RU2542041C1 - Cast iron modification method - Google Patents
Cast iron modification method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2542041C1 RU2542041C1 RU2013148600/02A RU2013148600A RU2542041C1 RU 2542041 C1 RU2542041 C1 RU 2542041C1 RU 2013148600/02 A RU2013148600/02 A RU 2013148600/02A RU 2013148600 A RU2013148600 A RU 2013148600A RU 2542041 C1 RU2542041 C1 RU 2542041C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- cast iron
- modifier
- furnace
- coating material
- Prior art date
Links
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к способу модифицирования чугуна, который может быть использован для изготовления быстроизнашивающихся деталей, например, мелющих элементов рудо- и углеразмольных мельниц.The invention relates to metallurgy and foundry, in particular to a method for modifying cast iron, which can be used for the manufacture of wearing parts, for example, grinding elements of ore and coal mills.
Известен способ модифицирования чугуна под сыпучим покровным материалом, включающий выплавку чугуна заданного состава, размещение на дне ковша слоя твердого измельченного модификатора на основе магнийсодержащей лигатуры, нанесение на поверхность модификатора слоя покровного материала, заполнение ковша расплавом чугуна и засыпку зеркала жидкого чугуна тем же покровным материалом, который состоит из углеродного пассиватора (измельченный кокс) и теплоизолирующей добавки (вспученный перлит).A known method of modifying cast iron under bulk coating material, including smelting cast iron of a given composition, placing on the bottom of the bucket a layer of solid crushed modifier based on magnesium-containing ligatures, applying a layer of coating material on the surface of the modifier, filling the bucket with molten cast iron and filling the mirror of molten cast iron with the same coating material which consists of a carbon passivator (ground coke) and a heat insulating additive (expanded perlite).
(SU 1077929, C21C 1/10, опубликовано 07.03.1984)(SU 1077929, C21C 1/10, published 03/07/1984)
Недостатками данного способа являются низкий процент усвоения магния расплавом (55-65%), поскольку в процессе модифицирования часть магния всплывает на поверхность расплава, что приводит к пироэффекту и дымовыделению.The disadvantages of this method are the low percentage of absorption of magnesium by the melt (55-65%), since during the modification part of the magnesium floats to the surface of the melt, which leads to pyroeffect and smoke emission.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ модифицирования жидкого чугуна под плотным вязким покровом, включающий выплавку чугуна заданного состава в электропечи, слив его расплава из печи в открытый ковш, засыпку зеркала жидкого чугуна покрывным материалом - порошком флюсперлита «Барьер», который коагулирует шлак с образованием плотного вязкого покрова, ввод через зазор между футеровкой ковша и покровом в расплав чугуна твердого дробленного тяжелого модификатора на основе цериевой присадки и никель-магниевой лигатуры, засыпку зазора порошком флюсперлита «Барьер». При таком способе модифицирования усвоение расплавом магния и церия достигает 95%.The closest in technical essence and the achieved technical result is a method of modifying molten iron under a dense viscous cover, including smelting cast iron of a given composition in an electric furnace, pouring its melt from the furnace into an open ladle, filling the mirror of molten cast iron with a coating material - Barrier fluxerite powder, which coagulates the slag with the formation of a dense viscous cover, entering through the gap between the lining of the bucket and the cover into the molten iron of solid crushed heavy modifier based on cerium ith additives and nickel-magnesium alloys, filling the gap with Barrier fluxerlite powder. With this modification method, the melt absorption of magnesium and cerium reaches 95%.
(RU 2422546, C22C 1/10, опубликовано 27.06.2011).(RU 2422546, C22C 1/10, published 06/27/2011).
Поскольку в известном способе модифицирование расплава чугуна идет в процессе опускания модификатора в донную часть ковша, то с увеличением массы обрабатываемого чугуна модифицирование (усвоение магния и церия) верхних объемов расплава в ковше происходит в большей степени, чем нижних объемов. В результате этого отливки, полученные из металла верхних объемов ковша, содержат количество графита правильной шаровидной формы 95%, а отливки, отлитые из металла нижних объемов ковша, только 55%, что отрицательно сказывается на прочностных характеристиках этих отливок. Кроме того, при осуществлении известного способа эффект модифицирования чугуна исчезает через 15-20 минут после введения в расплав модификатора, что может произойти при длительной транспортировке разливочного ковша к литейным формам или задержке литья по техническим причинам.Since in the known method the modification of the molten iron occurs during the lowering of the modifier into the bottom of the bucket, with an increase in the mass of the processed iron, the modification (assimilation of magnesium and cerium) of the upper volumes of the melt in the ladle occurs to a greater extent than the lower volumes. As a result of this, castings obtained from the metal of the upper volumes of the bucket contain 95% of the correct spherical shape, and castings cast from the metal of the lower volumes of the bucket only 55%, which negatively affects the strength characteristics of these castings. In addition, when implementing the known method, the effect of modifying cast iron disappears 15-20 minutes after the introduction of the modifier into the melt, which can occur during prolonged transportation of the casting ladle to casting molds or a delay in casting for technical reasons.
