RU2110582C1 - Method for producing spherulitic iron from cupola iron with melt temperature below 1300 c - Google Patents
Method for producing spherulitic iron from cupola iron with melt temperature below 1300 c Download PDFInfo
- Publication number
- RU2110582C1 RU2110582C1 RU96120481/02A RU96120481A RU2110582C1 RU 2110582 C1 RU2110582 C1 RU 2110582C1 RU 96120481/02 A RU96120481/02 A RU 96120481/02A RU 96120481 A RU96120481 A RU 96120481A RU 2110582 C1 RU2110582 C1 RU 2110582C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cupola
- magnesium
- iron
- cast iron
- melt
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам обработки промышленных низкотемпературных (ниже 1300oC) расплавов чугуна ваграночных плавок сфероидизирующими магний-кальцийсодержащими порошковыми проволочными модификаторами.The invention relates to methods for processing industrial low-temperature (below 1300 o C) melts of cast iron cupola melts spheroidizing magnesium-calcium-containing flux-cored wire modifiers.
В производстве отливок из чугуна с шаровидным графитом используется большое количество способов сфероидизирующей графит обработки. Все они предусматривают ввод в чугунный расплав магния в виде металла, сплавов с элементами носителями химических соединений. Способ выплавки исходного чугуна - определяющий фактор в выборе метода сфероидизирующей графит обработки, однако во всех способах производства чугуна с шаровидным графитом выделяют: предсфероидизирующее инокулирование, сфероидизацию, постсфероидизирующее инокулирование, как самостоятельные составляющие процесса модификации. In the production of nodular cast iron castings, a large number of spheroidizing graphite processing methods are used. All of them provide for the introduction of magnesium into the cast iron melt in the form of metal, alloys with elements carriers of chemical compounds. The method of smelting cast iron is a determining factor in the choice of the method of spheroidizing graphite treatment, however, in all methods of production of spheroidal graphite iron, there are distinguished: pre-spheroidizing inoculation, spheroidization, post-spheroidizing inoculation, as independent components of the modification process.
Известен способ получения чугуна с шаровидным графитом и устройство для его осуществления [1]. Способ предусматривает введение в расплав чугуна ваграночной плавки железокремний-магнийсодержащей лигатуры, пропускание расплава через конфузорный смеситель и последующую заливку расплава в ковш. Предсфероидизирующая обработка производится совместно со сфероидизацией при пропускании расплава через конфузорный смеситель, куда вводят порошок карбида кальция, и отсев железокремний-магнийсодержащей лигатуры. Использование в качестве сфероидизатора магнийсодержащей лигатуры позволяет осуществить более спокойный ввод магния в расплав чугуна, снизить пылегазовыделение при модификации. К недостаткам способа относится:
пропускание расплава через конфузорный смеситель, дополнительный перегрев расплава до 1450-1500oC, продувка его кислородом - приводит к угасанию эффекта сфероидизации и инокулирования, что снижает степень усвоения магния расплавом чугуна и снижает содержание шаровидного графита в отливках;
необходимость использования дополнительного оборудования для подготовки и ввода сфероидизирующей добавки.A known method of producing cast iron with spherical graphite and a device for its implementation [1]. The method involves introducing iron-silicon-magnesium-containing alloys into the molten iron of cupola melting, passing the melt through a confuser mixer, and then pouring the melt into the ladle. The pre-spheroidizing treatment is carried out together with spheroidization when passing the melt through a confuser mixer, where calcium carbide powder is introduced, and screening of silicon-magnesium-containing ligatures. The use of a magnesium-containing ligature as a spheroidizing agent allows for a more relaxed introduction of magnesium into the molten iron, and reduction of dust and gas emission during modification. The disadvantages of the method include:
passing the melt through a confuser mixer, additional overheating of the melt to 1450-1500 o C, blowing it with oxygen leads to the extinction of the effect of spheroidization and inoculation, which reduces the degree of absorption of magnesium by molten cast iron and reduces the content of spherical graphite in castings;
the need to use additional equipment for the preparation and introduction of spheroidizing additives.
