Чугун

 

ЧУГУН преимутественно для заливки токоподводов к угольным блокам алюминиевых электролизеров, содержащий углерод, кремний, марганец, , медь и железо, отличающийся тем, что, с целью уменьшения перепада напряжения в контакте угольный блок - токоподвод, он дополнительно содержит галлий при следующем соотношении компонентов, мае.%: Углерод3;2-3,6 Кремний2,6-3,0 Марганец0,35-0,50 Алюминий0,15-0,25 Медь0,08-0,15 Галлий0,01-0,05 ЖелезоОстальное

ПЕ <11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ядр С22С3710

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3515161/22-02 (22) 28.09.82 (46) 15.02.84. Бюл. Р б (72) В.K.Фризоргер, Г.Д.Козьмин, В.И.Шпаков, В.Н.Нейомнящий;

A.A.Àáðàìîâ, В.М.Можаев, Б.С.Громов, П.В.Поляков, Г.Г.Кулинич и С.М.Куничкин (53) 669.13.018.2(088.8) (56) 1. Типовая инструкция по монтажу и капитальному ремонту алюминиевых электролиэеров ATM 10-6-78. д, ВАМИ, 1978, с. 4.

2. Бобро Ю.Г. Легированные. чугуны.

И.,"Металлургия", 1978, с. 145. (54) (57) ЧУГУН преимущественно для заливки токоподводов к угольным блокам алюминиевых электролизеров, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, медь и железо, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью уменьшения перепада напряжения в контакте угольный блок — токоподвод, он дополнительно содержит галлий при следующем соотношении компонентов, мас.В:

Углерод 3)2-3,6

Кремний 2,6-3,0

Марганец 0 35-0,50

Алюминий 0,15-0,25

Медь 0,08-0,15

Раллий 0,01-0,05

Железо Остальное

1073318

Изобретение относится к металлургии, а именно к чугунам, используемьм для заливки токоподводов к уголь ным блокам алюминиевых электролизеров.

Известен. чугун, содержащий, вес.%: 5

Углерод 3-4

Кремний 2,5-3,6

Фосфор 0,8 "1,6

Марганец Не более 0,9

Сера Не более 0,05 10

Железо Остальное f1) .

Известный чугун относительно дешев, поэтому широко используется не только для заливки ниппелей обожженных анодов алюминиевых электролизе- 15 ров, но н для заливки токоподводов к катодньм-блокам, обеспечивая электрический контакт между токоподводом и угольным блоком. Однако он не обеспечивает минимального падения напря- 2О жения в контакте токоподвод - угольный блок из-за отсутствия достаточного контактного давления на границах чугун-токоподвод, чугун«угольный блок и, следовательно, неэкономичен.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является чугун, содержащий легирукщие добавки меди и алюминия, мас.В:

УглеРод 3,40- 3,45 30

Кремний 0,10-0,20

Марганец 0,40-0,50

Алюминий 2,85-3,00

Медь 0,8-1,0

Железо Остальное (2135

Чугун в качестве примесей может содержать, мас.Ъ:

Фосфор ° 0,035-0,045

Сера 0,025-0,030

Легирование чугуна алюминием ф) . сопровождается ростом в его структуре количества графитной фазы. Повышенное количество графитной фазы обеспечивает хорошее контактное давление. Однако графит обладает высоким45 удельньм электросопротивлением, следовательно, повышает электросопротивление чугуна.

Присутствие в чугуне меди совмест- . но с марганцем вызывает аустенизацию структуры чугуна, что также неблагоприятно сказывается на его электросопротивлении. Вместе с тем медь повышает .плотность чугуна, что является положительным с точки зрения изменения контактного давления.

Таким образом, положительное влияние алюминия и меди нивелируется общим увеличением электросопротивления чугуна. Кроме того, укаэанный чугун относится к низкокремнистым, 60 характеризуется малой степенью эвтектичности и, следовательно, имеет неудовлетворительные литейные свойства, в частности большую усадку. В связи с этим заливка указанным 65 чугуном токоподводов к угольным блокам не обеспечивает снижения перепада напряжения в контакте угольный блок-токоподвод.

Цель изобретения — уменьшение перепада напряжения в контакте токоподвод-угольный блок.

Поставленная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, медь, железо, дополнительно содержит галлий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 3,2-3,6

Кремний 2,6-3, 0

Марганец 0,35-0,5 Алюминий Оу15-Оу25

Медь 0,08-0,15

Галлий 0,01-.0 05

Железо . Остальное

Содержание примесей серы и фосфора в предлагаемом чугуне ограни- чено 0,05 и 0,8 мас.% соответственно.

Прн введении в чугун галлия в укаэанных пределах имеет место существенное уменьшение перепада напряжения в контакте угольный блок-токоподвод, что подтверждается испытаниями. Это обусловлено тем, что галлий способствует получению структуры металлической основы чугуна с высокой дисперсностью, а также вызывает кристаллизацию графитных включений в более компактной форме.

Не исключено также, что галлий измельчает включения фосфидной эвтектики и тем самым нейтрализует ее вредное влияние, характеризующееся повышением электросопротивления чугуна.

