SU1766963A1 - Способ обработки чугуна магнийсодержащими лигатурами - Google Patents

Description

1

(21)4782435/02 (22)16.01.90 (46)07.10.92. Бюл. №37

(71)Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт трубной промышленности

(72)Т.М.Хоменко, В.Г.Полищук, В.И.Семко, Г.М,Найденов, П.А.Протасов, Н.М.Удод, А.И.Ярмоленко, А.Н.Соболев, Н.В.Голуб и В.Д.Коваль

(56) Высокопрочный чугун с шаровидным графитом. Киев: Наукова Думка, 1974, с. 24. Захарчен,о Э.В. и др. Отливки из чугуна с шаровидным и вермикул рным графитом. Киев: Наукова думка, 1986, с. 80-83,

(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЧУГУНА МАГ- НИЙСОДЕРЖАЩИМИ ЛИГАТУРАМИ (57) Область применени : производство отливок из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, Сущность: способ обработки чугуна Mg-содержэщими лигатурами в закрытом ковше заключаетс  в отводе продуктов реакции между жидким чууном и лигатурой из полости ковша через отверстие , выполненное в стенке ковша при отношении объемных скоростей отводимых газов и подаваемого в ковш жидкого чугуна, равном (10-30):. Предложенный способ обеспечивает экономию 0,3-0,5% лигатуры при сохранении уровн  механических свойств получаемого чугуна. 1 табл., 2 ил.

Изобретение относитс  к литейному производству, в частности к производству отливок из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.

Известен способ обработки чугуна маг- нийсодержащими лигатурами, включающий заливку чугуна в ковш через отверстие в футерованной емкости, расположенной над ковшом.

Недостатком данного способа  вл етс  высокий расход лигатуры за счет недостаточной ее растворимости в чугуне.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  способ обработки чугуна магнийсодержащими лигатурами , включающий заливку чугуна через крышку-чашу в ковш, в реагентной камере которого размещена мелкокускова  магний- содержаща  лигатура. Выпуск чугуна из ковша производитс  через отверстие в той же

чаше. В ковшах со стационарной крышкой дл  ввода магниевой чигатуры в полость ковша и сброса избытка давление предусмотрено специальное отверстие в крышке. При этом способе отсутствует пироэффект, предотвращаетс  излишнее окисление магни , з результате чего усвоение магни  повышаетс  до 60%.

Однако газообразные продукты реакции , скаплива сь между зеркалом металла и крышкой ковша, существенно повышают давление в рассматриваемом объеме, что приводит к увеличению газонасыщенности продуктами реакции поверхностных слоев металла. Пока давление над зеркалом металла несколько ниже упругости паров магни  при температуре чугуна, процесс испарени  магни  протекает спокойно, но с достаточно интенсивным перемешиванием металла,  вл ющимс  об зательным уелоXJ

О

чО

сь

со

вием эффективного модифицировани . В процессе наполнени  ковша полость между зеркалом металла и крышкой уменьшаетс , давление в ней повышаетс , интенсивность перемешивани  падает. Если давление в рассматриваемой полости превысит упругость паров магни , то магний в жидком состо нии всплывает на поверхность чугуна , практически не оказыва  модифицирующего воздействи  на обрабатываемый металл.

В ковшах со стационарной крышкой, в которой предусмотрено отверстие дл  сброса избыточного давлени , также не представл етс  возможность обеспечить оптимальное давление по причине инерционности клапанов избыточного давлени , из-за которой отклонение давлени  от номинального составл ет около 30%. В результате падает растворимость лигатуры в чугуне, что приводит к увеличению расхода лигатуры.

Целью изобретени   вл етс  уменьшение расхода лигатуры дл  модифицировани  чугуна при сохранении уровн  его механических свойств.

Сущность изобретени  заключаетс  в том, что загрузку лигатуры в ковш осуществл ют с обеспечением ее изол ции от жидкого чугуна в начальный период ее заливки, а отвод продуктов реакции из полости ковша осуществл ют через отверстие, выполненное в стенке ковша при соотношении объемных скоростей отводимых газов (Угаз) и подаваемого в ковш жидкого чугуна (Уж ч), равном (10-30):1.

На фиг. 1 представлена схема осуществлени  предлагаемого способа обработки чугуна, котора  включает литниковую чашу 1, крышку-опоку 2 заливочное отверстие 3, ковш 4, газоотвод щее отверстие 5 в стенке ковша, газоотвод щий трубопровод 6, уровень 7 металла в заполненном ковше, скрап 8, лигатуру 9, перегородку 10.

Предлагаемый способ обработки чугуна магнийсодержащими лигатурами осуществл ют следующим образом.

В подогретый ковш 4 загружают магниевую лигатуру 9, которую сверху нагружают стальным скрапом 8. Ковш 4 накрывают крышкой 2 с литниковой чашей 1 и подают к плавильному агрегату (не показан). Отверстие 5 в стенке ковша 4 соедин ют с газоот- вод щим трубопроводом 6 и заполн ют литниковую чашу 1 чугуном из плавильного агрегата. Через заливочное отверстие 3 жидкий чугун попадает на дно ковша 4 между боковой стенкой и перегородкой 10, отдел ющей лигатуру 9 от жидкого чугуна в

начальный период заполнени  ковша 4, чем обеспечиваетс  ее изол ци .