Известен способ получения высокопрочного чугуна, включающий обработку расплава чугуна в реакционной камере литейной формы магнийсодержащей лигатурой и ферросилицием [2]. Способ является частным случаем "Инмолд-процесса" - процесса внутриформовой обработки и предусматривает совмещенную сфероидизирующую и постсфероидизирующую и постсфероидизирующую обработку расплава чугуна в процессе заливки металла в литейную форму. Способ имеет следующие преимущества: отсутствие дымовыделения и свечения, высокая (до 80%) степень усвоения магния, отсутствие исчезновения эффекта сфероидизации и инокулирования. A known method of producing high-strength cast iron, including the processing of molten cast iron in the reaction chamber of the casting mold with a magnesium alloy and ferrosilicon [2]. The method is a special case of the Inmold process, an intra-mold processing process, and involves the combined spheroidizing and post-spheroidizing and post-spheroidizing treatment of cast iron melt in the process of pouring metal into a mold. The method has the following advantages: the absence of smoke and glow, a high (up to 80%) degree of absorption of magnesium, the absence of the disappearance of the effect of spheroidization and inoculation.
К недостаткам способа относятся:
способ эффективен только для низкосернистого исходного чугуна и требует равномерной скорости растворения гранулированного сфероидизатора и инокулятора, что чревато нестабильным усвоением магния расплавом чугуна;
применение реакционной камеры требует тщательной ее подготовки (точности и проч.);
попадание в отливку в виде шлаковых включений нерастворившихся частиц сфероидизатора и инокулятора, а также продуктов химических реакций модифицирования;
снижение на 2-3% съема отливок с литейной формы вследствие установки реакционной камеры литниковой системы.The disadvantages of the method include:
the method is effective only for low-sulfur cast iron and requires a uniform dissolution rate of the granular spheroidizer and inoculator, which is fraught with unstable absorption of magnesium by the molten iron;
the use of the reaction chamber requires thorough preparation (accuracy, etc.);
getting into the casting in the form of slag inclusions of insoluble particles of a spheroidizer and inoculator, as well as products of chemical modification reactions;
2-3% reduction in removal of castings from the mold due to the installation of the reaction chamber of the gate system.
Являясь близким по технической сущности предлагаемому решению является способ ввода легкоиспаряющихся модификаторов в жидкий чугун "Алазен" [3]. Способ является частным случаем "Сэндвич-процесса" - размещение магнийсодержащего сфероидизатора в донной части футерованного ковша и нанесение на всю открытую поверхность сфероидизатора покровного материала и предусматривает совмещение предсфероидизирующей, сфероидизирующей и постсфероидизирующей обработки низкотемпературного (ниже 1300oC) расплава чугуна ваграночной плавки в открытом разливочном ковше. Сущность способа сводится к нанесению легковесного покровного материала в виде сухой теплоизолирующей смеси измельченного кокса или графита и вспученного перлита на поверхность измельченной магнийсодержащей лигатуры, предварительно загруженной на дно открытого поворотного разливочного ковша перед заливкой в него расплава и на зеркало обработанного чугуна после образования сплошного слоя металла над модулятором. Измельченный кокс или графит играет в этом случае роль предсферодизирующей присадки, а нанесенным в смеси со вспучиванием перлитом на зеркало обработанного магнийсодержащей лигатурой расплава чугуна, обеспечивает теплоизолирующий и постсфероидизирующий эффект.Being close in technical essence to the proposed solution, there is a method for introducing easily evaporating modifiers into liquid Alazene cast iron [3]. The method is a special case of the Sandwich Process — placing a magnesium-containing spheroidizer in the bottom of the lined bucket and applying a coating material to the entire open surface of the spheroidizer and provides for the combination of the pre-spheroidizing, spheroidizing and post-spheroidizing processing of a low-temperature (below 1300 o C) melting melter the bucket. The essence of the method is to apply a lightweight coating material in the form of a dry heat-insulating mixture of crushed coke or graphite and expanded perlite to the surface of the crushed magnesium-containing ligature, previously loaded onto the bottom of an open casting ladle before pouring melt into it and onto a mirror of processed cast iron after the formation of a continuous layer of metal over a metal modulator. In this case, crushed coke or graphite plays the role of a pre-spherodizing additive, and when applied with a mixture of perlite swelling onto a mirror of a cast iron melt treated with a magnesium alloy, it provides a heat-insulating and post-spheroidizing effect.
