SU1618766A1 - Брикет дл плавки железоуглеродистого сплава - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к литейному производству, преимущественно к плавке железоуглеродистых сплавов, в частности к изготовлению брикетов из металлической стружки, примен емых в качестве составл ющих металлической шихты. Целью изобретени   вл етс  сокращение расхода модифицирующих добавок, измельчение, включений графита и улучшение пластичности сплава. Брикет содержит, мас.%: уг- леродсодержащий материал 0,8-1,9; ферросилиций 2,5-3,5; стружка алюминиевых .сплавов, в составе которых присутствует магний в количестве 6 - 13% 2-3; чугунна  стружка остальное. Применение брикетов позвол ет уменьшить расход модификатора на 67%, измельчить включение графита и за счет этого повысить пластичность сплава на 25%. 3 табл.

Description

Изобретение относитс  к литейному производству, преимущественно к плавке железоуглеродистых сплавов, в частности к изготовлению брикетов из металлической стружки, примен емых в качестве составл ющей металлической шихты.

Целью изобретени   вл етс  сокращение расхода модифицирующих добавок, измельчение включений графика и улучшение пластичности сплава.

Предлагаемый брикет дл  плавки железоуглеродистого сплава содержит

чугунную стружку, углеродсодержащий материал, ферросилиций и стружку алюминиевых сплавов, в составе которых присутствует магний в количестве 6-13%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

00 s|

ОЭ

Углеродсодержащий материал Ферросилиций Стружка алюминиевых сплавов Чугунна  стружка

0,8-1,9 2,5-3,5

2,0-3,0 Остальное

Изготовление предлагаемого брикета производитс  следующим образом.

ферросилиций ФС75 и углеродсодер- жащий материал (коксик) измельчают поочередно сначала в молотковой дробилке , затем в шаровой мельнице до фракций 0,1-2,5 мм. Расчетное количество измельченного ферросилици  и кок сика, а также стружку алюминиевых сплавов добавл ют в процессе наполнени  мерного приемного бункера чугунной стружкой.

Качественный и количественный составы предлагаемого брикета выбраны, на основании общих требований, предъ вл емых к качеству4переплавл емых брикетов (брикет должен обладать повышенной плотностью и прочностью, иметь в составе компоненты, обладающие повышенной рафинирующей и модифицирующей способностью). Наиболее полно удовлетвор ет этим требовани м бри- .кет, содержащий, кроме чугунной стружки , углеродсодержащее вещество, фер- росилиций и стружку алюминиевых сплавов в указанном соотношении.

Дл  устранени  вредного вли ни  водорода и оксидных включений железа

том числе и на пластичность, и поддержание углерода на определенном уровне при плавке и выдержке расплава в состав брикета ввод т углерод- содержащее вещество. Количество последнего в составе брикета измен ют пределах 0,8-1,9%. Применение таких компонентов, как коксик, кокс и графит в качестве восстановителей,не содержащих водород, позвол ет уменьшить содержание водорода в сплаве и восстановить оксиды железа, присутствующие в переплавл емой стружке. Чем меньше окисленность переплавл емой стружки, тем полнее происходит удаление серы из расплава, тем меньше требуетс  углеродсодержащей добавки в брикет.

При применении коксика в -количестве менее С ,8 мае. % происходит недостточное рафинирование чугуна от оксидов и вредных примесей (серы, кислорода , азота), что способствует понижению пластичности сплава и дополнительному расходу модификатора при модифицировании его в ковше. Если вводить коксик в состав брикета в количестве более 1,9 мас.%, то имеет

5

0

место недостаточна  прочность брикета , так как измельченный материал создает дополнительное сопротивление движению стружки, в пресс-форме, и, как следствие, брикеты обладают повышенной осыпаемостью при транспортировке и загрузке в плавильную печь.

Ферросилиций замедл ет скорость охлаждени  сплава и способствует процессу графитизации. Дл  интенсификации процесса графитизации, особенно в тонкостенных отливках, к которым можно отнести и гильзы цилиндров, в состав брикетов ввод т ферросилиций .

Сокращение расхода модифицирующих добавок при модифицировании чугуна в ковше, измельчение включений графита и повышение пластичности сплава достигаютс  преимущественно введением .в состав брикета стружки алюминиевых сплавов, содержащих магний в количестве 6-13 мас.%. При таком содержании магни  в стружке з жидкий чугун вводитс  0,012-0,039 мас.% магни .

Под действием магни  графитные включени  в процессе кристаллизации принимают не пластинчатую (удлинен- 0 НУ°) а шаровидную (укороченную)

форму. Шаровидные включени , имеющие минимальную поверхность при данном объеме, значительно меньше ослабл ют металлическую основу чугуна, чем пластинчатые включени .

