SU1705352A1 - Способ производства высокопрочного чугуна - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к литейному производству, а именно к производству высокопрочного чугуна . Цель изобретени  - повышение прочности и пластичности чугуна, повышение степени усвоени  магни . Предлагаемый способ заключаетс  в том, что магнийкаль- циевый модификатор в количестве 0,9-1,1% от массы расплава помещают на дно ковша и покрывают его лигатурой редкоземельных металлов (РЗМ) в количестве 0.8-1,0% от массы расплава, затем расплав выливают в ковш и ведут обработку при 1330-1340°С с продувкой расплава осушенным воздухом. 1 табл.

Description

W

Ј

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к литейному производству, а именно к производству высокопрочного чугуна .

Известен способ модифицировани  чугуна магнийкальциевым модификатором с высоким содержанием кальци  (11-20%), который вводитс  в ковш перед заливкой в него чугуна, причем кальций  вл етс  сильнодействующим десульфуратором и способствует получению графита шаровидной формы в чугуне, что имеет большое значение при получении высокопрочного чугуна из чугуна с высоким содержанием серы, например , ваграночного.

Однако при температуре металла менее 1400°С модификатор с высоким содержанием кальци  при модифицировании обычными способами, например сэндвич,

зашлаковываетс , покрываетс  изолирующей пленкой и в результате плохо усваиваетс . Поскольку свыше 90% чугуна выплавл етс  в вагранках холодного дуть  и имеет температуру металла на желобе вагранки 1330-1380°С, то известные способы не позвол ют эффективно обрабатывать чугун в ковше модификаторами с высоким содержанием кальци .

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ производства высокопрочного чугуна, согласно которому расплав обрабатывают модификатором с содержанием кальци  6-12% в количестве 1,8-2,0% от массы расплава, а при заливке расплава в ковш на струю подают лигатуру редкоземельных металлов в количестве 0,12-0,15% от массы заливаемого расплава и производ т его продувку через днище ковша осу

О

ел

CJ

ел го

шенным воздухом до прекращени  пиро- эффекта при расходе воздуха 0,3-0,5 м /т расплава и давлением, превышающим давление столба расплава в ковше на величину 0,6-0.8 атм.

Эффективность модифицировани  в данном способе достигаетс  за счет продувки расплава осушенным воздухом. При продувке расплава осушенным воздухом происходит интенсивное перемешивание расплава, в результате чего размываетс  шлакова  пленка, образующа с  на кусках модификатора при взаимодействии его с расплавом, и происходит несмотр  на срав- нительно низкую температуру (1350- 1380°С) интенсивное и равномерное растворение компонентов модификатора по всей массе расплава.

Недостатком данного способа  вл етс  низкое усвоение модификатора, а значит и магни , и низкое качество чугуна при температуре модифицируемого чугуна ниже 1350°С. В этом случае количество вводимого модификатора с высоким содержанием кальци  ограничено, так как при больших количествах модификатора образуетс  большое количество шлаков с пониженной в зкостью из-за низкой температуры металла , и в результате даже при продувке металла воздухом, образующиес  шлаки не полностью смываютс  с кусков модификатора , затрудн   его растворение в расплаве .

Цель изобретени  - повышение прочности , пластичности чугуна и степени усвоени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что обработку расплава ведут при 1330-1340°С, а магнийкальциевый модификатор используют в количестве 0,9-1,1 % от массы расплава , покрываютхлигатурой редкоземельных металлов в количестве 0,8-1,0% от массы расплава.

Способ производства заключаетс  в следующем.

Магнийкальциевый модификатор в количестве 0,9-1,1% от массы расплава помещают на дно ковша, покрывают слоем лигатуры РЗМ в количестве 0,8-1,0% от массы расплава. После этого в ковш заливают металл и продувают расплав осушенным воздухом до прекращени  пироэффекта. При расходе воздуха 0.3-0.5 м /т расплава и давлении, превышающем давление столба расплава в ковше на величину 0.6-0,8 атм.

Покровный слой из лигатуры РЗМ задерживает начало взаимодействи  модификатора с расплавом, способству  тем самым увеличению сло  чугуна над модификатором , что, в свою очередь, приводит к увели-

чению степени усвоени  модификатора чугуном . Кроме того, лигатура РЗМ  вл етс  дополнительным глобул ризатором за счет вход щего в нее Се, что позвол ет уменьшить количество модификатора, необходимо дл  получени  шаровидного графита в структуре чугуна, при этом образуетс  меньшее количество шлака, образующегос  от взаимодействи  модификатора с расплавом

0 и улучшаютс  услови  растворени  модифицирующих присадок в чугуне. Церий, вход щий в состав лигатуры, облада  большим сродством к кислороду и сере, чем магний, способствует более полному усвоению мугу5 ном магни , вход щего в состав модификатора . При обработке расплава лигатурой РЗМ в количестве, меньшем нижнего значени  указанных пределов (вариант 4 в таблице), происходит недостаточное рафи0 нирование расплава от кислорода и серы и в меньшей степени сказываетс  гл.обул ри- зирующее действие лигатуры, что приводит к по влению в структуре чугуна графита пластинчатой формы. При обработке расплава

5 лигатурой в количестве, большем верхнего значени  (вариант 8 в таблице), сказываетс  отбеливающее действие цери , вход щего в состав лигатуры, в результате в структуре чугуна по вл ютс  карбиды и понижаютс 

0 его пластические свойства. Магнийкальциевый модификатор помещают на дно ковша и после нанесени  покровного сло  лигатуры РЗМ и заполнени  ковша металлом продувают расплав через пористые элементы

5 днища ковша осушенным воздухом при расходе воздуха 0,3-0,5 м /т расплава и давлении , превышающем давление столба расплава в ковше на величину 0,6-0.8 атм до прекращени  пироэффекта.