Использование данного способа позволяет обрабатывать сфероидизаторами расплав чугуна ваграночной плавки без дополнительного перегрева металла. Способ отличается относительной простотой и технологической гибкостью. Using this method allows you to process spheroidizers melt cast iron cupola melting without additional overheating of the metal. The method is characterized by relative simplicity and technological flexibility.
К основным недостаткам способа относятся:
значительное дымопылевыделение, свечение и выбросы металла;
нестабильное усвоение расплавом чугуна магния;
ограничение эффекта сфероидизации и инокулирования из-за продолжительности периода между выпуском металла из вагранки и заливкой его в форму;
необходимость использования дополнительного оборудования для подготовки и ввода модификатора;
необходимость тщательной очистки разливочных ковшей от шлака для предотвращения попадания его в отливки.The main disadvantages of the method include:
significant smoke emission, luminescence and metal emissions;
unstable absorption of magnesium cast iron by a melt;
limiting the effect of spheroidization and inoculation due to the length of the period between the release of metal from the cupola and pouring it into the mold;
the need to use additional equipment for the preparation and input of the modifier;
the need for thorough cleaning of the casting ladles from slag to prevent it from falling into the castings.
Задачей предлагаемого решения является разработка способа получения чугуна с шаровидным графитом для массового производства средних изложниц в процессе обработки промышленных низкотемпературных (ниже 1300oC) расплавов чугуна ваграночных плавок сфероидизирующими магний-кальцийсодержащими порошковыми проволочными модификаторами, позволяющего значительно упростить и удешевить технологию модифицирования, повысить качество изложниц, создать безопасные и экологически благополучные условия труда.The objective of the proposed solution is to develop a method for producing spheroidal graphite iron for mass production of medium molds during the processing of industrial low-temperature (below 1300 o C) melts of cupola iron castings with spheroidizing magnesium-calcium-containing flux-cored wire modifiers, which allows to significantly simplify and reduce the cost of modifying to create safe and environmentally friendly working conditions.
Указанная задача решается тем, что предлагается технология обработки низкотемпературных расплавов ваграночного чугуна сфероидизирующими и инокулирующими магний-кальцийсодержащими порошковыми проволочными модификаторами по двухэтапной схеме. Сущность предлагаемого способа заключается в следующем: операцию сфероидизации графита обрабатываемого чугуна проводят совместно с предсфероидизационным инокулированием на желобе вагранки (первый этап) и с постсфероидизационным инокулированием в стояке литниковой системы литейной формы (второй этап), используя в качестве сфероидизирующей и инокулирующей добавки порошковую проволоку, состоящую из металлической оболочки и магний-кальцийсодержащего наполнителя, что позволяет полностью исключать ковшовую обработку металла, тем самым максимально сократить время между выпуском металла и его заливкой в формы при минимальной разнице температур расплава: 1260-1300oC при выпуске, 1190-1220oC при заливке.This problem is solved by the fact that a technology for processing low-temperature melts of cupola iron with spheroidizing and inoculating magnesium-calcium-containing flux-cored flux-cored wire modifiers according to a two-stage scheme is proposed. The essence of the proposed method is as follows: the operation of spheroidization of graphite of the treated cast iron is carried out together with pre-spheroidization inoculation on the cupola of the cupola (the first stage) and with post-spheroidization inoculation in the riser of the gating system of the casting mold (second stage), using flux-cored wire as a spheroidizing and inoculating additive from a metal shell and magnesium-calcium-containing filler, which allows to completely exclude ladle processing of metal, thereby minimize the time between the release of the metal and its pouring into molds at a minimum temperature difference of the melt: 1260-1300 o C at release, 1190-1220 o C during pouring.
