Способ производства высокопрочного чугуна
Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к производству высокопрочного чугуна. Цель изобретения - повышение качества высокопрочного чугуна и снижение трудоемкости его получения. Способ производства высокопрочного чугуна включает обработку расплава магнийкальциевым модификатором, подаваемым в ковш перед заливкой расплава , и последующую заливку расплава в ковш. Расплав обрабатывают модификатором с содержанием кальция 6-12% в количестве 1,8-2,0% от массы расплава, а при заливке расплава в ковш на струю подают лигатуру РЗЛ1 в количестве 0,12-0,15% от массы заливаемого расплава и продувают его через дниш,е ковша осушенным воздухом до прекращения пироэффекта при расходе, воздуха 0,3-0,5 м на тонну расплава и давлением, превышающим давление столба расплава в ковше на 60-80 кПа. 1 табл. I сл
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ CD CO Сд ЬР ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4097483/31-02 (22) 16.07.86 (46) 07.06.88. Бюл. № 21 (71) Горьковский автомобильный завод и Горьковский институт инженеров водного транспорта (72) Г. Б. Чуфырин, Н. А. Полушкин, Ю. А. Зиновьев, А. Ф. Кирилов, Ю. М. Порошин и В. Ф. Рыжов (53) 669.162.8 (088.8) (56) Технология плавки и внепечной обработки серого, ковкого и высокопрочного чугунов. РТМ2 МТ20 — 2 — 82, Минстанкопром.— М.: 1982, с. 95 — 101. Авторское свидетельство СССР № 1013488, кл. С 21 С 1/10, 1981. (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА (57) Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности „„SU„„1401052 A 1 к производству высокопрочного чугуна. Цель изобретения — повышение качества высокопрочного чугуна и снижение трудоемкости его получения. Способ производства высокопрочного чугуна включает обработку расплава магнийкальциевым модификатором, подаваемым в ковш перед заливкой расплава, и последующую заливку расплава в ковш. Расплав обрабатывают модификатором с содержанием кальция 6 — 12% в количестве 1,8 — 2,0% от массы расплава, а при заливке расплава в ковш на струю подают лигатуру РЗМ в количестве 0,12 — 0,15% от массы заливаемого расплава и продувают его через днище ковша осушенным воздухом до прекращения пироэффекта при расходе.-воздуха 0,3 — 0,5 м на тонну расплава и давлением, превышающим давление столба расплава в ковше на 60 — 80 кПа. 1 табл. 401052 Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к производству высокопрочного чугуна. Цель изобретения — повышение качества высокопрочного чугуна и снижение трудоемкости его получения. При обработке расплава лигатурой в количестве 0,12 — 0,15ф от массы расплава, содержащей Р3М, происходит предварительная очистка расплава от кислорода и серы. Образующиеся при этом значительные ко- 1р личества продуктов химических реакций компонентов лигатуры с кислородом и серой служат центрами графитизации, увеличивая склонность чугуна к графитизации. При обработке расплава количеством лигатуры, меньшим нижнего значения указанных пределов (таблица, вариант 2), происходит недостаточное рафинирование металла от кислорода и серы, что приводит к появлению в структуре чугуна графита пластинчатой формы. Кроме того, понижается графитизирующий эффект от ввода лигатуры. В случае обработки расплава количеством лигатуры, большим верхнего предела (вариант 6), проявляется отбеливающее действие церия, входящего в состав лигатуры, что приводит к понижению пластических свойств чугуна. Г1рисадку лигатуры дают в начале вылива металла в ковш на струю металла в виде кусков размером 2 — 5 мм. Небольшие добавки лигату ры практически не понижают температуру расплава. Г1еред сливом расплава из вагранки на дно ковша помещают магнийкальцийсодержащий модификатор в количестве 1,8 —— 2,0Я; от массы модифицируемого расплава в виде кусков