RU2658682C1 - Device for producing iron-carbon-alloy castings - Google Patents
Device for producing iron-carbon-alloy castings Download PDFInfo
- Publication number
- RU2658682C1 RU2658682C1 RU2017113047A RU2017113047A RU2658682C1 RU 2658682 C1 RU2658682 C1 RU 2658682C1 RU 2017113047 A RU2017113047 A RU 2017113047A RU 2017113047 A RU2017113047 A RU 2017113047A RU 2658682 C1 RU2658682 C1 RU 2658682C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crucible
- iron
- melt
- carbon
- temperature
- Prior art date
Links
- 238000005266 casting Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 229910001339 C alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N methylidyneiron Chemical compound [C].[Fe] QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 60
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000003832 thermite Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 27
- 241000256602 Isoptera Species 0.000 abstract description 13
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 7
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000015943 Coeliac disease Diseases 0.000 description 1
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- KCZFLPPCFOHPNI-UHFFFAOYSA-N alumane;iron Chemical compound [AlH3].[Fe] KCZFLPPCFOHPNI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B15/00—Other processes for the manufacture of iron from iron compounds
- C21B15/02—Metallothermic processes, e.g. thermit reduction
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D7/00—Casting ingots, e.g. from ferrous metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к машинам и технологиям литейного производства.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to machines and foundry technologies.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату, принятому за прототип, является способ получения отливок из железоуглеродистых сплавов восстановлением из окалины (Малкин Б.В., Воробьев А.А. Термитная сварка. - М.: Изд-во МКХ РСФСР, 1963, 105 с; см. стр. 58-60). Термитной смесью из алюминиевого порошка и металлургической окалины заполняют тигель, расположенный над формой. Зажигание термитной смеси в тигле производят дугой, специальным запалом или термоспичками; начавшееся горение протекает быстро, в течение нескольких секунд, охватывая последовательно весь объем термитной смеси, и проходит по реакции:The closest in technical essence and the achieved result, adopted as a prototype, is a method for producing castings from iron-carbon alloys by reduction from scale (Malkin B.V., Vorobyov A.A. Termite welding. - M.: Publishing House of the MKF RSFSR, 1963, 105 s; see pages 58-60). A thermite mixture of aluminum powder and metallurgical scale is used to fill the crucible located above the mold. The termite mixture is ignited in the crucible by an arc, a special fuse, or thermal matches; The commenced combustion proceeds quickly, within a few seconds, sequentially covering the entire volume of the thermite mixture, and proceeds according to the reaction:
3Fe3O4+8Al=4Al2O3+9Fe3Fe 3 O 4 + 8Al = 4Al 2 O 3 + 9Fe
После окончания в тигле окислительно-восстановительной реакции и некоторой выдержки железоуглеродистый расплав выпускают из тигля в литейную форму. Через несколько минут форму снимают и срубают литники и прибыли.After the end of the oxidation-reduction reaction in the crucible and some exposure, the iron-carbon melt is released from the crucible into the mold. After a few minutes, the form is removed and chopped sprues and profit.
Данный способ позволяет рационально использовать железную окалину, являющуюся технологическим отходом металлургического производства, сократить площади ее складирования, получать отливки из железоуглеродистых сплавов.This method allows the rational use of iron oxide, which is a technological waste of metallurgical production, reduce the area of its storage, and obtain castings from iron-carbon alloys.