Первый этап обработки металла, учитывая, что низкотемпературный расплав чугуна выдерживается в вагранке непродолжительно, производят на желобе вагранки при его выпуске в открытый поворотный разливочный ковш. Для этого расчетное количество добавок в виде мерных концов магний-кальций содержащей проволоки помещают в специальное углубление футеровки желоба (до выпуска металла), которые затем закрывают защитным экраном. Постепенное растворение защитной стальной оболочки при контакте с расплавом чугуна предотвращает интенсивный угар наполнителя и обеспечивает спокойный ввод с последующим усвоением его металлом при заполнении ковша. Конструкция экрана защищает рабочую зону от свечения и выброса металла, удаляет образующиеся дымы "под зонт". The first stage of metal processing, given that the low-temperature molten iron is kept in the cupola for a short time, is produced on the cupola of the cupola when it is discharged into an open rotary casting ladle. For this, the estimated amount of additives in the form of measured ends of magnesium-calcium containing wire is placed in a special recess in the lining of the gutter (before the metal is released), which is then closed with a protective screen. The gradual dissolution of the protective steel shell in contact with the molten iron prevents intense burning of the filler and ensures a smooth entry with the subsequent absorption of metal when filling the bucket. The design of the screen protects the working area from the glow and ejection of metal, removes the resulting smoke "under the umbrella."
Второй этап обработки расплава предусматривает введение расчетного количества магний-кальцийсодержащей проволоки в виде мерных концов в стояки литниковых систем литейных форм на стадии их сборки. Заливаемый обработанный на желобе расплав чугуна с температурой 1200oC, растворяя защитную оболочку, контактирует с наполнителем в стояках литниковых систем с постепенным усвоением магния металлом при заполнении литейных форм.The second stage of melt processing involves the introduction of the calculated amount of magnesium-calcium-containing wire in the form of measuring ends in the risers of the gating systems of casting molds at the stage of their assembly. The molten cast iron processed at the trough with a temperature of 1200 o C, dissolving the protective shell, is in contact with the filler in the risers of the gate systems with the gradual assimilation of magnesium by the metal when filling the casting molds.
Основным практическим эффектом воздействия магнийсодержащих сфероидизаторов является резкое повышение прочностных и пластических форм чугуна за счет перехода формы включений от пластинчатой к шаровидной. Шаровидная форма графита связана с высокой и стабильной концентрацией магния в нем. С уменьшением концентрации магния в графите компактность его уменьшается. Необходимая для сфероидизации концентрация магния обеспечивается его двухэтапным вводом в поток чугуна с достаточной развитой турбулентностью, обеспечивающей растворение и однородное перемешивание по всему объему расплава. The main practical effect of exposure to magnesium-containing spheroidizers is a sharp increase in the strength and plastic forms of cast iron due to the transition of the form of inclusions from lamellar to spherical. The spherical form of graphite is associated with a high and stable concentration of magnesium in it. With a decrease in the concentration of magnesium in graphite, its compactness decreases. The concentration of magnesium required for spheroidization is ensured by its two-stage introduction into the cast iron stream with sufficiently developed turbulence, which ensures dissolution and uniform mixing throughout the melt volume.
Ввод в расплав кальция позволяет регулировать интенсивность взаимодействия магния с жидким чугуном. Скорость реакции в этом случае замедляется при одновременном повышении усвояемости магния. Наличие кальция улучшает зародышеобразование (инокулирование), улучшает форму графита, повышает количество включений шаровидного графита в единице объема чугуна. The introduction of calcium into the melt allows you to adjust the intensity of the interaction of magnesium with molten iron. The reaction rate in this case slows down while increasing the absorption of magnesium. The presence of calcium improves nucleation (inoculation), improves the shape of graphite, and increases the number of inclusions of spherical graphite per unit volume of cast iron.