Присутствие в предлагаемом чугуне одновременно алюминия и меди в укаэанных пределах обеспечивает повышение кбнтактного давления в контакте . угольный блок-токоподвод вследствие повышенной графитизации чугуна и увеличения его плотности, а поддер-. жание углерода и кремния в указанных пределах (обеспечивается степень эвтектичности Сз - "4,3%) еще более усиливает этот эффект.

Верхний предел содержания алюминия ограничен 0,25% из-за необходимости исключения возможности образования в чугуне газовых пор и раковин, которые нарушают сплошность основы чугуна, имеющую влияние на электросопротивление. При содержании в чугуне алюминия менее 0,15В указанный эффект графитизации чугуна практически отсутствует.

Ограничение содержания меди в чугуне в пределах 0,08-0,10% обусловлено необходимостью повысить плотность чугуна и одновременно не допустить возможной аустенизации структуры чугуна, повьиаающей его электросопротивление.

1073318

Т аблица 1

Содержание элементов, мас.% т Марга- Алюми- Медь нец ний

Кремний глерод

0,08 0,03 0,75 0,01 Остальное

0 10 0 03 0 75 0 03

0,15 0,05 0,60 0,05

0 15 0 05 0 60 0 005

0,35 0,25

3,00

4 3,20

010 005 060 01

Для определения перепада напряжения в контакте угольный блок-токоподвод заливают предложенным чугуном три комплекта токоподводов к обожженныи анодам. Этими комплектами . оснащены 3 злектролнзера с обожженными анодами. Также заливают три комплекта токоподводов к угольным катодньич блокам, которые предназна-. чаются для трех электролиэеров, . 35 находящихся на капитальном ремонте.

Для сопоставления результатов аналогично производят заливку токоподво» дов известнжи чугуном состава, мас.Ъ: С 3,42, Si 0,12 Мп 0,50, P 0,035, 4О

S- 0,029, А1 2,9, Си 0,81.

Технология заливки токоподводов к угольным блокам отвечает требованиям типовой инструкции по монтажу и капитальйому ремонту алюминиевых электролиэеров. Измерения перепадов 45 напряжения в контакте токоподводугольный блок также производят по укаэанной инструкции .

Испытания угольных анодных блоков с ниппелями, залитыми предложенным 50 чугуном, и угольных катодных блоков с токоподводамн осуществляют в течение 2 мес. Средний перепад напряжения в контакте анод-ниппель следующий, мВ: 55

Известный чугун 160

Предлагаемый чугун по плавкам:

5 7

5,6

5 B

6,2

7,2

Пример. Предлагаемый чугун выплавляют в индукционной тигельной печи ИЧГ-2, 5N3..

Для приготовления чугуна предлагаемого состава используют металлические алюминий, медь и галлий, 1. 3 25 2 90 0 42 0 15

2 3,40 2,75 0 50 0,20

3 3,60 2,60 0,35 0,25

5 3,50 2,60 0,40 0,25 которые вводят в разогретый разливочный ковш перед заливкой в него жидкого чугуна.

В табл. 1 приведены составы выплавленных чугунов.

Сера Фос- Гал- ж еле во фор лий

1 5

2 74

3 76

4 79

5 90

Средний перепад напряжения в контакте токоподвод-угольный катодный блок следующий, мВ:

Известный чугун 12 7

Предлагаемый чугун по плавкам

2

4

Как видно перепад напряжения при использовании чугуна предлагаемого состава ниже, чем известного, иа

60-65%, причем наименьшим перепадом напряжения характеризуются плавки

1-3.

Механические свойства (фв, НВ) чугунов определяют по ГОС1 f497-73. для определения жидкотекучести (Ф ) используют спиральную пробу с площадью сечения 50 мм> HK2 16438-70 (температура заливки 1350 С). Линейную усадку (Е) определяют иа пробе

Нехендзи-Купцова., Результаты определений представлены в табл. 2.

1073318

Т аблица 2

Свойства чугунов ба НВ, я, см 6,%

ИПа MIa

Cu Ga Fe

Предлагаемый чугун

3,2 2,6 0,35 0,15 0,08 0,01 Осталь- 206 2100 61 ное

0,75

3,4 2,8 0,43 0,20 0 11

0,03 Осталь- 195 2050 60 ное

0,74

0 05 Осталь- 180 1850 59 ное

3,6 3,0 0,50 0,25 0,15

0,76

Известный чугун

3,42 0,12 0,50 2,9 0„81 — Осталь- 280 2300 51 ное

1,3

Составитель Г. Дудик

Редактор М. Циткина ТехредМ.Тепер Корректор О. Билак

Заказ 276/25 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Химический состав, мас.% !

С Bi Mn, Al !

Использование предлагаемого чугу- 25 на для заливки токоподводов к угольным блокам алюминиевых электролизеров позволит получить экономический эффект в сумме 365 руб. на одном электролизере в основном за счет экономии электроэнергии.

Технология выплавки предложенного чугуна не меняется по сравнению с

I используемой для известного чугуна.