Используема  в качестве модифицирующей добавки стружка алюминиевых сплавов  вл етс  вполне доступным и дешевым материалом и содержит такие элементы как алюминий, кремний и магний , которые в р ду электроотрицательности наход тс  почти р дом и по отношению к элементам, вход щим в состав чугуна, имеют наименьшие значени  электроотрицательностей. Поэтому они должны в первую очередь взаимодействовать с металлоидами - кислородом , азотом, серой, углеродом и др., т.е. основна  часть введенной добавки в расплав чугуна в составе брикета из чугунной стружки расходуетс  на рафинирование его по сере, кислороду . и азоту, а также на измельчение включений графита, размер и форма кото- рых оказывают существенное вли ние на прочностные характеристики сплава, в том числе и на пластичность. Основными параметрами, характеризующими эффективность добавки ферросилици 

5

0

5

0

и стружки алюминиевых сплавов в состав переплавл емых брикетов, служат размер включений графита, пластичност сплава и уменьшение расхода модификатора при модифицировании чугуна в ковше .

Эффективность указанной добавки в состав брикета зависит от количества вводимого ферросилици , от качест- венного состава стружки алюминиевых сплавов, ее количества и массовой доли переплавл емых брикетов в составе шихты при выплавке железоуглеродистого сплава. Ферросилиций замедл - ет скорость охлаждени  сплава и способствует графитизации. В реальных услови х скорость охлаждени  определ етс  толщиной стенки отливки. Чем меньше толщина стенки отливки, тем быстрее охлаждение и в меньшей степени протекает процесс графитизации, что способствует понижению пластичности сплава.

Содержание кремни  в сплаве можно увеличить как за счет обработки расплава в ковше ферросилицием в количестве 0,3-0,8%, так и путем ввода последнего в состав переплавл емых брикетов в пределах 3-8 мас.%.

Введение указанного количества ферросилици  в состав брикетов позвол ет существенно сократить расход модификаторов при обработке расплава в ковше или же полностью исключить эту операцию, улучшить пластичность сплава и тем самым повысить качество брикетов. Качественный состав алюминиевой стружки определ етс  химическим составом алюминиевых сплавов (AJ122 и АЛ29), которые,кроме алюмини , содержат -Ь-13 мас.% магни , около 1 масД кремни  и другие компоненты . Массова  дол  переплавл емых брикетов в составе шихты при выплавке серых чугунов обычно не превышает 10%. Условно считают эти величины посто нными, а количество ферросилици  и стружки алюминиевых сплавов в составе переплавл емых брике- тов переменными величинами.

Оптимальное количество ферросилици  и стружки алюминиевых сплавов в составе брикетов из чугунной стружки установлено на основании эксперимен- тальных данных. Дл  этого R индукционной печи ИСТ-016 выплавл ют серый чугун марки СЧ-20. После расплавлени  металлической шихты и пе

ь ю 15 20

25 30

-jr 40 45 50

регрева панны до 1380-1 100еС ввод т чугунную стружку в виде Ьрикетов в количестве 10 мае. /; от массы завалки, затем догружают сверху чугунный и стальной лом. После расплавлени  , корректировки сплава по химическому составу, прогрева ванны до температуры 1 20-1ч60°С печь отключают, с зеркала расплава удал ют шлак и расплав сливают в ковш, предварительно прогретый до 600-700°С, где дополнительно провод т обработку жидкого металла ферросилицием ФС75. После выпуска расплав дл  усреднени  его по химическому составу тщательно пе- ремеишвают металлическим прутком.

Дл  определени  механических свойств и микроструктуры чугуна СЧ-20, выплавленного как с применением брикетов предлагаемого состава, так и известных, отливают образцы в песчаную форму.

Результаты исследований представлены в табл.1.

Из табл.1 следует, что лучшие результаты полумают при добавке в состав брикета 2,5-3,5 масД ферросилици  и 2,0-3,0 мас.% струкжи алюминиевых сплавов. Это объ сн етс  тем, что при использовании в составе брикета до 2,5 мас.% ферросилици  и алюминиевой стружки в количестве менее 2,0 мас.% не обеспечиваетс  -эффективное рафинирование чугуна от вредных примесей и измельчение включений графита. При дальнейшем повышении количества модифицирующих добавок в составе брикета (стружки 3,0 мас.%, a 3,5 мас.%) происходит 1 нтенсивное образование и насыщение чугуна оксидами алюмини , магни , кремни  и другими соединени ми , которые оказывают вли ние на диффузионные процессы при кристаллизации расплава. Эти соединени  располага сь по границам кристаллов, ослабл ют межкристаллитные св зи в чугуне и способствуют росту включений графита в виде пластин по границам кристаллов, понижа  тем самым его пластичность. Наступает эффект перемодифицировани  сплава.