Высокое (95%) содержание магния в проволоке позволяет сократить расход сфероидизатора на тонну расплава со 150-180 кг (прототип) до 20-22 кг (в пересчете на 100% магний). Обработка расплава на желобе и в форме не сдерживает процесс разливки, что позволяет обрабатывать ваграночные чугуны с температурой расплава ниже 1300oC при значительном снижении пыледымовыделения и свечения металла.High (95%) magnesium content in the wire allows to reduce the consumption of a spheroidizer per ton of melt from 150-180 kg (prototype) to 20-22 kg (in terms of 100% magnesium). The processing of the melt on the trough and in the mold does not inhibit the casting process, which allows the treatment of cupola cast irons with a melt temperature below 1300 o C with a significant reduction in the dust and metal emission.
Реализация способа отличается простотой и дешевизной. Более высокая цена порошкового проволочного модификатора по сравнению со стоимостью лигатур компенсируется его низким расходом, отпадает необходимость в оборудовании по подготовке и ввиду сфероидизатора, увеличен срок службы разливочных ковшей. The implementation of the method is simple and cheap. The higher price of the flux-cored wire modifier compared to the cost of the ligatures is compensated by its low consumption, there is no need for preparation equipment and, in view of the spheroidizer, the service life of casting ladles is increased.
Пример выполнения. Способ был опробован в условиях чугунолитейного цеха Выксунского металлургического завода при отливке изложниц массой 4,5 т в соответствии с ТУ-14-12-14-71, ТИ 153-Л-88-96 "Выплавка чугуна в вагранке" и СТП 153-03-84. Было предложено 10 плавок. В качестве ваграночной шихты использовали предельный чугун по ГОСТ 805-80 с содержанием, мас.%: кремния 0,5-1,2, марганца 0,3-1,0, хрома менее 0,1. В качестве сфероидизатора применяли порошковый проволочный модификатор с содержанием, мас.%: магния 95, кальция 2,0. Ввод модификатора осуществляли на желобе вагранки при выпуске чугуна и в стояки литниковых систем литейных форм. Для этого расчетное количество модификатора в виде мерных концов помещали до выпуска металла в специальные канавки, выполненные в футеровке желоба и закрывали их защитным экраном, а другую часть модификатора, также в виде мерных концов проволоки, вводили в стояки литниковых систем литейных форм на стадии их сборки. Execution example. The method was tested in the conditions of the iron foundry of the Vyksa Metallurgical Plant when casting molds weighing 4.5 tons in accordance with TU-14-12-14-71, TI 153-L-88-96 "Smelting cast iron in a cupola" and STP 153-03 -84. 10 swimming trunks were proposed. As a cupola mixture, limiting cast iron was used according to GOST 805-80 with a content, wt.%: Silicon 0.5-1.2, manganese 0.3-1.0, chromium less than 0.1. As a spheroidizing agent, a flux-cored wire modifier was used with a content, wt.%: Magnesium 95, calcium 2.0. The input of the modifier was carried out on the cupola of the cupola with the release of cast iron and the risers of the gate systems of casting molds. For this, the calculated amount of the modifier in the form of measuring ends was placed before the metal was released into special grooves made in the lining of the gutter and covered with a protective screen, and the other part of the modifier, also in the form of measuring ends of the wire, was introduced into the risers of the gating systems of the casting molds at the stage of their assembly .
Выпускаемый чугун с температурой расплава 1260-1300oC, стекая по желобу вагранки в открытый разливочный ковш емкостью 5 т, обрабатывался модификатором на желобе с усвоением сфероидизирующих элементов при наполнении ковша. Обработанный на этапе выпуска расплав с температурой 1190-1200oC заливали в литейные формы, где он обрабатывался вторично. Контакт жидкого металла с модификатором происходил в стояках литниковых систем с усвоением сфероидизирующих элементов при наполнении литейной формы.The produced cast iron with a melt temperature of 1260–1300 o C, flowing down the cupola chute to an open casting ladle with a capacity of 5 tons, was treated with a modifier on the chute with the assimilation of spheroidizing elements when filling the bucket. Processed at the stage of production, the melt with a temperature of 1190-1200 o C was poured into casting molds, where it was processed a second time. The contact of liquid metal with the modifier occurred in the risers of the gate systems with the assimilation of spheroidizing elements when filling the mold.