размером 10 — -30 мм, и после заполнения ковша расплавом его продувают через пористые элементы 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 прекраще- 40 ния пироэффекта. Г1ри обработке расплава количеством модификатора, меньшим 1,8 / (вариант 7), не происходит полной глобуляризации включений графита. Обработка расплава большим, чем 2,0Я (вариант 1), количеством модификатора приводит к увеличению карбидной составляющей в структуре чугуна, что приводит к понижению пластических свойств металла. При продувке осушенным воздухом происходит интенсивное перемешивание расплава, в результате чего размывается шлаковая пленка, образующаяся на кусках модификатора при взаимодействии его с расплавом, и происходит, несмотря на низкую температуру модифицируемого расплава, интенсивное и равномерное растворение ком. понентов модификатора по всей массе расплава и, как следствие, увеличение степени усвоения модификатора. Кроме того, при низких температурах ваграночного чугуна в меньшей степени испаряется основной глобуляризирующий компонент модификатора— магний. РЗМ цериевой группы, магний, кальций и кремний, входящие в состав модификатора, обладая большим сродством к сере, кислороду и азоту, связывают их в неметаллические включения. Продувка расплава осушенным воздухом за счет барботирования и флотирующего действия пузырьков воздуха создает благоприятные условия для перевода неметаллических включений в шлак и очищения расплава от газов, что способствует повышению прочностных и пластических свойств получаемого высокопрочного чугуна. Кроме того, окисление кремния кислородом воздуха частично компенсирует падение температуры расплава при продувке его осушенным воздухом и приводит к образованию новых центров кристаллизации, повышающих графитизирующую способность кремния, уменьшая 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 выброса через край ковша. Указанное давление достаточно хорошо для растворения модификатора и перемешивания расплава. Если градиент между давлением воздуха и высотой металла в ковше менее 0,6 атм, то не удается достичь оптимального перемешивания расплава и растворения присадки модификатора, а превышение этого параметра (более 0,8 атм) не позволяет заполнить ковш более, чем на 60Я его полезной высоты из-за сильного барботирования расплава, и, кроме того, небезопасно в отношении охраны труда. Расход воздуха в пределах 0,3 — 0,5 м /т расплава обеспечивает его очищение от вредных примесей. При расходе воздуха менее 0,3 м /т расплава его влияние на свойства чугуна проявляется слабо, а- превышение количества 0,5 м /т расплава приводит к повышенному угару кремния, марганца и углерода. Комплексное воздействие элементов, входящих в состав модифицирующих присадок, и продувка расплава осушенным воздухом в указанных границах обеспечивают требуемую чистоту модифицируемого расплава и получение чугуна с шаровидным графитом. Оценку эффективности использования предлагаемого способа получения высокопрочного чугуна по сравнению с известным производят в условиях литейного цеха. Критерием качества служат соотношения шаровидного и пластинчатого графита в структуре металла, величина предела прочности при растяжении, относительное удлинение и твердость чугуна. Для этого расплавленный исходный чугун, содержащий, Я: С 3,5 — 3,6; Si 1,9— 1401052 Формула «зобретения Иеханические свойства ШлакоВариан чугуна Расход лигатуРасход модификатора, Е Коли— чество Коли— чество чугуна вые карбидов, Е ры, содержащей Р3М, X черных пятен, Х раковины шаровидного графита в структуре чугуна, 7. Величина предела прочности Твердость, нв Относительное удлинение, 7 при рас— .