SU1271886A1 - Способ получени чугуна с шаровидной формой графита - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области литейного производства и может быть использовано дл  получени  больших единичных масс высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, в частности дл  производства крупнотоннажного лить . Цель изобретени  стабилизаци  процесса сфероидизации графита, улучшение качества и уменьшение стоимости чугуна. Чугун вначале обрабатывают зкзотермической шлаковой смесью в количестве 1,0 - 2,5% от смеси чугуна, затем модифицируют магнием в количестве 0,12-0,17% от массы чугуна, выдерживают его в течение 0,3-0,5 ч и после удалени  шлака провод т повторное модифицирование магнийсодержащей лигатурой в количестве 0,05-1,0% от массы чугуна. (Л 3 табл.

Description

Изобретение относитс  к литейному производству, в частности к получению больших единичных масс высокопрочного чугуна с шаровидным графитом , и может быть применено при отливке сталеразливочных изложниц при поточном производстве крупнотоннажного лить  (изложницы, поддоны).

Цель изобретени  - стабилизаци  процесса сфероидизации графита, улучшение качества и уменьшение стоимости чугуна.

Предлагаемый способ получени  чугуна с шаровидной формой графита включает обработку чугуна экзотермической шлаковой смесью в количестве 1,0-2,5% от массы металла, затем модифицирование магнием в количестве 0,12-0,17% от массы металла, выдер . жку чугуна в течение 0,3-0,5 ч и вторичное модифицирование сфероидизирующей лигатурой.в количестве 0,05-1,0% .от массы металла.

Чугун сначала обрабатывают экзотермическими шлаковыми смес ми в количестве 1,0-2,5% от массы металла, затем слитковым или гранулированным магнием в количестве 0,12-0,17% от .массы металла и выдерживают в течение 0,3-0,5.4. После этого с его поверхности удал ют шлак и производ т вторичное модифицирование комплексным модификатором в количестве 0,051 ,0% от массы металла.

Предварительна  десульфураци  чугуна производитс  экзотермической шлаковой смесью и идет с экзотермическим эффектом, поэтому в этот период .нет- потери тепла чугуна, В качестве экзотермической шлаковой смеси примен ют известную смесь, содержащую , мас.%: карбит кальци  40-60; графит 5-10; ферросилиций остальное

Наведенный шлак выполн ет при этом: преп тствует испарению магни  и защищает поверхность чугуна от окислени , уменьшает тепловые потери на испарение магни  и сокращает потери тепла излучением, уменьшает расход магни  на десульфацию за счет десульфурации чугуна компонентами , вход щими в состав шлака. В табл. 1 приведено усвоение магни , а также суммарное количество тепла Qcyn , потер нного (-) или полученного (+) чугуном при введении магни , в зависимости от количества шлакообразующей смеси.

Из табл, 1 следует, что при 0,8% шлакообразующей смеси потери тепла значительные, которые снижают температуру металла на . При количестве шлакообразующей смеси 1% потери тепла практически равны нулю и с увеличением количества смеси до 2,5% они практически не измен ютс . Шлаковое покрытие уменьшает также тепловые потери через зер1капо металла за счет излучени . В результате общие тепловые потери уменьшаютс  в два раз$. Кроме того, при обработке чугуна шлаками в количестве менее 1,0% от массы чугуна толщина покрыти  шлака недостаточна и при обработке чугуна парами магни  наблюдаютс  прорывы сплошности шлака, что приводит к повьш1енному окислению . Обработка шлаковой смесью более 2,5% нецелесообразна,так как дальнейшее увеличение практически не вли ет на ход процесса и необоснованно увеличивает количество шлака. При обработке чугуна в ковшах с отношением высоты к диаметру (Н/Д) 1 количество шлаковой смеси может находитьс  в пределах 1,0-1,5% от массы металла, при Н/Д 1 количество смеси целесообразно увеличивать до 2,5%.

