RU2146295C1

RU2146295C1 - Method of spheroidizing treatment of spherulitic iron

Info

Publication number: RU2146295C1
Application number: RU99112049A
Authority: RU
Inventors: Э.В. Степанцов; В.И. Крестьянов; С.С. Бакума; Е.А. Вестфальский
Original assignee: ООО "Ассоциация металлургов и инвесторов"
Priority date: 1999-06-09
Filing date: 1999-06-09
Publication date: 2000-03-10

Abstract

FIELD: metallurgy, particularly, production of spherulitic iron used in casting of castings in automotive and agricultural machine building, parts of changeable metallurgical equipment, manufacture of pipes and articles by centrifugal casting. SUBSTANCE: method consists in that prior to pouring of molten metal into ladle, magnesium-containing alloying composition in capsules from copper and/or nickel is placed there. Ratio of capsule metal weight to weight of magnesium-containing alloying composition placed in it is 0.6-2.5. EFFECT: reduced smoke liberation, pyroeffect and decreased consumption of magnesium-containing alloying composition. 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области металлургии, а более конкретно к получению чугуна с шаровидным графитом, применяемого для изготовления отливок в автотракторном и сельскохозяйственном машиностроении, деталей сменного металлургического оборудования, а также для центробежнолитых труб и изделий. The invention relates to the field of metallurgy, and more particularly to the production of nodular cast iron, used for the manufacture of castings in automotive and agricultural machinery, parts for replaceable metallurgical equipment, as well as for centrifugally cast pipes and products.

Известен способ сфероидизирующей обработки чугуна с шаровидным графитом в открытом ковше, при котором магнийсодержащую лигатуру помещают на дно ковша и пригружают ее стальной высечкой перед заливкой расплавом металла (см. справочник "Чугун" под ред. Шермана А.Д. и др. Москва, Металлургия, 1991 г., стр. 283). There is a method of spheroidizing treatment of nodular cast iron in an open bucket, in which a magnesium-containing ligature is placed on the bottom of the bucket and loaded with steel die-cutting before pouring with molten metal (see the reference book "Cast iron" edited by Sherman AD and others. Moscow, Metallurgy , 1991, p. 283).

Такой прием может предотвратить окисление модификатора, хотя несколько снижает дымовыделение и пироэффект. Расход модификатора при этом составляет 1,9-2,5% от веса жидкого металла в ковше, а коэффициент усвоения не превышает 20-40%. This technique can prevent the oxidation of the modifier, although it slightly reduces smoke emission and pyroeffect. The consumption of the modifier is 1.9-2.5% of the weight of the liquid metal in the bucket, and the absorption coefficient does not exceed 20-40%.

Известен способ сфероидизирующей обработки чугуна с шаровидным графитом в открытом ковше, при котором магнийсодержащую лигатуру или измельченный магний помещают в ковш с чугуном на штанге в колокольчике и плунжером вводят упомянутый модификатор (см. там же). Расход модификатора составляет 1,5-2,0%. Данный способ не позволяет устранить пироэффект и дымовыделение. A known method of spheroidizing treatment of nodular cast iron in an open bucket, in which a magnesium-containing ligature or ground magnesium is placed in a bucket with cast iron on a rod in a bell and the above-mentioned modifier is introduced (see ibid.). The consumption of the modifier is 1.5-2.0%. This method does not allow to eliminate the pyroeffect and smoke emission.

Наиболее близким аналогом к изобретению по совокупности существенных признаков является способ сфероидизирующей обработки чугуна с шаровидным графитом в открытом ковше, включающий одновременную загрузку магнийсодержащий лигатуры, меди и/или никеля в ковш и заливку их расплавом металла (см. там же).Этот способ также не исключает дымовыделение и отсутствие пироэффекта. The closest analogue to the invention in terms of essential features is a method of spheroidizing treatment of nodular cast iron in an open ladle, including the simultaneous loading of magnesium-containing ligatures, copper and / or nickel into the ladle and pouring them with molten metal (see ibid.). excludes smoke emission and lack of pyroelectric effect.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является улучшение условий труда. The task to which the invention is directed is to improve working conditions.

Технический результат заключается в устранении дымовыделения, пироэффекта и снижении расхода модификатора. Указанный технический результат достигается за счет того, что магнийсодержащую лигатуру предварительно заключают в медные и /или никелевые капсулы, при этом отношение веса металла капсулы к весу помещенной в нее магнийсодержащей лигатуры составляет 0,6 - 2,5. The technical result consists in eliminating smoke emission, pyroeffect and reducing the consumption of modifier. The specified technical result is achieved due to the fact that the magnesium-containing ligature is previously enclosed in copper and / or nickel capsules, while the ratio of the weight of the metal of the capsule to the weight of the magnesium-containing ligature placed in it is 0.6 - 2.5.

