SU778267A1 - Способ внепечной обработки чугуна - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ВНЕПЕЧНОЙ ОВРАБОТКЙ чУГУНА, заключающийс  в загрузке реагента на дно ковш й струйном вакуумировании расплава при заполнении KOBDta/ отличающийс  тем, что, с целью повышени  физико-механических свойств чугуна, с нижени  расхода реагентов и уменьшени  газовыпелений , на дно ковша устанавливают металлическую решетку и в ее  чейки укладывают реагенты, а вакуумировдние ведут в течение 13-120 с.

Description

Изобретение относитс  k литейному пpoизвoдctвy и металлургии и может быть Использовано дл  получени  чугуна с высокими физико-механическими свойствами. .Известны способы внепечной обработки металлических расплавов njrreM вак г Шрйвйни ....,-,, Однако, в промьшшенньк масштабах вай уййрование примен ют преимущественно дл  обработки дорогвстоЙщйх специальных сталей и сплавов. Что касаетс  вакуумировани  чугуна, то ойо или иерентабёльно в промьшшенных масштабах производств, 1напрймёр при длительной вь ержкё расплава П0ДВЫсбШы йакууйой f ----------Дл  чугуна ршрокое применение наш ли способы риепечнойоёрабЪтки в ат мосферных услови х, св занные с вво дом в расплав различных реагентов , (магни , кальци , иттри , РЗМ) или их лигатур, обеспечива1ицихрафинироёание чугуна от вредных и газов с одновременным по.выше1й1ем физико-мехайических свойств. Магний ввод т в специальных герметизйрчуван Hbiic ковшах в автоклавах вд1/ ваГнием грайулйрованного магни  вйётаШгачес кумг-йанну.:-.v- : . - ..-:-. В состав лигатур реагенты ввод т в виде армрфованных болванЪк. ге, подачей струи чугуйа при его Г .йыпусйе из вагранки, подачей на nor верхность расплава тонупщх брикетов, загрузкой на дйо ковШа перед заливкой . Недостатками этих способов  вл етс  высокий расход реагентов ла взаимодействие с газами атмосферы и газами, растворенными в чугуне, загр знение -окружающей атмосферы продуктагда взаимодействи  реагёйтбв с расплавом (парами, окислами), большо ШпЗйЧёбтво йшаксгб посйё окоЭДЖШ  ,,...,. ..... . взаимодействи  расплава с реагентами Известен способ пЪлунени  чугуна с мелкими включёни  ш графита, бенованный на одновремейном вакуумирбваЙйй ивводе реагентов. Согласйо зтону способу в расплав чугуйа, получен ный в вакууме (1-20 мм рт,ст.). Ввод т добавки магнии, кальци . Цери  других элементов в количестве б,05-5%. Затем чугун разЯйваИ 1в §акууме или обычной атмосфере. Такой Способ имеет немало недостатков г известно , что вакуумирование металлических расплавов, и чугуйа в частнос ти, сопровождаетс  бзфным газовьделением , кипением расплава. Этот процесс естественно приводит к интенсивйому всплыванию реагентов на поверхность расплава и непроизводительному их расходЬванию. Кроме того обработка чугуна реагентами в вакууме приводит к снижению температуры кйпени  реагентов, а значит, и к-более энергичному , чем при атмосферном давле-:. НИИ, удалению реагентов йз расплава. Без учета действи  этих факторов .обработка чугуна реагентами в вакууме может привести к повьшенйому расходу реагейтов, йерёйрывающёму сокращение расхода на рафинирование расплава и Взаимодействие с атмосферными газами. Результатом этого  вл етс  попучейие весьма невысоких фнзйко-мех анических свойств чугуна при значительном, на уровне обычйых атмосферных условий, расходе реагентов. Целью йасто щего изобретени   вл етс  получение чугуна с выебкимй физико-механическими свойствами при малом расходе реагента и снижение количества образующихс  шлаков и газо- . дыйрвьиелений в процессе обработки чугуна peereftTaNM. Поставлен а  цель достигаетс  тем, что реагенты размещают в  чейках уложенной на дйо ковша металлической решетки слоем, толщиной от 10 мм до вькоты решефки, а вакуумирбвание чугуна ведут в течение 13-120 С. Высота сло  реагейтов в ковше зависит от количества обрабатываемого чугуна и от размеров ковша. Известно, что при майипул ци х с расплавами (переливах, вьйержках и проч.) температурные Потери в единицу времени возрастают с уменьшением массы раСпйава и при достижении какойто критической величины проведение манипулйщй становитс  невозможным. Такой крйтй геской массой дл  чугуна в случае его обработ1си предлагаемым способом  вл етс  30 кг. При мёньимх, чем 30 кг Массах расплава темп,ерату Е ные потери струйного вaкyy в poвaни  столь велики, что возможно замерзание расплава при контакте с реагентом . Иными словами, минимальна  масса расплава чугуна, дл  которой предлагаемый способ обстаётс  технологичным, равна 30 кг. Дл  обработки 30 кг чугуна прЬдлагаемьм способом требуетс  0,3 кг обычной, наиболее часто 37 примен емой железо-кальций-магниевой лигатуры. Такое количество лигатуры, уложенное на днище ковша, емкостью 30 кг, равномерным сдоем, имеет высо ту, равную 10-12 мм. Эту высоту следует Считать нижним пределом высоты сло  реагента. Если верхний предел продолжительности вакуумировани  опрЗДел ётс  требованием огра14ичить испарение .