Задачей и техническим результатом изобретения является повышение коэффициента распределения магния и церия по объему жидкого чугуна, находящего в разливочном ковше, а также увеличении времени действия эффекта модифицирования после введения в расплав модификатора.The objective and technical result of the invention is to increase the distribution coefficient of magnesium and cerium over the volume of molten iron found in the casting ladle, as well as to increase the duration of the effect of the modification after the introduction of the modifier into the melt.
Указанный технический результат достигается тем, что способ модифицирования чугуна включает выплавку в электропечи чугуна заданного состава, слив расплава в ковш, засыпку зеркала расплава покровным материалом, выдержку его до образования плотного вязкого покрова, введение в расплав твердого модификатора и засыпку места ввода покровным материалом, при этом выплавку чугуна ведут в тигле индукционной печи с частотой тока 50-2400 Гц при уровне расплава чугуна не выше уровня верхнего витка индуктора печи, после чего уменьшают на 5-50% величину номинальной мощности, подводимой к индуктору печи, засыпают зеркало расплава покрывным материалом, выдерживают его до образования покрова, вводят в расплав твердый модификатор, выдерживают расплав в течение 2-6 мин и сливают его в ковш, где повторно засыпают зеркало расплава покрывным материалом, выдерживают его до образования покрова и вводят в расплав твердый модификатор, причем модификатор перед введением в расплав выдерживают в воде и вводят в тигель индукционной печи в количестве 0,5-0,7% от массы модифицируемого чугуна, а в ковш - 0,3-0,8% от массы модифицируемого чугуна.The specified technical result is achieved by the fact that the method of modifying cast iron includes smelting cast iron of a given composition in an electric furnace, draining the melt into a ladle, filling the melt mirror with a coating material, holding it until a dense viscous coating is formed, introducing a solid modifier into the melt and filling the injection point with coating material, In this case, iron is smelted in a crucible of an induction furnace with a current frequency of 50-2400 Hz at a melt level of iron not higher than the level of the upper turn of the furnace inductor, after which the value of n is reduced by 5-50% of the minimum power supplied to the furnace inductor, the melt mirror is poured with coating material, maintained until the coating forms, a solid modifier is introduced into the melt, the melt is held for 2-6 minutes and poured into the ladle, where the melt mirror is re-filled with coating material, kept until a coating forms, a solid modifier is introduced into the melt, and the modifier, before being introduced into the melt, is kept in water and introduced into the crucible of the induction furnace in an amount of 0.5-0.7% by weight of the modified cast iron, and 0.3-0 in the ladle, 8% of masses of modifiable cast iron.
Технический результат также достигается тем, что в индукционной печи при частоте тока индуктора 2400 Гц засыпку покровного материала и введение модификатора осуществляют после уменьшения величины номинальной мощности, подводимой к индуктору печи, на 5-15%; в индукционной печи при частоте тока индуктора 500 Гц засыпку покровного материала и введение модификатора осуществляют после уменьшения величины номинальной мощности, подводимой к индуктору печи, на 15-25%; в индукционной печи при частоте тока индуктора 50 Гц засыпку покровного материала и введение модификатора осуществляют после уменьшения величины номинальной мощности, подводимой к индуктору печи, на 40-50%; твердый модификатор на основе цериевой присадки и никель-магниевой лигатуры вводят в расплав через зазор между футеровкой тигля или ковша и покровом; в качестве покровного материала используют порошок флюсперлита «Барьер»; общая масса твердого модификатора составляет 1,0-1,5% от массы модифицируемого чугуна; время введения в расплав твердого модификатора составляет менее 5 секунд.The technical result is also achieved by the fact that in the induction furnace at an inductor current frequency of 2400 Hz, the coating material is backfilled and the modifier is introduced after the nominal power supplied to the furnace inductor is reduced by 5-15%; in an induction furnace at an inductor current frequency of 500 Hz, the coating material is backfilled and the modifier is introduced after the nominal power supplied to the furnace inductor is reduced by 15-25%; in an induction furnace at an inductor current frequency of 50 Hz, the coating material is backfilled and the modifier is introduced after the nominal power supplied to the furnace inductor is reduced by 40-50%; a solid modifier based on cerium additive and nickel-magnesium ligature is introduced into the melt through the gap between the lining of the crucible or ladle and the cover; fluxerlite powder “Barrier” is used as a coating material; the total mass of the solid modifier is 1.0-1.5% by weight of the modified cast iron; the time for introducing a solid modifier into the melt is less than 5 seconds.