Параллельно проводили обработку чугуна ваграночной плавки по прототипу модификатором ФС50Mr5 с содержанием магния 4,5%. At the same time, the treatment of cast iron by cupola melting was carried out according to the prototype with the FS50Mr5 modifier with a magnesium content of 4.5%.
Данные об условиях модифицирования и стойкости изложниц приведены в таблице. Полученные результаты свидетельствуют об эффективности способа, позволяющего получить практически 100% содержание шаровидного графита по всему объему отливок, что существенно влияет на прочностные и эксплуатационные характеристики изложниц. Снижение расхода модификатора с одновременным повышением степени усвоения расплавом магния удешевляет технологию обработки чугуна и делает ее более безопасной и экологически чистой. Data on the conditions of modification and durability of the molds are given in the table. The results obtained indicate the effectiveness of the method, which allows to obtain almost 100% spherical graphite content over the entire volume of castings, which significantly affects the strength and operational characteristics of the molds. Reducing the consumption of modifier while increasing the degree of assimilation by the molten magnesium reduces the cost of cast iron processing technology and makes it safer and more environmentally friendly.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96120481/02A RU2110582C1 (en) | 1996-10-07 | 1996-10-07 | Method for producing spherulitic iron from cupola iron with melt temperature below 1300 c |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96120481/02A RU2110582C1 (en) | 1996-10-07 | 1996-10-07 | Method for producing spherulitic iron from cupola iron with melt temperature below 1300 c |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2110582C1 true RU2110582C1 (en) | 1998-05-10 |
RU96120481A RU96120481A (en) | 1998-12-27 |
Family
ID=20186510
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96120481/02A RU2110582C1 (en) | 1996-10-07 | 1996-10-07 | Method for producing spherulitic iron from cupola iron with melt temperature below 1300 c |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2110582C1 (en) |
-
1996
- 1996-10-07 RU RU96120481/02A patent/RU2110582C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2007279060B2 (en) | Improved method of producing ductile iron | |
EP0108107A1 (en) | Magnesium ferrosilicon alloy and use thereof in manufacture of nodular cast iron. | |
US4919188A (en) | Mould and process for the production of nodular or compacted graphite iron castings | |
US4391636A (en) | Method of and apparatus for the production of nodular (ductile) cast iron | |
US4540436A (en) | Treatment agent for cast iron melts and a process for the production thereof | |
Borse et al. | Review on grey cast iron inoculation | |
US4412578A (en) | Apparatus for treating molten cast iron | |
RU2110582C1 (en) | Method for producing spherulitic iron from cupola iron with melt temperature below 1300 c | |
SU489414A1 (en) | Method of treating iron | |
RU2124566C1 (en) | Briquetted mixture for inoculation of gray iron | |
Bockus et al. | Effect of melting techniques on ductile iron castings properties | |
SU977107A1 (en) | Method of producing cast iron with vermicular graphite | |
SU1077929A1 (en) | Method for introducing readily vaporizing modifiers into molten cast iron | |
JPH0125806B2 (en) | ||
SU996076A1 (en) | Method of producing castings of high-strength iron | |
US4033766A (en) | Continuous stream treatment of ductile iron | |
SU872560A1 (en) | Method of modifying ferrocarbon alloys | |
CA1209342A (en) | Method of and apparatus for the production of nodular (ductile) cast iron | |
RU2016079C1 (en) | Method for production of high-strength cast iron | |
RU2049115C1 (en) | Method of cast iron desulfurization before converter melting | |
SU1271886A1 (en) | Method of producing cast iron with graphite of globular shape | |
RU2069705C1 (en) | Cast iron production method | |
RU1774956C (en) | Method of obtaining cast iron | |
SU645975A1 (en) | Inoculant | |
SU1617032A1 (en) | Inoculating composition for treating cast iron |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20041008 |