маг ни  из расплава, то нижний предел обусловлен требованием избежать замерзани  расплава в струе при струй ром вакуумирований минимальной, т.е. 30 кг массы расплава. Эксперименталь но установлено, что это последнее требование удовлетвор етс , если вакуумйроэание 30 кг расплава продолжа етс  13-17с. Размещение реагентов в  чейках металлической решетки, котора  имеет высоту, большую, чем толщина сло  реагентов , позвол ет просто и эффектив но избежать выноса peaireHfoB струёй чугуна на поверхность кип щего расплава , поскольку наличие перегородок т.е. ребер реШетки, отдёльтти порци ми реагента, по вСей толще сло  реагента, во-первьрс, обеспечивает порционный ввод в действие реагента с расплавом, во-вторьсс умёнБоаёт скорость течени  расплава при его контакте с реагентом и снижает интенсивность кипени , барботаций расплава в доннрй зоне ковша в процессе взаимодейств11  расплава с реагентом. Этим предлагаемьй способ прийципиально отличаетс  от пригруженй  лигатуры сверху. - Ограничение продолзштельности вакуумировани  двум  минутами обуслов .лено результатами экспериментов, которые показали, что наиболее эффективно действуйщйй реагент магний под вакуумом испар етс  из расплава чугуна примерно в дес ть раз йнтёйсйвнёе чем при атмосферном давлении, так как действенность магни  при ат 1о4сфёрном давлении.сохран етс  примерно 20 мин, то предельна  прод6.л ительноСть вакуумйровани  чугуна, в Которьй введен магний, недолжна йр;е- вышать двзгх ffti.Hjrr./ . По мере сокращени  времейи вакуумйровани  степень усвоени  магни  чугуном будет повышатьс , т.е. эффект обработки будет усиливатьс . : Отс1еда, очевидно, что минимальный предел продолжительности вакуумйровани  Дл  успешной реализации способа определ етс  не самой сущностью этого способа, а конкретными услови ми зго реализации, например, массой обрабатываемого расплава, и должен бьпь не менее 13 с. Пример осуществлени  способа внепечной обработки чугуна: ковш емкостью 200 кг Чугуна установили в вакуумной камере. На дно ковша уложили решетку, прперечный размер которой примерно равн лс  внутреннему диаметру дйа ковша; высота решетки составл ла 50 мм. Решетка имела квадратные  чейки размером 70 мм х 70 мм с толп ной пер.егбродкй между  чейками 5 мм. В  чейки решетки загрузили лигатуру фракцией от пьшёвидной до 20 мм в количестве 1% (весовой) к 200 кг чугуна . Толщина сло  .лигатуры на дне ковша не йревьшшла 40 мм, т.е. перегородки чугунной решетки выступали над уровнец сло  лигатуры как минимум на 10 мм.. Лигатура имела следующий состав: йагний - 8,9%, кальций - 14,28%, РЗМ - 2,22%, кремний - 49%, железо остальное . Вакуумную камеру загерметизировали и откачали из нее воздух до разрежени  15 мм рт.ст. 200 кг Чугуна при температуре 1430 С перелили в ковш, устаМовлённьш в вакуумйой камере через ззкрьпоё алюминиевой прокладкой отверстие в крьш1ке камеры без нарушени  вакуума. Таким образом, в процессе перелива чугуна осуществл ли его струййое вакузгмирование с .одновременной обработкой реаг.ёнтами, При этом диаметр и высота отверсти , через которое расплав поступал в вакуумную соответственно равн лись i25 мм и 50 мм,что обеспечивало перелив 200 кг чугуна за 35 с. После окончайи  перелива чугуна в вакуумйую камеру через то же отверстие поступал воздух, что, естественно, привojE илo к окончайию процесса вакуумироваНи . В процессе дбработки расплава не наблкдали обйльйых газо- и дымовьделенйй , а также образовани  значительйого количества ишака - отрицательных эффектов, сопровождающих процесс обработки чугуна лигатурами в атмосферных услови х. Обработанным расплавом заливали в атмосферных услови х пёсчано-глинистые формы образцов дл  испьп-аний на разрыв, удар и изгиб. Результат испытаНИИ и сравнение их с данными, имеющимис  в прототипе, приведены в таблице . (термообработка не проводилась)