Когда уровень металла станет выше перегородки 10, начинаетс  реакци  между лигатурой и жидким чугуном. Газообразные продукты реакции, накаплива сь между зеркалом металла и крышкой 2, создают избыточное давление, под действием которого устремл ютс  в отверстие 5 и далее по трубопроводу в вентил ционную систему. Диаметры вентил ционного 5 и заливочного 3 отверстий обеспечивают соотношение объемных скоростей отводимых газов и подаваемого в ковш жидкого чугуна, равное (10-30):1, при котором наблюдаетс  минимальный расход лигатуры.

Предлагаемый и известный способы обработки чугуна магниевой лигатурой были опробованы на Макеевском труболитейном заводе им. Куйбышева при отливке труб диаметром 150 мм и длиной 6 м. Чугун с химическим составом С 3,6-3,7%, Si 1,9-2,1 %, Мп 0,1-0,2%, Р 0,08-0,10%, S 0,09-0,10% выплавл ли в вагранке с производительностью 30 т в час. Температура чугуна на желобе вагранки составл ла 1390-1400°С. Модифицирование чугуна массой 2,2-2,4 т производили в стаканном ковше лигатурой ФСМг7 ТУ 14-5-134-86). Химический состав лигатуры,%: Мд 7,2, Са 0,16; РЗМ 1,3; AI 0,92; Si 53,2; Fe 37,2, фракци  лигагуры составл ла 5-10 мм. Дл  создани  необходимого давлени  в ковше высота чугуна в литниковой чаше составл ла 1,5 м, диаметр заливочного отверсти  - 45 мм. Химический состав чугуна после модифицировани  составил ,%; С 3,5-3,6; Si 2,6-3,3; Мп 0,1-0,2; Р 0,08-0,10; S 0,003-0,015, Мд 0,025-0,035. Трубы отливали на центробежной машине модели ЛН-107 при температуре заливки 1270-1290°С.

Результаты сравнительных испытаний даны в таблице.

Изменение величины избыточного давлени  в продолжение заливки показано на фиг. 2, где на оси абсцисс отложено врем  заполнени  ковша t в секундах, на оси ординат - избыточное давление в кооше Р в атмосферах, а номера сплошных кривых соответствуют таблице и характеризуют отливку труб по предлагаемому способу, Крива  1 - давление газа при отношении объемных скоростей отвода газа (Угаз) и подачи жидкого чугуна (Уж ч), равным 5:1. Крива  2 - при Угаз : Уж ч - 10:1, крива  3 - при Угаз : V ж ч 20, крива  4 - при УГаз : V ж.ч. 30, крива  5 -- при Угаз : У ж.ч 35.

Данные по прототипу в таблице и пунктирна  лини  на фиг. 2 характеризуют отливку труб из чугуна, обработанного

магниевой лигатурой по известному способу . Газоотвод щее отверстие оборудовано клапаном, срабатывающим при давлении, превышающем 0,85 атм, которое соответствует минимальному расходу лигатуры. Пру- жина клапана, уравновешивающа  давление 0,85 атм, начинает сжиматьс , как только оно превысит 0,85 атм, но пока она полностью сожметс , давление в полости ковша достигает 1,1 атм. Несмотр  на от- крытый клапан, давление не падает мгновенно , оно постепенно снижаетс  до 0,85 атм, после чего клапан закрываетс . В результате пульсации давлени  в полости ков- ша при модифицировании чугуна известным способом не представл етс  возможным обеспечить усвоение чугуном магни  более 63%. Это в среднем на 7-10% ниже по сравнению с предлагаемым способом , что соответственно приводит к повы- шейному расходу лигатуры на 20-30%,

При диаметре отверсти  32 мм отношение объемных скоростей отводимых газов и подаваемого в ковш жидкого чугуна составл ет 30:1. При таком соотношении усвоение лигатуры составл ет 68%. При диаметре отверсти  20 мм Vraa : V ж.ч. 10:1. При этом соотношении усвоение лигатуры составл ет 67%. Самое высокое усвоение лигатуры - 69% происходит при отверстии 26 мм. При этом содержание магни  в зоне модифицировани  ниже предельно допустимой нормы .

При V газ : V ж.ч. 35 : 1 (выше предлагаемого ) усвоение лигатуры существенно сни-

жаетс  и составл ет 61 %. При таком соотношении избыточное давление в ковше не превышает 0,6 атм, поэтому пары магни  быстро проход т через металл, не успев полностью усвоитьс .

При V газ : V ж.ч. 5:1 (ниже предлагаемого ) усвоение лигатуры также заметно снижаетс  и составл ет 63%. При таком соотношении избыточное давление 1,1 атм очевидно приближаетс  к упругости паров магни , которые проход т через металл настолько спокойно, что не обеспечивают достаточного его перемешивани , с повышением усвоени  лигатуры снижаетс  ее расход по сравнению с известным способом .

Таким образом, применение предлагаемого способа по сравнению с известным позвол ет уменьшить расход лигатуры при сохранении механических свойств чугуна.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ обработки чугуна магнийсодер- жащими лигатурами, включающий загрузку в закрытый ковш лигатуры с обеспечением ее изол ции от жидкого чугуна в начальный период заливки в ковш и отвод продуктов реакции из полости ковша, отличающийс  тем, что, с целью снижени  расхода лигатуры при сохранении уровн  механических свойств чугуна, отвод продуктов реак- ции осуществл ют через отверстие, выполненное в стенке ковша, при отношении объемных скоростей отводимых газов и подаваемого в ковш жидкого чугуна, равном (10-30):1.

   -

   i V- xVsi- viii4VKiV i CisSa

   Фиг. /