Способ получения чугуна с вермикулярным графитом

 

Изобретение относится к металлургии. Цель изобретения - получение чугуна с высокими механическими свойствами, снижение стоимости отливок, исключение вредного дымовыделения и пироэффекта. Это достигается тем, что расплав чугуна нагретый в индукционной электропечи до 1490-1510°С, Обрабатывается в ней в течение 8-12 мин SICa в количестве 0,8-1,3%.от его массы, затем при сливе металла из печи в ковш под его струю вводится 0,7-1,2% от его массы SiBa. 2 табл.Изобретение относится к металлургии, а именно к способу получения чугуна с вермикулярным графитом.Цель изобретения - обеспечение высоких мех1анических сврйств чугуна, снижение стоимости отливок, исключение вредного дымовыделения и пирозффекта.Цель достигается тем, что расплав чугуна, нагретый в индукционной электропечи до 1490-1510°С, Ьбрабатывается в ней в течение 8,-12 мин силикокальцием в количестве 0,8-1,3% от массы расплава, а затем при сливе жидкого металла из печи в разливочный ковш под его струю вводится силикобарий в количестве 0,7-1,2% от массы ^ чугуна.Параметры обработки расплава чугуна в печи силикокальция и модифицирования его в ковше силикобарием выбраны, исходя из условия установленного исследованиями физико-химического влияния повышенного количества кальция и бария на процесс образования вермикулярного графита в чугуне. Установлено, что кальций и барий привведении повышенного их количества в расплав чугуна способствует очистке его от примесей (серы,фосфора,кислорода и т.п.), что приводит к образованию в чугуне вермикулярного графита. Эффективная очистк_а расплава чугуна от примесей, обеспечи'вающая получение вермикулярного графита, достигается при введении в расплав суммарного количества силикЬкальция и силикобария 1,5-2,5% от его массы.•Содержащийся в силикокальции каль^ ций способствует очистке расплава чугуна от примесей, а кремний - образованию центров кристаллизации графита.Однако при введении в, расплав чугуна силикокальция на его частицах образуются: оксиды кальция и кремния в виде вязкой шлаковой пленки, которая ухудшает усвоение расплавом частиц реагента. Эта пленка разрушается при температурах свыше 1450°С, в связи с чем силикокальции с целью эффективного усвоения его расплавом чугуна следует вводить при высокой его температуре, что может быть достигнуто«ИV4 О 00 00 Оto

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Г,"СУДАРСТВЕННЪ И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

2 Ч

О

CO

Ь5

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/ (21) 4707074/02 (22) 15.06.89 (46) 30.01.92. Бюл. 3Ф 4 (71) Брянский институт транспортного машиностроения (72) И;К. Кульбовский ,(53) 669.131.89 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 829681, кл. С 21 С 1/08, 1977. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЧУГУНА С ВЕРМИКУЛЯРНЫМ ГРАФИТОМ

Изобретение относится к металлургии, а именно к способу получения чугуна с вермикулярным графитом.

Цель изобретения — обеспечение высоких механических свойств чугуна, снижение стоимости отливок, исключение вредного дымовыделения и пироэффекта.

Цель достигается тем, что расплав чугуна, нагретый в индукционной электропечи до 1490-1510 С, обрабатывается в ней в течение 8-12 мин силикокальцием в количестве 0,8-1.3 от массы расплава. а затем при сливе жидкого металла из печи в разливочный ковш под его струю вводится сили- кобарий в количестве 0,7-1,2 от массы чугуна.

Параметры обработки расплава чугуна в печи силикокальция и модифицирования его в ковше силикобарием выбраны, исходя из условия установленного исследованиями физико-химического влияния повышенного количества кальция и бария на процесс-образования вермикулярного графита в чугуне. Установлено, что кальций и барий при... SU > 1708862A1 (я)5 С 21 С, 1/10

- (57) Изобретение относится к металлургии.