Выплавку чугуна требуемого химического состава в тигле индукционной печи с частотой тока от 50 до 2400 Гц ведут при номинальной мощности печи, обеспечивающей получение расплава чугуна и интенсивное перемешивание расплава в тигле, что не дает возможности сформировать на поверхности расплава защитного покрова. Если уровень расплава в тигле не превышает уровня верхнего витка индуктора электропечи, то, при снижении номинальной мощности печи, на поверхности расплава происходит формирование выпуклого мениска, что создает условия быстрого затягивания твердого дробленого модификатора в донную часть тигля электропечи, в том числе модификатора, вводимого в зазор между футеровкой тигля и сформированным защитным покровом. Указанное осуществление способа существенно повышает равномерность распределения (коэффициент распределения) магния и церия по объему расплава.Iron smelting of the required chemical composition in a crucible of an induction furnace with a frequency of current from 50 to 2400 Hz is carried out at a rated power of the furnace, which ensures the production of cast iron melt and intensive mixing of the melt in the crucible, which makes it impossible to form a protective coating on the melt surface. If the melt level in the crucible does not exceed the level of the upper turn of the electric furnace inductor, then, with a decrease in the nominal power of the furnace, a convex meniscus forms on the surface of the melt, which creates conditions for the fast pulling of the solid crushed modifier to the bottom of the crucible of the electric furnace, including the modifier introduced into the gap between the lining of the crucible and the formed protective cover. The specified implementation of the method significantly increases the uniformity of distribution (distribution coefficient) of magnesium and cerium over the volume of the melt.
Способ по изобретению можно проиллюстрировать следующим примером.The method according to the invention can be illustrated by the following example.
Для расплавления железоуглеродистых шихтовых материалов и выплавки легированного чугуна заданного состава использовали среднечастотную (500 Гц) индукционную печь. Уровень расплава в тигле был не выше уровня верхнего витка индуктора индукционной печи. При достижении температуры расплава жидкого чугуна 1440°C уменьшали величину номинальной мощности, подводимой к индуктору, на 20-21% и после образовании выпуклого мениска поверхность расплава засыпали порошком флюсперлита «Барьер» в количестве 0,5% от массы модифицируемого чугуна. После выдержки и образования плотного вязкого покрова в расплав между футеровкой тигля индукционной печи и покровом вводили твердый дробленый модификатор на основе цериевой присадки и никель-магниевой лигатуры в количестве 0,7% от массы модифицируемого чугуна. Модификатор содержал магний, церий, железо и никель при следующем соотношении компонентов, мас.%: 7,0-8,0 Mg; 8,0-10,0 Ce; 1,5≥ Fe; Ni - остальное. Перед введением в расплав модификатор предварительно выдерживали в воде в течение времени (несколько минут), достаточного для окисления наружной поверхности модификатора и пропитки его водой. Благодаря этому начало взаимодействия модификатора с расплавом происходит с задержкой, т.е. через 5 секунд после ввода модификатора. За это время место ввода модификатора в расплав засыпали покровным материалом - порошком флюсперлита «Барьер».To melt iron-carbon charge materials and to melt alloyed cast iron of a given composition, a mid-frequency (500 Hz) induction furnace was used. The melt level in the crucible was not higher than the level of the upper turn of the inductor of the induction furnace. When the molten iron melt temperature reached 1440 ° C, the nominal power supplied to the inductor was reduced by 20-21% and after the formation of a convex meniscus, the melt surface was covered with Barrier fluxerlite powder in an amount of 0.5% by weight of the modified cast iron. After aging and the formation of a dense viscous cover, a solid crushed modifier based on cerium additive and nickel-magnesium ligature in the amount of 0.7% by weight of modified cast iron was introduced into the melt between the lining of the crucible of the induction furnace and the cover. The modifier contained magnesium, cerium, iron and nickel in the following ratio of components, wt.%: 7.0-8.0 Mg; 8.0-10.0 Ce; 1.5≥ Fe; Ni is the rest. Before introducing the melt into the melt, the modifier was preliminarily kept in water for a time (several minutes), sufficient to oxidize the outer surface of the modifier and to impregnate it with water. Due to this, the beginning of the interaction of the modifier with the melt occurs with a delay, i.e. 5 seconds after entering the modifier. During this time, the place where the modifier was introduced into the melt was covered with a coating material - fluxerlite powder “Barrier”.