0 При обработке расплава модификатором в количестве, меньшем 0,9% (вариант 9 в таблице), не происходит полной глобул - ризации графита из-за недостаточного количества модификатора. Обработка

5 расплава модификатором в количестве, большем, чем 1,1% (вариант 13 в таблице), приводит к увеличению карбидной составл ющей в структуре чугуна, что приводит к понижению пластических свойств метал0 ла. В этом случае сказываетс  карбидооб- разующее действие большого количества магни , вход щего в состав модификатора совместно с действием цери  лигатуры РЗМ. При продувке осушенным воздухом

5 происходит интенсивное перемешивание расплава, в результате чего размываетс  шлакова  пленка, образующа с  на кусках модификатора при взаимодействии его с расплавом, и происходит несмотр  на низкую температуру модифицируемого металла

интенсивное и равномерное растворение компонентов модификатора по всей массе расплава и, как следствие, увеличение степени усвоени  модификатора. Согласно известному способу (варианты 1, 2 и 3 в таблице) при большем количестве модификатора по сравнению с предлагаемым образуетс  большее количество шлаков. В этом случае при температуре металла 1330- 1340°С даже при продувке металла воздухом образующеес  большее количество шлаков не полностью смываетс  с кусков модификатора, при этом понижаетс  степень усвоени  модификатора и качество получаемого чугуна.

При обработке расплава по предлагаемому способу при температуре ниже нижнего предела (вариант 18 в таблице) происходит неполное усвоение модифицирующих добавок и, как следствие, понижение качества чугуна, при температуре выше верхнего предела увеличиваетс  угар магни , содержащего в модификаторе, в результате чего снижаетс  степень усвоени  магни  металлом и снижаютс  механические свойства чугуна (вариант 21 в таблице).

РЗМ цериевой группы, магний, кальций , алюминий и кремний, вход щие в состав модификатора и лигатуры РЗМ, облада  большим сродством к кислороду, сере и азоту, св зывают их в неметаллические включени . Продувка расплава осушенным воздухом за счет барботировани  и флотирующего действи  пузырьков воздуха создает благопри тные услови  дл  перевода неметаллических включений в шлак и очищени  расплава от газов, что способствует повышению показателей прочностных и пластических свойств чугуна. Кроме того, образующиес  окислы при продувке металла воздухом служат центрами графи- тизации, уменьша  при этом склонность чугуна к отбелу.

Давление воздуха при продувке должно превышать давление столба металла в ковше на 0,6-0,8 атм. Это обеспечивает интенсивный барботаж расплава без выбросов через край ковша. Указанное давление достаточно хорошо дл  растворени  модификатора и перемешивани  расплава.

Комплексное воздействие элементов, вход щих в состав модифицирующих присадок , при продувке расплава осушенным воздухом в указанных границах обеспечивает требуемую чистоту модифицируемого расплава и получение качественного чугуна с шаровидным графитом при температуре обрабатываемого чугуна 1330-1340°С.

Критерием качества чугуна служат соотношение шаровидного и пластинчатого графита в структуре металла, величина предела прочности при раст жении и oтнocитeл мое удлинение чугуна.

При исследовании качества использовали исходный расплав, содержащий. %: С 3,5-3,6; SI 1,9-2.0; Мп 0,5-0.6 и S 0.12-0.14, при температуре 1330-1340°С в количестве

0,8 т, обработали лигатурой с различными количествами, содержащей РЗМ и магний- кальциевый модификатор,

Модификатор марки ЖКМК-4Р (ТУ 14-5- 39-74), содержащий.%: Мд 8,9; Са 12,0; SI

43,5; РЗМ 8,5: Fe остальное, помещали на дно ковша и покрывали лигатурой (ТУ 14-5- 136-81), содержащей,%: РЗМ 34,3; Si 40,9; AI 7,5; Fe остальное. Размер кусков лигатуры 5-15 мм, модификатора 5-10 мм, После заполнени  ковша расплавом его продували осушенным воздухом через пористые элементы днища ковша. Продувку вели до прекращени  пироэффекта в течение 3,0-3,5 при давлении воздуха, превышающем давление столба металла в ковше на 0,7 атм, и расхода его 0,4 м /т металла.

Результаты испытаний представлены в таблице (варианты 1-3 соответствуют известному способу, варианты 4-21 - предлагаемому ).

Из данных таблицы видно, что предлагаемый способ по сравнению с известным позвол ет повысить степень усвоени  модификатора и показатели прочностных и пластических свойств модифицированного чугуна при температуре модифицируемого расплава 1330-1340°С.

Оптимальным количеством присадок лигатуры РЗМ и магнийкальциевого модификатора  вл ютс  0,8-1,0 и 0,9-1,1 % от массы металла соответственно (варианты 3-5, 8- 10. 12- 15).

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ производства высокопрочного чугуна, включающий обработку расплава магнийкальциевым модификатором, помещенным на дно ковша перед заливкой и лигатурой редкоземельных металлов, и по- следующую продувку расплава осушенным воздухом, отличающийс  тем, что, с целью повышени  прочности и пластичности чугуна, повышени  степени усвоени  магни , обработку расплава ведут при тем- пературе 1330-1340°С, мэгнийкальциевый модификатор используют в количестве 0,9- 1,1% от массы расплава, покрывают лигатурой редкоземельных металлов в количестве 0,8-1,0% от массы расплава.