Однако рассматриваемый способ имеет ряд недостатков. При получении изделий из железоуглеродистых расплавов рассматриваемым выше способом крайне сложно обеспечить их требуемый химический состав и свойства ввиду высоких температур продуктов окислительно-восстановительной реакции (около 3000°C). При использовании такого способа возможность получения железоуглеродистого сплава требуемого химического состава регламентируется точным подбором исходных компонентов шихты, ее объемов, конкретными теплофизическими условиями процесса: толщиной стенки тигля, высотой его заполнения шихтой, наличием инертных наполнителей в термитной шихте и т.д. Рассматриваемый способ исключает возможность проведения дополнительных операций после прохождения экзотермической реакции, например легирования, раскисления и т.д., перед разливкой расплава в формы. Указанные факторы снижают вероятность получения требуемого состава и свойств железоуглеродистых сплавов из термитной шихты.However, the considered method has several disadvantages. When producing products from iron-carbon melts by the method considered above, it is extremely difficult to ensure their required chemical composition and properties due to the high temperatures of the products of the redox reaction (about 3000 ° C). When using this method, the possibility of obtaining an iron-carbon alloy of the required chemical composition is regulated by the exact selection of the initial components of the charge, its volumes, specific thermophysical conditions of the process: the thickness of the crucible wall, the height of its filling with the charge, the presence of inert fillers in the thermite charge, etc. The considered method eliminates the possibility of additional operations after passing an exothermic reaction, such as alloying, deoxidation, etc., before casting the melt into molds. These factors reduce the likelihood of obtaining the desired composition and properties of iron-carbon alloys from a termite charge.
Задачей заявляемого изобретения является производство отливок из железоуглеродистых сплавов требуемого химического состава, которые получены из термитной шихты, а также повышение стойкости тигля.The task of the invention is the production of castings from iron-carbon alloys of the required chemical composition, which are obtained from a thermite charge, as well as increasing the resistance of the crucible.
Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого способа, заключается в возможности производства отливок из железоуглеродистых сплавов требуемого химического состава, которые получены из термитной шихты, а также повышении стойкости тигля.The technical result obtained by the implementation of the proposed method consists in the possibility of producing castings from iron-carbon alloys of the required chemical composition, which are obtained from a thermite charge, as well as increasing the resistance of the crucible.
Указанный технический результат достигается тем, что способ получения отливок из железоуглеродистых сплавов с применением термитной шихты включает подготовку термитной шихты, содержащей окалину, алюминиевую крошку в качестве восстановителя и металлосодержащие наполнители, проведение восстановительной реакции с получением в тигле железоуглеродистого расплава и шлака, согласно изобретению шлак скачивают из тигля и выпускают железоуглеродистый расплав в терморегулируемый промежуточный ковш, в котором производят контроль химического состава железоуглеродистого расплава и температуры, доводку железоуглеродистого расплава по химическому составу и температуре.The specified technical result is achieved in that the method for producing castings from iron-carbon alloys using a thermite charge includes preparing a thermite charge containing scale, aluminum crumb as a reducing agent and metal-containing fillers, performing a reduction reaction to obtain an iron-carbon melt and slag in the crucible, according to the invention, download slag from the crucible and the iron-carbon melt is released into a temperature-controlled intermediate ladle, in which chemically controlled of the composition of the melt and the temperature of the melt finishing chemical composition and temperature.
Новым в заявленном способе является то, что после получения в тигле из термитной смеси железоуглеродистого расплава и шлака:New in the claimed method is that after receiving in a crucible from a thermite mixture of iron-carbon melt and slag:
- скачивают из тигля шлак,- download slag from the crucible,
- выпускают железоуглеродистый расплав в терморегулируемый промежуточный ковш,- release the iron-carbon melt into a temperature-controlled intermediate ladle,
- в терморегулируемом промежуточном ковше производят контроль химического состава железоуглеродистого расплава и температуры,- in a temperature-controlled intermediate ladle, the chemical composition of the iron-carbon melt and the temperature are monitored,
- в терморегулируемом промежуточном ковше производят доводку железоуглеродистого расплава по химическому составу и температуре.- in a temperature-controlled intermediate ladle, the iron-carbon melt is refined according to the chemical composition and temperature.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого способа и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.A causal relationship between the totality of the essential features of the proposed method and the achieved technical result is as follows.
Благодаря сливанию шлака он не попадает в терморегулируемый промежуточный ковш.Due to the discharge of slag, it does not fall into the temperature-controlled intermediate ladle.