Цель изобретения — получение чугуна с высокими механическими свойствами. снижение стоимости отливок, исключение вредного дымовыделения и пироэффекта.

Это достигается тем, что расплав чугуна нагретый в индукционной электропечи до

1490-1510 С, обрабатывается в ней в течение 8 — 12 мин SICa в количестве 0,8-1,3 .от

его массы, затем при сливе металла из печи в ковш под его струю вводится 0,7-1,2ф, от его массы SiB3. 2 табл. введении повышенного их количества в расплав чугуна способствует очистке его от примесей (серы, фосфора, кислорода и т.п.), что приводит к образованию в чугуне вермикулярного графита. Эффективная очйстка расплава чугуна от примесей, обеспечивающая получение вермикулярного графита, достигается при введении в расплав суммарного количества силикокальция и силикобария

1,5-2,5 от его массы.

Содержащийся в силикокальции кальций способствует очистке расплава чугуна от примесей, а кремний - образованию цен- тров кристаллизации графита.

Однако при введении в, расплав чугуна силикокальция на его частицах образуются. оксиды кальция и кремния в виде вязкой шлаковой пленки,. которая ухудшает усвоение расплавом частиц реагента. Эта пленка . разрушается при температурах свыше

1450 С, в связи с чем силикокальций с целью эффективного усвоения его расплавом чугуна следует вводить при высокой его температуре, что может быть .достигнуто

1708862 собствует графитизации чугуна. поэтому 20 при введении в расплав силикобария происходит очистка его от примесей, способствующая образованию вермикулярного графита, и графитизация чугуна; Дополнительно графитизации чугуна способствует 25 находящийся в силикобарии кремний. В связи с этим силикобарий является эффективным графитизирующим чугун модифика30

35 шиваются с жидким металлом. В связи с 40 указанными свойствами силикобария его .. (менее 0,7Щ не обеспечивает получение вермикулярного графита в чугуне.

Введение в расплав чугуна силикобария сверх предложенного верхнего предела (более 1,2 ) способствует образованию в 50 структуре чугуна повышенного количества включений графита больших размеров, снижающих свойства чугуна. Кроме того, повышенное количество силикобария способствует загрязнению чугуна. снижаю- 55 лишь при введении силикокальция в плавильную печь предложенным способом.. Находящийся в силикокальции кальций способствует отбелу чугуна, поэтому после обработки расплава силикокальцием его необходимо подвергнуть графитизирующему модифицированию.

При введении в электропечь силикокальция в количестве, меньшем указанного нижнего предела (менее 0,8 ), снижается эффективность очистки им расплава чугуна от примесей. При введении в электропечь силикокальция свыше верхнего предела(более 1,3 ) резко увеличивается количество шлака, что затрудняет плавку, а также резко увеличивается склонность чугуна к отбелу;

Содержащийся в силикобарии барий способствует эффективной очистке расплава чугуна от примесей и одновременно спотором. Оксиды бария и кремния не образуют вязкой шлаковой пленки на частицах силикобария. Поэтому при модифицировании чугуна силикобарием не требуется очень. высокая температура его расплава и силикобарий может эффективно усваиваться расплавом чугуна в ковше. Наиболее эффективно силикобарий усваивается при введении его в струю жидкого чугуна при сливе его из печи в разливочный ковш, так как при этом его частицы активно перемецелесообразнее всего использовать для графитизирующего модифицирования чугуна в ковше;

Введение в расплав чугуна силикобария меньше нижнего предложенного предела щему его свойства, неметаллическими включениями, содержащими оксид бария, так как из-за повышенного удельного веса

15 бария включения медленно всплывают в расплаве чугуна.

Исходя из изложенного, с целью получения чугуна с вермикулярным графитом, наиболее целесообразным является обработка расплава чугуна в электропечи силикокальцием sколичестве 0,,8-1,3 и последующее модифицированиеего присливе в ковш вве- . дением под струю 0,7-1,2 силикобария.