На дно ковша укладывались капсулы, выполненные из и/или никеля, в которые предварительно была заключена магнийсодержащая лигатура. В начале заполнения ковша расплавом металла капсулы прогреваются до начала плавления оболочки капсулы. К этому моменту в ковше имеется достаточное количество металла, чтобы предотвратить открытый контакт кислорода с магнием. При дальнейшем заполнении ковша одновременно идет реакция кипения магния (t_кип.Mg= 1102^oC, t_{металла} при заливке ковша = 1280-1500^oC) и его усвоение металлом по схеме противопотока: от донной части ковша поступают новые порции паров магния, а с верхней части ковша - свежие порции жидкого металла. По окончании заливки ковша прекращается реакция модифицирования. В процессе заливки ковша расплавом металла модификатор защищен от окисления кислородом воздуха. Изготовление капсул может быть осуществлено любым известным способом.Capsules made of and / or nickel were placed on the bottom of the bucket, in which a magnesium-containing ligature was previously enclosed. At the beginning of filling the bucket with molten metal, the capsules warm up before the capsule shell melts. At this point, there is enough metal in the bucket to prevent open contact of oxygen with magnesium. With further filling of the bucket is simultaneously magnesium boiling reaction (t = _kip.Mg 1102 ^o C, t _metal by pouring ladle = 1280-1500 ^o C) and its metal uptake counterflow scheme: from the bottom of the ladle receives new portions of the magnesium vapor, and from the top of the bucket - fresh portions of molten metal. At the end of the bucket pouring, the modification reaction is terminated. In the process of pouring the bucket with molten metal, the modifier is protected from oxidation by atmospheric oxygen. The manufacture of capsules can be carried out by any known method.

Для предотвращения быстрого и нежелательного расплавления оболочки капсулы отношение ее веса к весу помещенной в нее магнийсодержащей лигатуры составляет 0,6-2,5. To prevent fast and undesirable melting of the capsule shell, the ratio of its weight to the weight of the magnesium-containing ligature placed in it is 0.6-2.5.

Подтверждение выбора указанного диапазона приведено в таблице. Confirmation of the selection of the specified range is given in the table.

При отношении веса металла капсулы к весу модификатора в ней менее 0,6 в начале заполнения ковша произойдет быстрое растворение оболочки капсулы с утратой ее защитных свойств от доступа кислорода и окисление магния, что приведет к большому дымовыделению, пироэффекту и увеличению расхода модификатора. When the ratio of the weight of the metal of the capsule to the weight of the modifier in it is less than 0.6, at the beginning of filling the bucket, the capsule shell will quickly dissolve with the loss of its protective properties from oxygen access and oxidation of magnesium, which will lead to large smoke emission, pyroeffect and an increase in the consumption of the modifier.

При отношении веса металла капсулы к весу модификатора в ней более 2,5 металла капсулы остаточное содержание меди превысит предел ее растворимости в чугуне и она выделится в структурно-свободное состояние, что приведет к резкому ухудшению механических свойств отливок. When the ratio of the weight of the metal of the capsule to the weight of the modifier in it is more than 2.5 metal of the capsule, the residual copper content will exceed the solubility limit in cast iron and it will stand out in a structurally free state, which will lead to a sharp deterioration in the mechanical properties of the castings.

Пример осуществления способа
Плавку проводили в индукционной печи емкостью 160 кг. Шихта состояла из 50% стальных отходов, 45% лома собственного возврата из высокопрочного чугуна и 5% электродного боя. После расплавления чугун перегревали до температуры 1490-1500^oC и выпускали в 100 - килограммовый ковш. В ковш на дно помещали 4 медные капсулы с толщиной стенок 2,5 мм и длиной 170 мм каждая. В каждой капсуле помещалось по 240-250 г магнийсодержащей лигатуры марки ФСМг-7. Вес каждой медной капсулы составлял 300-350 г. После достижения температуры чугуна в тигле печи до 1500^oC чугун выпускали в ковш. Растворение модификатора шло спокойно без дымовыделения и пироэффекта. После скачивания шлака были залиты литейные формы корпусов кранов запорной нефтяной арматуры и клиновые пробы для оценки механических свойств чугуна. Остаточное содержание магния в чугуне составило 0,043%, меди 0,94%. Полученный чугун имеет следующие механические свойства в литом состоянии: предел прочности при растяжении 920-980 МПа, предел текучести 775-785 МПа, относительное удлинение не менее 4%, твердость 279 НВ.An example of the method
Melting was carried out in an induction furnace with a capacity of 160 kg. The charge consisted of 50% steel waste, 45% scrap of own return from ductile iron and 5% electrode battle. After melting, the cast iron was overheated to a temperature of 1490-1500 ^o C and released into a 100 kg bucket. Four copper capsules with a wall thickness of 2.5 mm and a length of 170 mm each were placed in the bucket at the bottom. Each capsule contained 240-250 g of FSMg-7 grade magnesium-containing ligature. The weight of each copper capsule was 300-350 g. After reaching the temperature of the cast iron in the crucible of the furnace to 1500 ^o C, the cast iron was released into the ladle. The dissolution of the modifier went quietly without smoke and pyroelectric effect. After the slag was downloaded, the casting molds of the valve body of the oil shutoff valves and wedge samples were poured to evaluate the mechanical properties of cast iron. The residual magnesium content in cast iron was 0.043%, and copper 0.94%. The resulting cast iron has the following mechanical properties in the cast state: tensile strength 920–980 MPa, yield strength 775–785 MPa, elongation at least 4%, hardness 279 HB.

Структура металлической матрицы состояла из 100% мелкодисперсного перлита без структурно-свободного цемента. Графит правильной шаровидной формы размером 25-45 мкм. Расход модификатора составлял 0,8-1,2 от веса металла в ковше. The structure of the metal matrix consisted of 100% fine perlite without structurally free cement. Graphite regular spherical shape with a size of 25-45 microns. The consumption of the modifier was 0.8-1.2 of the weight of the metal in the bucket.

Claims

A method of spheroidizing processing of nodular cast iron in an open ladle, comprising simultaneously loading a magnesium-containing ligature, copper and / or nickel into a ladle and pouring them with a metal melt, characterized in that the magnesium-containing ligature is preliminarily enclosed in copper and / or nickel capsules, wherein the weight ratio metal capsules to the weight of the magnesium-containing ligature placed in it is 0.6 - 2.5.