Claims (1)

1. Нижний и верхний пределы количества вводимого магни  0,12-0,17% рт массы обрабатываемого чугуна обусловлены, исход  из условий получени  на первом этапе модифицированном чугуне не менее 70% графита сфероидальной и наход тс  в зависимости от исходного содержани  серы в чугуне и температуры чугуна. При содержании серы в чугуне в пределах 0,01-0,02% степень сфероидизации 70-80% обеспечиваетс  при вводе магни  в количестве не менее 0,12%, При. более высоком содержании серы в исходиом чугуне (до 0,05%) необходимую степень сфероидизации получают при вводе магии  до 0,17% от массы обрабатываемого чугуна (табл. 2). При вводе магии  . более 0,17% получают уже иа первом этапе модифицировани  графит практически полностью сфероидальной формы и при вторичном модифицировании чугуна комплексным Модификатором, содержащим сфероидизирующие элементы , остаточное содержание магни  в чугуне настолько высоко, что ухудшаетс  обрабатываемость отливок. Отказыватьс  от вторичного модифици ровани  нецелесообразно, так как кроме улучшени  структуры чугуна и обрабатываемости отливок, эта one ради  стабилизирует процесс сфероидизации графита. Это особенно важно при отливке крупнотоннажного металлургического лить , имеющего большой интервал кристаллизации и требующего больпгах масс высокопрочного чугуна. Пределы во времени выдержки чугу на после модифицировани  магнием обусловлены необходимостью образова ни  устойчивости шлаковой корки на поверхности металла и процессами де сульфации - ресульфурации. При выдержке чугуна менее 0,3 ч на поверхности металла не успевает образоватьс  достаточно плотна  сплошна  шлакова  корка, что приво дит к тепловым потер м. Кроме того, этого времени недостаточно дл  полного всшшвани  и удалени  в шлак образовавшихс  в результате реакций сульфидов, что снижает степень десульфурации . Выдерживать чугун боле 0,5 ч также нецелесообразно, так ка в этом случае наблюдаетс   вление частичного перехода серы из шлака в чугун (ресульфураци ), С увеличением времени выдержки возрастает процент перешедшей в чугун серы. Кр ме того, на поверхности ковша за эт врем  наблюдаетс  образование доста точно прочной шлакометаллической корки, которую трудно удалить и котора  может стать причиной остановк процесса модифицировани . Вторичное моди цирование производитс  сфероидизир5тощей лигатурой в количестве 0,05-1,0% от массы чуг на. Из табл. 3 видно, что ввод модификатора менее 0,05% практически не оказывает вли ни  на усиление сфероидизирукщего эффекта и улучшение структуры высокопрочного чугуна: ввод более 1,0% модификатора, нецелесообразен, так как, с одной стороны, это приводит к удорожанию чугуна, с другой - к некоторому ухудшению структуры чугуна вследствие эффекта перемодифицировани . Кроме того, ухудшаетс  обрабатываемость отливок. Из табл.3 видно также что степень сфероидизации графита при вводе комплексного модификатора в виде лигатуры в количестве 0,05%, соответствующем нижнему пределу, практически не отличаетс  от степени сфероидизации при вводе комплексного модификатора в количестве 0,03%, т.е,.ниже предлагаемого предела. Однако , при расходе модификатора менее 0,05% в структуре отливок нар ду с графитом шаровидной и вермикул рной формы наблюдаютс  колонии пластинчатого графита, что нежелательно . Ввод в чугун комплексного модификатора в количестве 0,05% и более способствует полному исчезновению колоний пластинчатого графита , и структура состоит исключительно из графита шаровидной и вермикул рной формы. Следовательно, нижний предел расхода модификатора обусловлен не степенью сфероидизации, а недопустимостью получени  в структуре колоний пластинчатого графита и соответствует 0,05%. П р и.м е р. Доменный предельный чугун поступает в цех изложниц в чугуновозном ковше. Масса металла в ковше 85 т, температура чугуна v , химический состав, мас.%: С 4,2; Si 0,7; Мп 0,7; Р 0,08; S 0,025. В.порожний чистый чугуновозный ковш, установленный в при мок, оборудованный вентил ционным устройством , загружаетс  экзотермическа  смесь,.содержаща  карбид кальци , графит, кальцинированную.