Это обеспечивает введение в расплав 0,450,6 суммарного количества кальция и бария, обеспечивающих получение в чугуне вермикулярного графита.

Пример. В индукционной электропечи вмплавляли чугун с исходным содержанием,ф С 3,2-3,4; Sl 2,3-2,5; Мп 0,5-0,7; S

0,0350.

В 1-й серии плавок исследовали влияние на степень очистки расплава чугуна от. серы, структуру и механические свойства чугуна разного расхода,силикокальция (эксперименты К табл,1), разной температуры обработки расплава в печи силикокальцием (эксперименты II, табл.l), разного времени обработки расплава в печи силикокальцием (эксперименты II I, табл.!).

Из табл,1 видно, что наиболее. эффективная обработка расплава чугуна в печи силикокальцием достигается при его расходе 0,8-1,3 от массы расплава при выдержке расплава в индукционной электропечи при 1490-1510 С в течение 8-12 мин. Это обеспечивает снижение содержания серы в расплаве в 2,5-3,5 раза, благодаря чему при введении в расплав 1 (силикобария получают в структуре чугуна более 80 вермикулярного графита при высокой прочности чугуна (363-509 МПа}.

Снижение. расхода силикокальция менее 0;87, температуры обработки менее

1490 С, времени обработки менее 8 мин не обеспечивает глубокой очистки расплава чугуна.от серы, что снижает количество вермикулярного графита в его структуре и приводит к снижению его прочности.

Повышение расхода силикокальция сверх t,3, температуры обработки свыше

1510 С и времени обработки свыше 12 мин не приводит к дальнейшему снижению содержания серы в чугуне. но из-за уменьшения содержания вермикулярного графита в структуре чугуне снижается его прочность.

Кроме того. такой способ обработки расплава чугуна приводит к удлинению периода .плавления и к снижению стойкости футеровки печи, что увеличивает стоимость чугуна..

Во 2-ой серии плавок исследовали влияние разного расходе силикобария на структуру и механические свойства чугуна при постоянных параметрах обработки распла1708862 ва в печи силикокальцием: разного расхода силикобария (эксперименты 1; табл.2) и разной температуры слива жидкого металла при одинаковом расходе силикобария (эксперименты ll, табл.2).

Из табл,2 видно, что наиболее эффективным является модифицирование расплаas чугуна силикобарием в количестве

0,7-1,2 от его массы при температуре слива металла из печи 1490-1510 С, Это обеспечивает при расходе.1Я, силикокальция для обработки расплава в печи получение в структуре чугуна более 80 ф вермикулярного графита, вследствие чего достигаются высокие механические свойства чугуна: прочность 384-517 Mila, твердость Н В 193237 кг1мм .

Снижение расхода силикобария менее

0,7$ или повышение его расхода свыше

1,2$ снижает механические свойства чугуна.

Наилучшие свойства чугуна достигаются при предложенном способе обработки расплава чугуна в печи силикокальцием и модифицировэнии его в ковше силикобарием, Преимущества заявленного способа.

Получение чугуна с вермикулярным графитом без использования магния и РЗМ, что исключает вредное дымовыделение и пироэффект и тем самым способствует улучшению санитарно-гигиенических условий . труда и снижению загрязнения внешней среды; снижение стоимости отливок иэ-за

5 использования дешевых материалов для об- . работки и модифицирования расплава чугуна; получают отливки с высокими механическими свойствами из-за получения . в структуре высокого содержания вермику10 лярного графита; применение широкодоступных и недефицитнык материалов.. г

Формула изобретения

Способ получения чугуна с вермикуляр-.15 ным графитом, включающий расплавление шихты в электропечи, нагрев расплава, выпуск его в ковш и обработку графитизирующими добавками, отл и ч аю щи йс я тем, что, с целью обеспечения высоких механи20 ческих свойств чугуна, снижейия стоимости отливок, исключения вредного дымовыделения и пироэффекта. расплав чугуна нагревают до 1490-1510 С, в качестве добавки в печь вводят силикокальций в количестве

25 0,8-1,3 от массы расплава в течение -12 мин, а при сливе металла в ковш в струю вводят силикобарий в количестве 0,7-.1,2 от массы обрабатываемого металла.