Благодаря выпуску железоуглеродистого расплава в терморегулируемый промежуточный ковш и проводимому в нем контролю химического состава и температуры железоуглеродистого расплава регулируют химический состав и температуру железоуглеродистого расплава, что позволяет получить отливку требуемого химического состава и свойств. Благодаря тому, что выпуск железоуглеродистого расплава из тигля в терморегулируемый промежуточный ковш осуществляют сразу после получения расплава, сокращается время его контакта с внутренней поверхностью тигля, что приводит к повышению стойкости тигля.Due to the release of the iron-carbon melt into the temperature-controlled intermediate ladle and the chemical composition and temperature of the iron-carbon melt carried out therein, the chemical composition and temperature of the iron-carbon melt are controlled, which allows casting of the required chemical composition and properties. Due to the fact that the release of the iron-carbon melt from the crucible into the temperature-controlled intermediate ladle is carried out immediately after receiving the melt, the time of its contact with the inner surface of the crucible is reduced, which leads to an increase in crucible resistance.
Известно устройство для получения отливок из железоуглеродистых сплавов по патенту РФ №2551336, принятое заявителем за прототип. Данное устройство представляет собой тигель с выполненными в нем летками для скачивания шлака и скачивания железоуглеродистого расплава. Данное устройство позволяет получать в нем железоуглеродистый расплав, но не позволяет осуществлять в нем контроль химического состава полученного железоуглеродистого расплава, регулировать химический состав и температуру полученного железоуглеродистого расплава на основе проведенного контроля расплава.A device for producing castings of iron-carbon alloys according to the patent of the Russian Federation No. 2551336, adopted by the applicant for the prototype. This device is a crucible with years made in it for downloading slag and downloading iron-carbon melt. This device allows to obtain an iron-carbon melt in it, but does not allow it to control the chemical composition of the obtained iron-carbon melt, to regulate the chemical composition and temperature of the obtained iron-carbon melt based on the control of the melt.
Задачей заявляемого изобретения является производство отливок из железоуглеродистых сплавов требуемого химического состава, которые получены из термитной шихты, а также повышение стойкости тигля.The task of the invention is the production of castings from iron-carbon alloys of the required chemical composition, which are obtained from a thermite charge, as well as increasing the resistance of the crucible.
Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого способа, заключается в возможности производства отливок из железоуглеродистых сплавов требуемого химического состава, которые получены их термитной шихты, а также повышения стойкости тигля.The technical result obtained by the implementation of the proposed method consists in the possibility of producing castings from iron-carbon alloys of the required chemical composition, which are obtained from their thermite mixture, as well as to increase the resistance of the crucible.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для получения отливок из железоуглеродистых сплавов с применением термитной шихты, содержащем огнеупорный тигель, выполненный в виде перевернутого усеченного конуса с леткой для скачивания шлака и леткой для скачивания железоуглеродистого расплава, согласно изобретению тигель выполнен с возможностью наклона от вертикальной оси для скачивания шлака и железоуглеродистого расплава через соответствующие летки, устройство дополнительно содержит терморегулируемый промежуточный ковш, выполненный в виде перевернутого усеченного конуса, внутренний объем которого в 8-15 раз меньше внутреннего объема тигля, терморегулируемый промежуточный ковш расположен ниже тигля, в дне терморегулируемого промежуточного ковша для слива железоуглеродистого расплава выполнено отверстие, в котором установлена втулка с выпускным отверстием, в выпускном отверстии втулки установлена заглушка в виде перевернутого усеченного конуса.The specified technical result is achieved by the fact that in the device for producing castings from iron-carbon alloys using a thermite charge containing a refractory crucible made in the form of an inverted truncated cone with a tap hole for downloading slag and a tap hole for downloading iron-carbon melt, according to the invention, the crucible is made with the possibility of tilting from the vertical axis for downloading slag and iron-carbon melt through the corresponding slots, the device further comprises a thermostatic industrial a ladle made in the form of an inverted truncated cone, the internal volume of which is 8-15 times less than the internal volume of the crucible, the thermo-adjustable intermediate bucket is located below the crucible, in the bottom of the thermally-controlled intermediate bucket for draining the carbon-iron melt, a hole is made in which a sleeve with an outlet is installed, a plug is installed in the outlet of the sleeve in the form of an inverted truncated cone.
Кроме того, внутренняя стенка тигля выполнена с уклоном под углом 12-15°.In addition, the inner wall of the crucible is made with a slope at an angle of 12-15 °.
Кроме того, тигель выполнен с внутренней полостью высотой, равной 1-1,5 диаметра основания его внутренней полости.In addition, the crucible is made with an internal cavity with a height equal to 1-1.5 of the diameter of the base of its internal cavity.
