The presence in the manganese slag of an increased amount of manganese and iron oxides (their combination in it is 20 30 cm. "Properties of G13L steel and the modern technology of its smelting in electric furnaces." M. VPKTIStroydormash. 1958, p. 12 13, 17, 74) along with the lack of an optimal particle size distribution of the mixture will cause a violent reaction of magnesium during modification, accompanied by a strong effect, smoke emission and ejection of liquid metal from the ladle, which sharply worsens the safety procedures and sanitary conditions of the modification process and leads to increased environmental pollution, and also dramatically reduces the reject rate of castings by under-modification. The increased content of FS 75 ferrosilicon in the prototype leads to an increase in the silicon content of cast iron, which limits the use of pig iron with a high silicon content in the charge and can cause castings to be blacked out due to the formation of graphite spell.

Пониженное содержание в прототипе графита не способствует замедлению реакции между магнием и расплавом чугуна, в силу чего процесс модифицирования будет проходить с пироэффектом и дымовыделением. The reduced content in the prototype graphite does not contribute to slowing down the reaction between magnesium and cast iron melt, due to which the modification process will take place with pyroeffect and smoke emission.

Применение в прототипе гранулированного магния, имеющего размеры частиц более 0,5 мм (ТУ 48-10-51-78), не обеспечивает равномерного распределения его в смеси при ее перемешивании, что приводит к пироэффекту и повышенному дымовыделению при модифицировании и повышенному расходу магния в смеси. The use of granular magnesium in the prototype, having a particle size of more than 0.5 mm (TU 48-10-51-78), does not ensure its uniform distribution in the mixture when it is mixed, which leads to a pyroeffect and increased smoke emission during modification and increased magnesium consumption in mixtures.

Выбор в прототипе марганцевого шлака в качестве перлитизатора металлической основы чугуна не даст нужного эффекта. При заявленном в прототипе количестве марганцевого шлака (16 20), содержании в нем оксида марганца (15 25 ), возможном коэффициенте восстановления жидким чугуном марганца из его оксида при модифицировании (10 20) содержание марганца в чугуне может повышаться не более, чем на 0,1 что не оказывает существенного влияния на его структуру. The choice in the prototype of manganese slag as a perlitizer of the metal base of cast iron will not give the desired effect. When the amount of manganese slag (16 20) declared in the prototype, the content of manganese oxide in it (15 25), the possible recovery coefficient of manganese from its oxide with molten iron during modification (10 20), the manganese content in cast iron can increase by no more than 0, 1 which does not significantly affect its structure.

Задачей изобретения является обеспечение стабильного получения чугуна с шаровидным графитом без образования отбела в отливках и снижение трудоемкости их производства, а также устранение пироэффекта и дымовыделения при модифицировании. The objective of the invention is to ensure the stable production of nodular cast iron without formation bleached in the castings and reduce the complexity of their production, as well as the elimination of the pyroelectric effect and smoke during modification.

Указанная задача решается применением модифицирующей смеси, содержащей порошок магния фракцией 0,05 0,145 мм и порошка ферромарганца и графита фракцией 0,05 1,00 мм при следующем соотношении компонентов, мас. This problem is solved by using a modifying mixture containing magnesium powder with a fraction of 0.05 0.145 mm and a powder of ferromanganese and graphite with a fraction of 0.05 1.00 mm in the following ratio of components, wt.

Порошок магния 5,0 9,0
Порошок графита 5,5 11,0
Порошок ферромарганца Остальное.Magnesium Powder 5.0 9.0
Graphite Powder 5.5 11.0
Ferromanganese Powder Else.

Применение в составе модифицирующей смеси порошка магния с размерами частиц 0,05 0,145 мм позволяет получить структуру чугуна с шаровидным графитом и тем самым обеспечивает высокие свойства отливок. Это достигается тем, что при указанных размерах частиц порошка магния обеспечивается равномерное распределение их в смеси при ее перемешивании в процессе приготовления. Это обеспечивает замедление реакции между чугуном и магнием, исключающим пироэффект и дымовыделение и повышающим коэффициент усвоения магния из смеси. The use of magnesium powder with a particle size of 0.05 0.145 mm in the composition of the modifying mixture makes it possible to obtain the structure of cast iron with spherical graphite and thereby ensures high properties of castings. This is achieved by the fact that with the indicated particle sizes of the magnesium powder, their uniform distribution in the mixture is ensured when it is mixed during preparation. This ensures a slowdown of the reaction between cast iron and magnesium, eliminating the pyroeffect and smoke emission and increasing the absorption coefficient of magnesium from the mixture.