При содержании магни  в стружке алюминиевых сплавов меньше нижнего предела (6,0 мас.%) эффект модифицировани  про вл етс  в значительно меньшей степени. В момент расплавлеим  брикетов процесс окислени  протекает не так интенсивно и почти весь магний расходуетс  в первую очередь На взаимодействие с кислородом,серой и другие элементами, а поэтому не оказывает существенного вли ни  на форму включений графита, размер и форма которых оказывают вли ние на прочностные характеристики сплава , в том числе и на пластичность. При содержании магни  в стружке алюминиевых сплавов больше верхнего предела (13 мас.%) наблюдаетс  эффект перемодифицировани . В момент расплавлени  брикетов процесс окислени  протекает очень интенсивно, сопровождаетс  значительным угаром магни , образованием и насыщением чугуна оксидами алюмини , магни ,кремни  и другими соединени ми, которые, располага сь по границам кристаллов, ослабл ют межкристаллитные св зи в матрице и способствуют росту включени  графита, понижа  тем самым пластичность железоуглеродистого сплава .

Подтверждением вышеописанному могут служить результаты дополнительных исследований (табл.2), полученные при выплавке чугуна СЧ-20 в печи ИСТ-016 с применением в брикетах стружки алюминиевых сплавов, содержащих различное количество магни .При плавке чугуна примен ют брикеты следующего состава, мас.%: углеро- досодержащее вещество 1 ,; ферросилиций 2,5; стружка алюминиевых сплавов 2,5; чугунна  стружка остальное. Масса каждой плавки 1бО кг, а массова  дол  переплавл емых брикетов, используемых в качестве шихты, 10% массы завалки.

Как следует из табл.2, лучшие результаты получают при использовании в составе брикета стружки алюминиевых сплавов, содержащих магний в количестве 6,0-13,0 мас.% (сплавы АЛ22, АЛ23 и АЛ2Э), тогда как при ипользовании стружки алюминиевых

сплавов, содержащих магнии менее 6 мае.л (сплав АЛИ) и более 13,0 мае.% (сплавы: 1,0 крем ни  4 13,5-1,5% магни  + алюминий остальное), резульБрикет дл  плавки железоуглеродистого сплава, содержащий чугунную стружку и углеродсодержащий материал , отличающийс  тем, что, с целью сокращени  расход модифицирующих добавок, измельчени  включений графита и улучшени  пластичности сплава, он дополнительно содержит ферросилиций и стружку алю миниевых сплавов, в составе которых присутствует магний в количестве 6

тэты получают значительно ниже.

Следовательно, применение в соста- $$ 13%, при следующем соотношении ком- ве шихты предлагаемых брикетов, со- понентов, мас.%: держащих стружку алюминиевых сплавов, с содержанием Ь, 0-13,0 мае. магни ,

Углеродсодержащий материал

0,8-1,9

позвол ет уменьшить расход модификатора в ковше, измельчить включени  графита до 50-100 мкм и за счет этого получить пластичность сплава до 9,2%.

В производственных услови х провод т четыре опытно-промышленные плавки чугуна СЧ-20 с применением в качестве шихты брикетов, не содержащих ферросилиций и стружку алюминиевых сплавов (плавки 1, 2), и брикетов, в состав которых входит 3,0 мас.% ферросилици  и 2,5 .мас.% стружки алюминиевых сплавов (плавки 3 , 0 .

Брикеты изготовл ют из чугунной стружки на гидравлическом прессе Б-623Ч с усилием прессовани  2,5 МН, а плавки провод т в индукционной печи ИСТ-016. Масса каждой плавки 1бО кг. Количество чугунной стружки, используемой в качестве шихты, составл ет 10% от массы завалки.

Дл  определени  механических свойств и микроструктуры чугунных гильз цилиндров с каждой плавки отбирают 3 гильзы, из которых изготовл ют образцы. { результате проведенных исследований (табл.3) установлено , что применение предлагаемых брикетов, содержащих ферросилиций и стружку алюминиевых сплавов,позвол ет повысить пластичность сплава от 6,5 до 9,0 мас.% за счет измельчени  включений графита до 50-100 мкм, при этом сократить расход ферросилици  при модифицировании чугуна в ковше на 67% по сравнению с применением брикета-прототипа (без ферросилици  и стружки алюминиевых сплавов).

0

5

0

5

0

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Брикет дл  плавки железоуглеродистого сплава, содержащий чугунную стружку и углеродсодержащий материал , отличающийс  тем, что, с целью сокращени  расхода модифицирующих добавок, измельчени  включений графита и улучшени  пластичности сплава, он дополнительно содержит ферросилиций и стружку алюминиевых сплавов, в составе которых присутствует магний в количестве 6 13% , при следующем соотношении ком- понентов, мас.%:

   , при следующем соотношении ком ентов, мас.%:

   Углеродсодержащий материал

   0,8-1,9

   Ферросилиций 2,5-3,5 Стружка указанных

   161876610

   алюминиевых сплавов 2,0-3,0 Чугунна  стружка Остальное

   Извест- 24 смол ных

   Таблица

   Остальное O. i-O.S

   120-160 6,5

   Таблица 2

   Таблица 3