Кроме того, терморегулируемый промежуточный ковш выполнен с внутренней полостью высотой, равной 1,5-2 диаметрам основания его внутренней полости.In addition, the temperature-controlled intermediate bucket is made with an internal cavity with a height equal to 1.5-2 diameters of the base of its internal cavity.
Новым в заявленном устройстве является то, чтоNew in the claimed device is that
- тигель выполнен с возможностью наклона от вертикальной оси для скачивания шлака и железоуглеродистого расплава через соответствующие летки,- the crucible is made with the possibility of tilting from the vertical axis to download slag and iron-carbon melt through the corresponding notches,
устройство дополнительно содержит терморегулируемый промежуточный ковш, выполненный в виде перевернутого усеченного конуса, внутренний объем которого в 8-15 раз меньше внутреннего объема тигля,the device further comprises a temperature-controlled intermediate bucket made in the form of an inverted truncated cone, the internal volume of which is 8-15 times less than the internal volume of the crucible,
- терморегулируемый промежуточный ковш расположен ниже тигля,- a temperature-controlled intermediate bucket is located below the crucible,
- в дне терморегулируемого промежуточного ковша для слива железоуглеродистого расплава выполнено отверстие, в котором установлена втулка с выпускным отверстием,- in the bottom of the temperature-controlled intermediate ladle for draining the iron-carbon melt, a hole is made in which a sleeve with an outlet is installed,
- в выпускном отверстии втулки установлена заглушка в виде перевернутого усеченного конуса.- a plug is installed in the outlet of the sleeve in the form of an inverted truncated cone.
Благодаря тому, что тигель выполнен с возможностью наклона от вертикальной оси, осуществляется возможность скачивания шлака с поверхности железоуглеродистого расплава и самого железоуглеродистого расплава через соответствующие летки.Due to the fact that the crucible is made with the possibility of inclination from the vertical axis, it is possible to download slag from the surface of the iron-carbon melt and the iron-carbon melt itself through the corresponding notches.
Благодаря тому, что устройство дополнительно содержит терморегулируемый промежуточный ковш, выполненный в виде перевернутого усеченного конуса, осуществляется возможность слива из тигля расплава сразу после его получения, что позволяет сократить время контакта тигля с расплавом, поэтому повышается стойкость тигля.Due to the fact that the device additionally contains a temperature-controlled intermediate bucket made in the form of an inverted truncated cone, it is possible to drain the melt from the crucible immediately after it is received, which reduces the contact time of the crucible with the melt, therefore, the crucible resistance is increased.
Согласно результатам исследований минимальная насыпная плотность термитной шихты 700 кг/м3, а максимальная насыпная плотность термитной шихты 1900 кг/м3 [Сапченко И.Г., Комаров О.Н., Жилин С.Г. Использование термитных материалов в технологиях получения стальных отливок // Владивосток. Дальнаука. 2008. 166 с.; см. с. 69-71]. Средняя плотность железоуглеродистого расплава (например, с содержанием углерода до 2,14% по массе) составляет 7800 кг/м3. Экспериментально установлено, что в продукте реакции около 50-75% массы занимает железоуглеродистый расплав, остальное - шлак. Экспериментально установлено, что при плотности термитной шихты 1900 кг/м3 массовый выход железоуглеродистого расплава составляет 50%, при этом внутренний объем промежуточного терморегулируемого ковша меньше внутреннего объема тигля в 8 раз. Экспериментально установлено, что при плотности термитной шихты 700 кг/м3 массовый выход железоуглеродистого расплава составляет 75%, при этом внутренний объем промежуточного терморегулируемого ковша меньше внутреннего объема тигля в 15 раз.According to the research results, the minimum bulk density of a thermite charge is 700 kg / m 3 , and the maximum bulk density of a thermite charge is 1900 kg / m 3 [Sapchenko IG, Komarov ON, Zhilin SG The use of termite materials in technologies for producing steel castings // Vladivostok. Dalnauka. 2008.1666 p .; see p. 69-71]. The average density of the iron-carbon melt (for example, with a carbon content of up to 2.14% by weight) is 7800 kg / m 3 . It was experimentally established that in the reaction product about 50-75% of the mass is occupied by the iron-carbon melt, the rest is slag. It was experimentally established that at a termite charge density of 1900 kg / m 3, the mass yield of the iron-carbon melt is 50%, while the internal volume of the intermediate temperature-controlled ladle is 8 times less than the internal volume of the crucible. It was experimentally established that at a termite charge density of 700 kg / m 3 the mass yield of the iron-carbon melt is 75%, while the internal volume of the intermediate temperature-controlled ladle is 15 times less than the internal volume of the crucible.