Благодаря большей плотности твердого модификатор по сравнению с плотностью расплава и, особенно, наличию вынужденной конвекции жидкого чугуна в тигле работающей индукционной печи, которая вызвана электромагнитными силами, дробленый модификатор очень быстро затягивается в донную часть тигля. При этом пузырьки паров магния и церия, образующиеся из твердых частиц модификатора при его контакте с расплавом, всплывают из нижнего объема в верхний объем тигля. Благодаря этому усвоение магния и церия чугуном происходит равномерно по всему его объему. После выдержки в течение 3 мин после введения модификатора расплав сливали в ковш. При сливе жидкого чугуна из тигля в ковш происходит дополнительное перемешивание расплава, за счет чего коэффициент распределения магния и церия по объему расплава еще больше выравнивается и достигает 0,96-0,98.Due to the higher density of the solid modifier compared to the density of the melt and, especially, the presence of forced convection of molten iron in the crucible of a working induction furnace, which is caused by electromagnetic forces, the crushed modifier is very quickly drawn into the bottom of the crucible. In this case, bubbles of magnesium and cerium vapors formed from solid particles of the modifier upon its contact with the melt float from the lower volume to the upper volume of the crucible. Due to this, the absorption of magnesium and cerium by cast iron occurs evenly throughout its volume. After holding for 3 min after the introduction of the modifier, the melt was poured into a ladle. When pouring molten iron from a crucible into a ladle, additional melt mixing occurs, due to which the distribution coefficient of magnesium and cerium over the melt volume is evened out even more and reaches 0.96-0.98.
Затем ковш с частично модифицированным расплавом перемещали к литейным формам. После этого повторно засыпали зеркало расплава покрывным материалом - порошком флюсперлита «Барьер», выдерживали его до образования плотного покрова и вводили в расплав в зазор между футеровкой ковша и покровом твердый модификатор, предварительно выдержанный в воде. Количество вводимого модификатора составило 0,4% от массы модифицируемого чугуна. При этом общая масса твердого модификатора, введенного в расплав в два приема, составила 1,1% от массы модифицируемого чугуна. После выдержки расплава коэффициент распределения магния и церия по объему расплава несколько снижается до 0,92.Then the bucket with a partially modified melt was transferred to the casting molds. After that, the melt mirror was re-poured with a coating material — Barrier fluxerlite powder, kept until a dense cover was formed, and a solid modifier previously soaked in water was introduced into the melt in the gap between the ladle lining and the cover. The amount of modifier introduced was 0.4% by weight of the modifiable cast iron. The total mass of the solid modifier introduced into the melt in two steps was 1.1% by weight of the modified cast iron. After the melt is kept, the distribution coefficient of magnesium and cerium over the melt volume slightly decreases to 0.92.
Использованный флюсперлит «Барьер» согласно ТУ 5717-001-11035757-2006 содержит, мас.%: диоксид кремния 65-77, оксид алюминия 11-16, оксид железа 0,5-6,0, оксид кальция 0,1-3,5, оксид калия и натрия 3-11, глина не более 0,5. Размер частиц флюсперлита находится в пределах 0,63-2,5 мм.Used fluusperlite "Barrier" according to TU 5717-001-11035757-2006 contains, wt.%: Silicon dioxide 65-77, aluminum oxide 11-16, iron oxide 0.5-6.0, calcium oxide 0.1-3, 5, potassium oxide and sodium 3-11, clay not more than 0.5. The particle size of fluusperlite is in the range of 0.63-2.5 mm.