Снижение содержания порошка магния в смеси менее 5 не обеспечивает полного получения структуры чугуна с шаровидным графитом, наряду с шаровидным графитом в структуре чугуна появляется вермикулярный графит, что снижает свойство отливок. A decrease in the content of magnesium powder in the mixture of less than 5 does not fully obtain the structure of cast iron with spherical graphite; along with spherical graphite, vermicular graphite appears in the structure of cast iron, which reduces the property of castings.

Увеличение содержания порошка магния в смеси более 9 приводит к повышенной склонности чугуна к отбелу, что может служить причиной брака отливок и к появлению в структуре чугуна вермикулярного графита в силу его перемодифицирования, что снижает свойства отливок. Кроме того, при модифицировании начинает появляться пироэффект и дымовыделение. An increase in the content of magnesium powder in the mixture of more than 9 leads to an increased tendency of cast iron to bleach, which can cause castings to be rejected and to the appearance of vermicular graphite in the structure of cast iron due to its over-modification, which reduces the properties of castings. In addition, when modifying, the pyroeffect and smoke emission begin to appear.

Применение в составе модифицирующей смеси порошкового графита с размерами частиц 0,05 1,0 мм позволяет снизить карбидообразующее и усиливает перлитно-образующее влияние порошкообразного ферромарганца, что обеспечивает получение перлитной структуры чугуна в литом состоянии без отбела даже в тонких сечениях отливок. В то же время графит служит замедлителем реакции между магнием и расплавом чугуна, в силу чего процесс модифицирования происходит спокойно, без пироэффекта, дымовыделения и выбросов металла. Применение графита с указанным размером частиц обеспечивает также однородность получаемой механической смеси и равномерное распределение магния при перемешивании. Снижение содержания порошка графита в смеси менее 5,5 не дает требуемого подавления реакции, в силу чего процесс модифицирования происходит с пироэффектом и дымовыделением и характеризуется низким усвоением магния, что может служить причиной брака отливок по недомодифицированию. Увеличение содержания порошка графита в смеси более 11 приводит к сильному замедлению реакции. Реакция идет настолько медленно, что усвоенный магний из верхних слоев смеси успевает выгореть из расплава за тот период времени, пока усваивается магний из нижних слоев смеси. Это приводит к низкому общему усвоению магния и соответственно к недомодифицированию чугуна, что ведет к снижению свойств отливок. The use of powdered graphite with a particle size of 0.05 1.0 mm in the modifying mixture reduces the carbide-forming and enhances the pearlite-forming effect of powdered ferromanganese, which ensures the production of a pearlite structure of cast iron in a cast state without bleaching even in thin sections of castings. At the same time, graphite serves as a moderator of the reaction between magnesium and cast iron melt, due to which the modification process takes place calmly, without pyroeffect, smoke emission and metal emissions. The use of graphite with the indicated particle size also ensures the uniformity of the resulting mechanical mixture and the uniform distribution of magnesium with stirring. A decrease in the content of graphite powder in the mixture of less than 5.5 does not provide the required suppression of the reaction, due to which the process of modification occurs with a pyroeffect and smoke emission and is characterized by low absorption of magnesium, which can cause castings to be malformed by under-modification. An increase in the content of graphite powder in the mixture over 11 leads to a significant slowdown in the reaction. The reaction is so slow that the assimilated magnesium from the upper layers of the mixture manages to burn out from the melt during the period of time that the magnesium is absorbed from the lower layers of the mixture. This leads to a low overall absorption of magnesium and, accordingly, to the unmodification of cast iron, which leads to a decrease in the properties of castings.

Применение в составе модифицирующей смеси порошка ферромарганца с размерами частиц 0,05 1,0 мм позволяет получать перлитную структуру металлической основы чугуна, что повышает свойства отливок, т. к. марганец в нем содержится не в связанном состоянии. The use of ferromanganese powder with a particle size of 0.05 1.0 mm in the composition of the modifying mixture makes it possible to obtain the pearlite structure of the metal base of cast iron, which improves the properties of castings, since manganese is not contained in the bound state.

Кроме того, применение порошка ферромарганца в смеси позволяет применять для выплавки чугуна материалы с повышенным содержанием кремния. Содержание порошка ферромарганца в смеси определяется принятым содержанием в ней порошка магния и порошка графита. Применение указанных компонентов с указанным размером их частиц в составе модифицирующей смеси обеспечивает равномерное распределение порошка магния при перемешивании и тем самым хорошее модифицирование расплава, исключающее образование пироэффекта и дымовыделение и уменьшает содержание шлака при модифицировании. In addition, the use of ferromanganese powder in the mixture allows the use of materials with a high silicon content for smelting cast iron. The content of ferromanganese powder in the mixture is determined by the accepted content of magnesium powder and graphite powder in it. The use of these components with the indicated particle size in the composition of the modifying mixture provides uniform distribution of magnesium powder with stirring and thereby good melt modification, eliminating the formation of pyroeffect and smoke emission and reducing the content of slag during modification.