Благодаря тому, что терморегулируемый промежуточный ковш расположен ниже тигля, достигается обеспечение слива железоуглеродистого расплава из тигля в промежуточный терморегулируемый ковш.Due to the fact that the temperature-controlled intermediate ladle is located below the crucible, it is ensured that the iron-carbon melt is drained from the crucible into the intermediate temperature-controlled ladle.
Благодаря тому, что в дне терморегулируемого промежуточного ковша для слива железоуглеродистого расплава выполнено отверстие, в котором установлена втулка с выпускным отверстием, достигается регулируемый поток железоуглеродистого расплава при его сливе в литейную форму, что обеспечивает равномерность химического состава и свойств отливки.Due to the fact that a hole is made in the bottom of the temperature-controlled intermediate ladle for draining the iron-carbon melt, in which a sleeve with an outlet is installed, an adjustable flow of the iron-carbon melt is achieved when it is drained into the mold, which ensures uniformity of the chemical composition and properties of the casting.
Благодаря тому, что в выпускном отверстии втулки установлена заглушка в виде перевернутого усеченного конуса, обеспечивается возможность ее выбивки снизу для реализации слива железоуглеродистого расплава в литейную форму.Due to the fact that a plug in the form of an inverted truncated cone is installed in the outlet of the sleeve, it is possible to knock it out from below to realize the discharge of the iron-carbon melt into the mold.
Благодаря тому, что внутренняя стенка тигля выполнена с уклоном под углом 12-15°, обеспечивается возможность удаления продуктов реакции из тигля в случае их застывания. Уклон стенки менее 12° недопустим, т.к. процесс удаления шлаковой корки или частей застывшего железоуглеродистого сплава может привести к повреждению тигля. Уклон стенки более 15° недопустим, т.к. возрастает вероятность зависания термитной смеси в верхней части тигля ввиду замедления продвижения реагирующих и образующихся фаз в пристеночной зоне, неполное прохождение экзотермической реакции с образованием пояса трудноудалимой застывшей смеси из продуктов неполной реакции, что приводит к износу огнеупорного тигляDue to the fact that the inner wall of the crucible is made with a slope at an angle of 12-15 °, it is possible to remove reaction products from the crucible if they solidify. A wall slope of less than 12 ° is unacceptable, because The process of removing slag crust or parts of the solidified iron-carbon alloy can damage the crucible. A wall slope of more than 15 ° is unacceptable, because increases the likelihood of the termite mixture hanging in the upper part of the crucible due to the slowing down of the progress of the reacting and forming phases in the wall zone, incomplete passage of the exothermic reaction with the formation of a belt of hard-to-remove frozen mixture from products of the incomplete reaction, which leads to wear of the refractory crucible
Благодаря тому, что тигель выполнен с внутренней полостью высотой, равной 1-1,5 диаметра основания его внутренней полости, обеспечивается максимальный массовый выход железоуглеродистого расплава, что установлено экспериментально.Due to the fact that the crucible is made with an internal cavity with a height equal to 1-1.5 of the diameter of the base of its internal cavity, the maximum mass yield of the iron-carbon melt is ensured, which is established experimentally.
Благодаря тому, что терморегулируемый промежуточный ковш выполнен с внутренней полостью высотой, равной 1,5-2 диаметра основания его внутренней полости, обеспечивается устранение ликвационной неоднородности и равномерность химического состава железоуглеродистого расплава перед его выпуском в литейную форму. Экспериментально определено, что при несоблюдении этого диапазона в расплаве появляется ликвационная неоднородность, а химический состав распределяется неравномерно.Due to the fact that the temperature-controlled intermediate ladle is made with an internal cavity of a height equal to 1.5-2 of the diameter of the base of its internal cavity, elimination of liquidation heterogeneity and uniformity of the chemical composition of the iron-carbon melt before it is released into the mold. It has been experimentally determined that if this range is not observed, segregation heterogeneity appears in the melt, and the chemical composition is distributed unevenly.