Осуществление способа по изобретению - модифицирование расплава чугуна, как в тигле работающей индукционной печи, так и в разливочном ковше способствует повышению коэффициента распределения магния и церия по объему расплава, находящегося в разливочном ковше с 0,6 до 0,90-0,92, а количество (усредненное) графита правильной шаровидной формы увеличивается до 86-94% за счет сохранения эффекта сфероидизирующего модифицирования расплава. При этом время действия эффекта модифицирования после введения в расплав модификатора составило более 25 мин.The implementation of the method according to the invention is the modification of the molten iron, both in the crucible of a working induction furnace and in a casting ladle, increases the distribution coefficient of magnesium and cerium over the volume of the melt in the casting ladle from 0.6 to 0.90-0.92, and the amount of (averaged) graphite of the correct spherical shape increases to 86-94% due to the preservation of the effect of spheroidizing modification of the melt. In this case, the duration of the effect of the modification after the introduction of the modifier into the melt was more than 25 minutes.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013148600/02A RU2542041C1 (en) | 2013-10-31 | 2013-10-31 | Cast iron modification method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013148600/02A RU2542041C1 (en) | 2013-10-31 | 2013-10-31 | Cast iron modification method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2542041C1 true RU2542041C1 (en) | 2015-02-20 |
Family
ID=53288892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013148600/02A RU2542041C1 (en) | 2013-10-31 | 2013-10-31 | Cast iron modification method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2542041C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2131050A (en) * | 1982-12-01 | 1984-06-13 | Stanton & Staveley Ltd | Production of nodular or modified graphite cast iron |
| DE3603277C1 (en) * | 1986-02-04 | 1991-05-08 | Gesellschaft für Metallurgie Hafner und Polte mbH, 4000 Düsseldorf | Method of producing cast iron using spheroidal graphite |
| RU2074894C1 (en) * | 1993-06-21 | 1997-03-10 | Владислав Васильевич Венгер | Method to produce high-strength pig-iron with ball-shaped graphite |
| RU2422546C2 (en) * | 2009-09-24 | 2011-06-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ") | Procedure for iron inoculation |
-
2013
- 2013-10-31 RU RU2013148600/02A patent/RU2542041C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2131050A (en) * | 1982-12-01 | 1984-06-13 | Stanton & Staveley Ltd | Production of nodular or modified graphite cast iron |
| DE3603277C1 (en) * | 1986-02-04 | 1991-05-08 | Gesellschaft für Metallurgie Hafner und Polte mbH, 4000 Düsseldorf | Method of producing cast iron using spheroidal graphite |
| RU2074894C1 (en) * | 1993-06-21 | 1997-03-10 | Владислав Васильевич Венгер | Method to produce high-strength pig-iron with ball-shaped graphite |
| RU2422546C2 (en) * | 2009-09-24 | 2011-06-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ") | Procedure for iron inoculation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102204170B1 (en) | Gray cast iron inoculant | |
| KR102494632B1 (en) | Cast iron inoculants and methods of producing cast iron inoculants | |
| dos Santos et al. | Influence of injection temperature and pressure on the microstructure, mechanical and corrosion properties of a AlSiCu alloy processed by HPDC | |
| CN104152793B (en) | QT500-7 heavy section casting quality and the method for Composition Control | |
| US20240093337A1 (en) | Non-magnesium process to produce compacted graphite iron (cgi) | |
| KR20180008612A (en) | How to melt cast iron | |
| RU2542041C1 (en) | Cast iron modification method | |
| CN104357708B (en) | A kind of Environmental Safety smelting process of high-performance nickelaluminium bronze | |
| RU2422546C2 (en) | Procedure for iron inoculation | |
| JP2005528522A (en) | Inoculated alloys to prevent micro sinkholes for casting pig iron processing | |
| US4036278A (en) | Process for the production of large steel ingots | |
| RU2515160C1 (en) | Method of iron modification | |
| RU2704678C1 (en) | Method of cast iron modifying and modifier for implementation of method | |
| CN113046624A (en) | Method for casting gray iron of GM241 alloy with high matrix hardness | |
| RU2590772C1 (en) | Method for production of aluminium cast iron | |
| RU2529148C1 (en) | Addition alloy to produce casts from grey cast iron | |
| RU2006144614A (en) | METHOD FOR PRODUCING HIGH-STRENGTH IRON | |
| SU1224349A1 (en) | Briquette for cast iron inoculation | |
| RU2708281C1 (en) | Method of out-of-furnace steel treatment | |
| RU2586730C1 (en) | Method of producing high-strength cast iron | |
| RU2146181C1 (en) | Method for making semifinished product for metallurgical conversion | |
| US2822266A (en) | Method of preparing nodular graphite iron | |
| RU2427660C1 (en) | Procedure for production of iron with vermiculite graphite | |
| RU2515158C1 (en) | Method of iron modification | |
| SU348279A1 (en) | ALL-UNLESS IL ^ vftr:! - ^;., - - "- vr -'- rr — hG-P {H ^ tniluriu.-U .., ':: .. ri ^ fji |