тяжении, Н/мм2 220 451 100 0,5 Есть О, 1О 1,9 381 225 Нет 0,0 0,12 219 1,9 100 518 3 1 0,14 220 100 1,9 524 3,4 0,15 1,9 225 100 523 2,9 0,20 1,9 250 100 521 1,5 0,14 191 1,6 220 0,0 2,0; Мп 0,5 — 0,6; $ 0,12 — 0,14, при 1350— 1370 С в количестве 0,8 т обрабатывают различным количеством лигатур, содержащих Р3М, и магнийкальцийсодержащих модификаторов. Лигатуру, содержащую, %: РЗМ 34,3. Si 40,9; Af 7,5, Fe остальное, засыпают на струю расплава в начале слива из вагранки в ковш с предварительно помещенным на его дно модификатором, содержащим,%: Mg 8,9; Са 12,0; Si 43,5; РЗМ 8,5; Fe остальное. Размер кусков лигатуры 2 — 5 мм, модификатора 10 — 30 мм. После заполнения ковша расплавом производят его продувку осушенным воздухом через пористые элементы днища ковша. Продувку ведут до прекращения пироэффекта в течение 3,5 — 3,6 мин при давлении воздуха, превышающем давление столба в ковше на 0,7 атм и расходе 0,4 м на тонну металла. Согласно известному способу исходный металл модифицируют предварительно расплавленным модификатором, содержащим, j Ng 9,8; Са 14,1; Si 44,7; Мп 6,1; РЗМ 4,5; А1 1,7; Fe остальное, в количестве 1,9% от массы металла. Результаты проведенных испытаний представлены в таблице, где вариант 1 соответствует известному способу, варианты 2 — 15— предлагаемому. Предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет уменьшить трудоемкость получения высокопрочного чугуна, повысить его прочностные и пластические свойства. Оптимальными количествами присадок лигатуры, содержащей P3N, и магнийкальцийсодержащего модификатора, являются 0,12 — 0,15% и 1,8 — 2,0% от массы металла соответственно (варианты 3 — 5, 8 — 10, 12 — 15) . При использовании модификатора с меньшим содержанием кальция и имеющим следующий химический состав, %: Ng 7; Са 6; Si 43,5; РЗМ 9,5; Fe остальное, он быстрее усваивается, в чугуне встречается меньше шлака, но эффективность модифицирования не достаточна, чтобы в чугуне образовался графит шаровидной формы. При меньшем содержании кальция (вариант 16) в структуре чугуна начинает появляться вермикулярный графит и механические свойства резко уменьшаются. При содержании в модификаторе кальция более 12% (вариант 17) появляется много шлака, а в отливке— неметаллических включений. Кальций меньше усваивается, и пластические свойства чугуна уменьшаются. Способ производства высокопроч ного 20 чугуна, включающий обработку расплава магнийкальциевым модификатором, подаваемым в ковш перед заливкой расплава, и последующую заливку расплава в ковш, отличающийся тем, что, с целью повышения 25 качества высокопрочного чугуна и снижения трудоемкости его получения, расплав обрабатывают модификатором с содержанием кальция 6 — 12% в количестве 1,8— 2,0% от массы расплава, а при заливке расплава в ковш на струю подают лигатуру 3Q редкоземельных металлов (РЗМ) в количестве 0,12 — 0,15% от массы заливаемого расплава и производят его продувку через днище ковша осушенным воздухом до прекращения пироэ 1фекта при расходе воздуха 0,3— 0,5 M /т расплава, давлением, превышаю35 шим давление столба расплава в ковше на величину 60 — 80 кПа. 1401052 Продолжение таблицы Шлак оРасход лигатуИеханические свойства КолиКоличество Вариант чугуна честно карбидов, 7 вые чугуна раковины черных пятен, Твердость, НВ Относительное удлинение, 7 при растяжении, Н/мм 521 218 3,1 0,14 1,8 100 220 524 0,14 1,9 100 3,4 224 0,14 2,0 526 3,1 100 522 1,2 258 2,2 0,14 100 2,0 0,12 221 520 3,1 100 и 3,2 223 0,15 1,8 100 523 217 3,3 0,12 1,8 100 518 2,0 0,15 226 524 3,0 100 207 0,14 1,9 (5X Са) 374 0,0 229 О 80 395 0,3 Есть 15 0,14 1,9 (13K Са) 17 Составитель А. Минаев Редактор Н. Япола Техред И. Верес Корректор А. Обручар Заказ 2521/27 Тираж 545 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Рау шская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ры, содержащей Р3М, 7 Расход модификатора, 7 Количество шаровидного графита в структуре чугуна, Е Величина предела прочности