Способ осуществляется с помощью устройства, представленного на чертеже. На фиг. 1 схематично представлено устройство, на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.The method is carried out using the device shown in the drawing. In FIG. 1 schematically shows a device, FIG. 2 is a view A in FIG. one.
Устройство содержит огнеупорный тигель 1, выполненный в виде перевернутого усеченного конуса с леткой 2 для скачивания металла и леткой 3 для скачивания шлака. Тигель 1 размещен на опоре 4 с возможностью поворота от вертикальной оси. При этом внутренняя стенка тигля 1 может быть выполнена с уклоном под углом 12-15°, а высота внутренней полости тигля 1 может быть больше диаметра основания его внутренней полости в 1-1,5 раза. Устройство содержит изложницу 5 для шлака, терморегулируемый промежуточный ковш 6. При этом высота внутренней полости терморегулируемого промежуточного ковша 6 может быть больше диаметра основания его внутренней полости в 1,5-2 раза. Терморегулируемый промежуточный ковш 6 расположен ниже тигля 1 и выполнен в виде перевернутого усеченного конуса, внутренний объем которого в 8-15 раз меньше внутреннего объема тигля 1. В дне терморегулируемого промежуточного ковша 6 выполнено отверстие 7 для установки огнеупорной втулки 8 с выпускным отверстием 9, для регулирования скорости заливки форм металлом. В выпускное отверстие 9 вставлена заглушка 10 для исключения преждевременного выпуска металла в форму. После подготовки расплава и доведения его до необходимого состояния заглушка 10 выбивается снизу и всплывает на поверхность металла, а металл заполняет форму 11, установленную соосно под терморегулируемым промежуточным ковшом 6. Ковш 6 снабжен устройством подведения и отвода тепла 12. В верхней части огнеупорного реактора располагают устройство для активации окислительно-восстановительной реакции, например газопламенную горелку 13.The device comprises a
Способ получения стали из термитной шихты осуществляют при помощи устройства следующим образом. Для осуществления способа тигель 1 выполнен с внутренним объемом, превышающим внутренний объем терморегулируемого промежуточного ковша 6 в 10 раз. При этом уклон внутренней стенки тигля 1 может быть выполнен с углом 14°, а высота внутренней полости тигля 1 может быть в 1,25 раза больше, чем диаметр ее основания. При этом высота полости промежуточного терморегулируемого ковша 6 может быть в 1,75 раза больше, чем диаметр ее основания. В огнеупорный тигель 1 помещают термитную шихту, состоящую из железоалюминиевого термита (17-25% алюминиевого порошка, 75-83% окалины). Окалина содержит оксиды железа с различной степенью окисленности. Термитную шихту в огнеупорном тигле 1 воспламеняют активатором 13 и запускают в тигле 1 окислительно-восстановительную реакцию. Процесс восстановления стали начинается на поверхности термитной шихты, далее фронт горения последовательно продвигается по всему объему термитной шихты. Так как одним из продуктов реакции является Al2O3, то в общем виде для FenOm формула прохождения экзотермической реакции выглядит следующим образом:A method of producing steel from a thermite charge is carried out using the device as follows. To implement the method, the
2mAl+3FenOm=mAl2O3+3nFe2mAl + 3Fe n O m = mAl 2 O 3 + 3nFe