Образцы чугуна в сечении 30 мм имеют структуру высокопрочного чугуна При обработке чугуна 0,5% (весовых ) лигатзФы по предлагаемому способу , t.e. при вводе в расгшай только 0,045% магни  чугун имеет структуру высокопрочного-в сечени х отливок до 8 мм, а при больших - графит вермикул рной .

Йэ приведенной таблицы видно, что способ обработки чугуна при расходовании реагентов в три раза меньшем, чем в известном, позвол ет получить в два раза больший предел прочности и в шесть раз большее относительное удлинение. При этом по сравнению

с исходным чугуном ударна  в зкость увеличиваетс  в 10 раз, а стрела прогиба литого чугунного образца после обрабоки достигает 41 мм (в исходном - 3 мм).

Таким образом, способ обработки чугуна эффективен и позвол ет; значительно улучшить санитарно-гигиенические услови  работы литейного цеха, практически полностью устран   газой дьмовьпёлени , Сопровождающие этот процесс в обычных услови х; существенно повысить физико-механические свойства чугуна; значительно сократить расход дорогосто щих реагентов, примен емых дл  обработки чугуна. 1 --.

Прототип

предлагаемый способ

,

0,089

0,3

30

60 5,5

0/9

7 41

Claims (1)

1. СПОСОБ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЧУГУНА, заключающийся в загрузке реагента на дно ковша и струйном вакуумировании расплава при заполнении ковша, отличающийся тем, что, с целью повышения физико-механических свойств чугуна, с нижения расхода реагентов и уменьшения газоввделений, на дно ковша устанавливают металлическую решетку и в ее ячейки укладывают реагенты, а вакуумирование ведут в течение 13-120 с.

   тй, сопровождается бурным газовьделением, кипением” расплава. Этот процесс естественно приводит к интенсивному всплыванию реагентов на поверхность расплава и непроизводительному их расходованию. Кроме того^ обработка чугуна реагентами в вакууме приводит к снижению температуры кипения IQ реагентов, а значит, и к-более энергичному, чем при атмосферном давле- . ний, удалению реагентов из расплава. Без учета действия этих факторов .обработка чугуйа реагентами в вакууме может привести к повышенному расходу реагентов, перекрывающему сокращение расхода на рафинирование расплава и Взаимодействие с атмосферными газами. Результатом этого является получение весьма невысоких физико-меХанических свойств чугуна при значительном, на уровне обычных атмосферных условий, расходе реагентов.

   Целью настоящего изобретения является получение чугуна с высокими физико-механическими свойствами при малом расходе реагента и снижение коли778267