Для экспериментальной проверки свойства предложенной модифицированной смеси были подготовлены шесть смесей, с помощью которых модифицировали расплав чугуна. Температура модифицирования чугуна поддерживалась 1450^oC. Масса обрабатываемого расплава в каждом случае составляла 130 кг, расход смеси определяли из расчета введения в расплав 0,07 магния. От каждой плавки заливали стандартные образцы для проведения механических испытаний чугуна с шаровидным графитом по ГОСТ 7293-85 и металлографического анализа по ГОСТ 3443-87, а также контрольные отливки с толщиной стенки 8 мм. Данные экспериментальной проверки приведены в таблице. Из таблицы видно, что во всех вариантах с использованием предложенной смеси (варианты 1, 2, 3) обеспечивались полностью шаровидная форма графита в чугуне и 100-ное содержание перлита в его структуре, а также отсутствие в ней цементита, что исключало отбел отливки с толщиной стенки 8 мм, шлака образовывалось мало и он был легкоудаляемый, пироэффект и дымовыделение отсутствовали.For experimental verification of the properties of the proposed modified mixture, six mixtures were prepared, using which the molten iron was modified. The temperature of cast iron modification was maintained at 1450 ^° C. The mass of the melt being processed in each case was 130 kg, the flow rate of the mixture was determined from the calculation of introducing 0.07 magnesium into the melt. From each heat, standard samples were poured for mechanical tests of nodular cast iron in accordance with GOST 7293-85 and metallographic analysis in accordance with GOST 3443-87, as well as control castings with a wall thickness of 8 mm. The experimental verification data are given in the table. The table shows that in all variants using the proposed mixture (options 1, 2, 3), a completely spherical form of graphite in cast iron and a 100% content of perlite in its structure, as well as the absence of cementite in it were ensured, which excluded bleaching of castings with a thickness walls of 8 mm, little slag was formed and it was easily removable, pyroeffect and smoke emission were absent.

В вариантах 4 и 5 с использованием смеси с запредельным содержанием компонентов и запредельной их фракционностью полностью не обеспечивалась шаровидная форма графита, наряду с ней в структуре чугуна появляется вертикальный графит ВГФ2, ВГФ3. Кроме того, появлялся цементит в структуре чугуна, что в целом снижало его свойства и приводило к отбелу отливки с толщиной стенки 8 мм. При модифицировании чугуна появлялись пироэффект и дымовыделение. In variants 4 and 5, using a mixture with a transcendental content of components and their transcendental fractionality, the spherical shape of graphite was not fully ensured; along with it, vertical graphite VGF2, VGF3 appears in the structure of cast iron. In addition, cementite appeared in the structure of cast iron, which generally reduced its properties and led to bleaching of the casting with a wall thickness of 8 mm. When modifying cast iron, the pyroeffect and smoke emission appeared.

При использовании смеси по прототипу (вариант 6) появлялся значительный отбел отливки с толщиной стенки 8 мм, кроме того, шлака образовывалось много и он был трудноудаляемым, а в структуре чугуна наряду с перлитом появлялся и феррит. When using the mixture according to the prototype (option 6), significant bleaching of castings with a wall thickness of 8 mm appeared, in addition, a lot of slag was formed and it was difficult to remove, and ferrite also appeared in the structure of cast iron.

Предлагаемая модифицирующая смесь готова к внедрению. Ее можно использовать как при выплавке чугуна в электропечах, так и в вагранках. При ее использовании снижается трудоемкость модифицирования чугуна и тем самым снижается стоимость отливок, а также обеспечивается стабильное получение шаровидного графита и перлита в структуре чугуна, что обеспечивает повышенные свойства отливок. Кроме того, ее использование не приводит к ухудшению экологической обстановки и техники безопасности, т. к. модифицирование ею чугуна не приводит к пироэффекту, дымовыделению и выбросам жидкого металла из ковша. The proposed modifying mixture is ready for implementation. It can be used both in iron smelting in electric furnaces and in cupola furnaces. When it is used, the complexity of modifying cast iron is reduced and thereby the cost of castings is reduced, and stable production of spherical graphite and perlite in the structure of cast iron is ensured, which provides increased properties of castings. In addition, its use does not lead to a deterioration of the environmental situation and safety precautions, since its modification of cast iron does not lead to a pyroelectric effect, smoke emission, and liquid metal emissions from the ladle.

Claims

A modifying mixture containing powders of magnesium, graphite and a manganese-containing reagent, characterized in that it contains ferromanganese as a manganese-containing reagent, while it contains magnesium powder with a particle size of 0.05 to 0.145 mm, and graphite and ferromanganese powders with a particle size of 0.05 1.00 mm in the following ratio of components:
Magnesium Powder 5 9
Graphite Powder 5 11
Ferromanganese Powder