В процессе прохождения термитной реакции из термитной шихты образуется расплав, который выдерживается после прохождения экзотермического процесса в тигле 1 до момента разделения металла и шлака. Затем, посредством наклона огнеупорного тигля 1 в одну сторону через летку 3 для скачивания шлака, с поверхности расплава убирают шлак в изложницу 5. Железоуглеродистый расплав посредством наклона тигля 1 в противоположную сторону сливают через летку 2 для скачивания металла в терморегулируемый промежуточный ковш 6, в котором производят замер температуры расплава и отбор его пробы для анализа химического состава. При помощи устройства подведения и отвода тепла 12 регулируют температуру расплава в ковше 6. Устройство 12 может быть выполнено, например, в виде водоохлаждаемого индуктора, позволяющего проводить нагрев или охлаждение железоуглеродистого сплава.During the termite reaction, the melt is formed from the thermite mixture, which is maintained after the exothermic process in the
Для производства отливок с требуемым химическим составом необходима коррекция набора исходных компонентов в зависимости от начальных условий получения конкретной отливки (материала и габаритов оснастки, температуры подогрева формы, скорости реакции). После анализа химического состава пробы железоуглеродистого расплава производят его коррекцию путем добавления недостающих компонентов в ковш 6 (ферросплавов, лигатур или металлосодержащих наполнителей). Изначально требуемый химический состав железоуглеродистого сплава обеспечивается введением в термитную шихту металлосодержащих наполнителей и ферросплавов на основании расчетов. Содержание металлосодержащих наполнителей и ферросплавов в термитной шихте определяют по формуле:For the production of castings with the required chemical composition, a correction of the set of initial components is necessary depending on the initial conditions for obtaining a specific casting (material and dimensions of the tooling, mold heating temperature, reaction rate). After analyzing the chemical composition of the samples of the iron-carbon melt, it is corrected by adding the missing components to the bucket 6 (ferroalloys, alloys or metal-containing fillers). Initially, the required chemical composition of the iron-carbon alloy is ensured by the introduction of metal-containing fillers and ferroalloys into the thermite charge based on calculations. The content of metal-containing fillers and ferroalloys in a thermite charge is determined by the formula:
где mф - масса ферросплава, кг; mт - масса термита, кг; ϕ - выход термитного металла; Э, Этс, Эф и Эн - среднее содержание химического элемента соответственно в металле прибыли, исходном термитном металле, ферросплаве и наполнителе, %; mн - масса наполнителя, кг [Новохацкий В.А., Жуков А.А., Макарычев Ю.И. Малоотходная технология получения стальных отливок с экзотермическими прибылями. - М.: Машиностроение, 1986, 64 с.]where m f is the mass of the ferroalloy, kg; m t - termite mass, kg; ϕ is the termite metal yield; E, E ts , E f and E n - the average content of a chemical element in the profit metal, initial thermite metal, ferroalloy and filler,%, respectively; m n is the mass of the filler, kg [Novokhatsky V.A., Zhukov A.A., Makarychev Yu.I. Low-waste technology for producing steel castings with exothermic profits. - M.: Mechanical Engineering, 1986, 64 pp.]
В качестве ферросплава может быть использован, например, для получения отливки из железоуглеродистого сплава по химическому составу соответствующей Ст45 порошок ферросилиция ФС-45 фракции 0,5 мм, с содержанием кремния 44%, остальных элементов не более: S=0,02%, P=0,05%, Al=2%, Mn=0,6%, Cr=0,5%, C=0,2%.As a ferroalloy, it can be used, for example, to obtain castings from an iron-carbon alloy according to the chemical composition of the corresponding St45 FS-45 ferrosilicon powder of a fraction of 0.5 mm, with a silicon content of 44%, other elements not more than: S = 0.02%, P = 0.05%, Al = 2%, Mn = 0.6%, Cr = 0.5%, C = 0.2%.