соду и ферросилиций в количестве 0,76 т (1,5% от массы обрабатываемого чугуна) и производитс  слив 50 т чугуна при 1380С. При сливе практически весь доменный шлак остаетс  с остатками чугуна в первом ковше. После выдержки в течение 15 мин, необходимых дл  образовани  устойчивого шлакового покрыти  на поверхности чугуна, производитс  обработка его слитковым магнием по известному способу НИИ - газ, в котором магний вводитс  в чугун с помощью полого испарител . Количество вводимого магни  составл ет 0,15% или 1,5 кг на 1 т чугуна . Необходимое количество магни  вводитс  за 0,3 ч (2 погружени  испарител ). Окончание процесса модифицировани  характеризуетс  обильным дымовыделением , что св зано с догоранием продуктов реакции вследствие арушени  сплошности шлакового пок1 рыти  при выемке испарител . Поэтому после окончани  модифицировани  чугун выдерживают в течение 0,5ч в при мке при включенной выт жной вентил ции. За это врем  на его поверхности образуетс  корочка шлака и прекращаетс  вьщеление дыма. Потери температуры за период от слива чугуна до начала вторичного модифицировани  составл ют 80°С. Остаточное содержание магни  в пробе, вз той.из ковша, составл ет,%; 0,050; углерода 4,0; кремни  0,83,, Вторичнр.е модифицирование чугуна производитс  при 1300°С комплексным модификатором - лигатурой, содержащей , мас,%: Si Mg 5; Са 4; Fe остальное. Модификатор в количестве .0,5 т (,0% от массы металла) загружают на дно разливочного ковша и покрывают теплоизол ционным покрытием - древесным углем, дл  защиты поверхности чугуна от окислени , после чего в разливочный ковш сливают модифицироёаниый магнием чугун. Слив чугуна производитс  так, чтобы основна  масса шлака с небольшими остатками металла осталась в чугуновозном ковше. После слива чугуна производ т выдержку чугуна в течение 0,5 ч и далее запивку форм изложниц при . Конечный химический состав чугуна изложниц, мас,%: С 3,9; Si 1,2; Мп 0,7; Mg 0,06; S следы; Р 0„08} Са 0,01. Металлическа  основа чугуна перлитно-ферритна  (П70), графит имеет правильную шаровидную форму, степень сфероидизации не менее 90%, остальнбй графит имеет неправильную шаровидную или вермикул рную форму. Преимущество предлагаемого спосо ба по сравнению с известным заключаетс  в значительном упрощении тех нологического процесса. Предлагаемый способ исключает трудоемкую дополнительнук . операцию, заключающуюс в повторном подогреве чугуна в индукционных печах, который неизбежно вызывает потери магни  при высокотемпературных вьщержкнх чугуна, что соответственно, приводит к его пере расходу, увеличивает расход электро энергии и продолжительность техноло гического цикла получени  высокопро  ого чугуна. Обработка чугуна экзотермическими шлакообразующими смес ми по предлагаемому способу не 66 только уменьшает тепловые потери, испарение магни  и окисление металла , но также увеличиваетс  стабильность и эффективность процесса модифицировани  за счет более глубокой предварительной десульфурации чугуна недефицитной экзотермической шлаковой смесью. Так, содержание серы в чугуне предварительной десульфурации по предлагаемому способу не превьш ает 0,005%, в то врем  как -десульфураци  чугуна по известному способу обеспечивает содержание серы до 0,01%, Содержание серы в исходном чугуне при этом в обоих случа х одинаково и составл ет 0,03 - 0,06%. Более глубокое рафинирование металла в результате предварительной обработки по предлагаемому способу позвол ет получить высокую степень сфероидизации графита (без колоний пластинчатого) при меньшем (0,05 1 ,0% к массе жидкого металла) расходе комплексного модификатора по сравнению с известным способом, который обеспечивает необходимую степень сфероидизации при расходе модификатора 1,4%. Кроме того, предварительна  обработка чугуна экзотермическими смес ми приводит, как правило , к существенному снижению содержани  в чугуне газов и элементов демофикаторов , на нейтрализацию которых расходуетс  до 20% сфероидизирующих добавок. Формула изобрет ени  Способ получени  чугуна с шаровидной формой графита, включающий обработку чугуна магнием, удаление шлака и последующее модифицирование магнийсодержащей лигатурой и ферросилицием , отличающийс  тем, что, с целью стабилизации процесса сфероидизации графита, улучшени  качества и уменьшени  стоикюсти чугуна, чугун вначале обрабатывают экзотермической шлаковой смесью в количестве 1,0-2,5% от массы чугуна , затем его модифицируют магнием в ко/шчестве 0,12-0,17% от массы чугуна, вьщерживают в течение 0,3-0,5 ч и после удалени  шлака осуществл ют вторичное модифицирование магнийсодержащей лигатурой в количестве 0,05-1,0% от массы чугуна .

   Таблица 1

   20-40

   20-35

   0,12

   55-60 55-60

   45-50 50-55

   55-57

   Таблица 2 Уменьшение степени сфероидизации графита за фицировани ,

   :о

   1271886

   Таблица 3 счет эффекта перемоди- ,