По завершении доводки железоуглеродистого расплава в ковше 6 производят его выпуск в литейную форму 11.Upon completion of the refinement of the iron-carbon melt in the
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать отливки из железоуглеродистых сплавов требуемого химического состава, которые получены их термитной шихты с широким диапазоном химического состава; сократить время пребывания получаемого расплава в тигле, что позволит повысить его стойкость.Thus, the proposed method allows to obtain castings from iron-carbon alloys of the required chemical composition, which are obtained from their thermite mixture with a wide range of chemical composition; to reduce the residence time of the obtained melt in the crucible, which will increase its resistance.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017113047A RU2658682C1 (en) | 2017-04-14 | 2017-04-14 | Device for producing iron-carbon-alloy castings |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017113047A RU2658682C1 (en) | 2017-04-14 | 2017-04-14 | Device for producing iron-carbon-alloy castings |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2658682C1 true RU2658682C1 (en) | 2018-06-22 |
Family
ID=62713603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017113047A RU2658682C1 (en) | 2017-04-14 | 2017-04-14 | Device for producing iron-carbon-alloy castings |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2658682C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU223237U1 (en) * | 2023-11-14 | 2024-02-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Хабаровский Федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук | Graphite crucible for producing iron-containing alloy |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4396422A (en) * | 1982-03-08 | 1983-08-02 | Hiroshi Matsuno | Process for producing iron and refractory material |
| JP2003048796A (en) * | 2001-08-03 | 2003-02-21 | Sys Machinery:Kk | Thermit reactive composition and method for manufacturing the same |
| RU2366722C2 (en) * | 2007-09-27 | 2009-09-10 | ООО "Амуртермит" | Method of steel production and installation for implementation of this method |
-
2017
- 2017-04-14 RU RU2017113047A patent/RU2658682C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4396422A (en) * | 1982-03-08 | 1983-08-02 | Hiroshi Matsuno | Process for producing iron and refractory material |
| JP2003048796A (en) * | 2001-08-03 | 2003-02-21 | Sys Machinery:Kk | Thermit reactive composition and method for manufacturing the same |
| RU2366722C2 (en) * | 2007-09-27 | 2009-09-10 | ООО "Амуртермит" | Method of steel production and installation for implementation of this method |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КАБЛУКОВСКИЙ А.Ф. Производство электростали и ферросплавов. М., ИКЦ "АКАДЕМКНИГА", 2003, с.414-415, с.436-437. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU223237U1 (en) * | 2023-11-14 | 2024-02-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Хабаровский Федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук | Graphite crucible for producing iron-containing alloy |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPWO2010103641A1 (en) | Method for producing semi-solid slurry of iron alloy, method for producing cast iron casting using the method for producing semi-solid slurry, and cast iron casting | |
| RU2658682C1 (en) | Device for producing iron-carbon-alloy castings | |
| JP4228901B2 (en) | Method for continuous casting of molten metal | |
| RU2366723C2 (en) | Method of steel production and installation for implementation of this method | |
| JP6994392B2 (en) | Ingot made of an alloy containing titanium as the main component, and its manufacturing method | |
| JP4179180B2 (en) | Method and apparatus for continuous casting of molten metal | |
| WO2003035917A2 (en) | Method for processing magnesium containing scrap by melting in a vacuum furnace | |
| RU2518879C2 (en) | Method and device for inoculation | |
| Popov et al. | Influence of heat treatment modes on the formation of structure and physical and mechanical properties of cast blanks from the aluminothermic alloys | |
| RU2532778C1 (en) | Unit for continuous metallothermic obtainment of metals and alloys | |
| RU2714522C1 (en) | Method of determining process temperature of charge melting during induction surfacing | |
| US6763877B2 (en) | Method for the controlled tempering of a casting trough and a casting trough for carrying out the method | |
| RU2792333C1 (en) | Induction furnace for melting process samples of the charge of steels being smelted | |
| RU2675809C1 (en) | Device for steel producing | |
| RU2706402C1 (en) | Method of producing a refractory article during aluminothermite reduction of a metal | |
| RU2263560C1 (en) | Electric slag chill casting process | |
| UA79397C2 (en) | Method for smelting of chromic cast-iron alloyed with aluminium wastes | |
| Dzhandieri et al. | Control of the process of direct manganese alloying of alloys | |
| RU2098492C1 (en) | Exothermic mixture for alloying iron-carbon alloys with chromium in dipper | |
| RU2315815C1 (en) | Method for producing of vermiculate graphite cast-iron | |
| RU2637735C2 (en) | Method for producing low-carbon boiling steel | |
| RU2652932C1 (en) | Method for ladle modification of cast iron and steels | |
| JP2019217531A (en) | Underside-pouring ingot making method | |
| RU2367540C2 (en) | Method of receiving of steel castings | |
| RU2183221C2 (en) | Method of liquid metal heating in ladle and shell wire for its embodiment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200415 |