1708862 -з а( а.в Д щ

I1=

S а 5%с е

X +

I»

O iS

Щ Я у»

С. С5 т о с С.

S о

a cs з *

°

> *.C съ а

E X

5) CC; %" к 5 S Ъ% 5 ф

ОО.-3

<ю аa. -

us«co х ссюса

CLSS Ф

@с avg ., аЮаа о

a,Я е

Ф

<5Ъu

OSо

ДОИ с с

©оа х "Т

m ClC. -

LL l C5

С5 с о с о

ВСООЕ»В оо ..° »

%»

С5

C5 у

1 ф Б оаЮ LQ

Ю о

Omo ао

Э с

Ха

%» %» %» ° ° °

Я ао

S Cl

ac) l"

X оЯ"

4 е»

СO Я

С Ъ

S с е ъ

1о со

С5 5Р

Б с Э

S х оЖ

Ю

Е5 о.

LA Е Ъ H 50 C7 H LA I Ю МЪ СЧ МЪ 1"» Ф Ю

Сов COL ВЛ ОФВЮ ОО

С4 С"2 IA %I С Ъ %Е W LA В % W Ф LA LA LA

В о е ъ 1 ю ю е ъ е ъ еъ ю ю в ь ю Я Я w w: co þ I 1 ж Ф

ОО Ф Ф О ОФ Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф ФФ

Ю ОI I 1 I I 1 1 1 1 I 1 1 1 1

I в о в о о в О С0 э.5 е Ъ о е 1»

С%1 ° % % ° Е4 %» % %» С4 %» %

О В О В О Ь В О С1 Е Ю I О Е0

%L Ф СO CO Ф Ф СО 50 50 СО Ф CO С0 СO 50 ! ооооооооооооооо

° % ° %» %» % % % %» %» %» % %» % %» %!

СЧ %5 %» О O LA СЧ %- О О CO С"Ъ %» О О

CV % %» %», %» % % ооооооьоооооооо ооооооооооооооо . о оооо о о

О . 1ФОСЪ . О

LA Ф%Е ВВВ . LA

1108862

I» о

1? о о

Ф ?

g z

З. и оо х х с" ф

32

? а Ю

L»

Я

Щ

Р» .О

С0 0 ао

Ф

C щ

X а

О.

Ф у Г

О

Х

О

Щ

0Ф 3ФФ

ACID О оо о<

Ф сс

v g cc g cФ сс И

O. SaI-C

CJ О

IA h О СЧ LA

ОО| |-|» о

?.

Э

Ф

З

Й)

Я

1 а х я

ASCII C r. P

CL О

l- 1- аз

РОООО CI cI IA LA LA вв о счссь

О

О

LA.

C и

О »

О

CL

С.

K Ю

Э I» .z ао

Qc?

Х* со .1

Ф

lИ о

О

5 и

Ю

Ф

Ф

СС O о

Ф .й а сс х, о s

|СЪ С

CO S

CL Р

Ю 5

В

3f

Ф

О. л

3 в с"ъ и т со с ъ с ъ Ф с"ъ

С)LA I t ВLAЛ Ь

-|-СЧСЧСЧ -СЧСЧСЧСЧл

° »

СЧ

СЧ ф h СЧ CO CO P h CO Щ

С"Ъ СеЪ ССЪ IA |1 С Ъ еФ LA IAЪ |Ф

О eO W с"ъ сч P co W W cO

3 о сч в л со со э в л

Ol Ch CO В В СО C5 Cb В OI. J соОCOWО ОВСЧО

СЧ е» |» СЧ |» СЧ е» е лсчосчсоово в в всо всосо в со со ао

ОООООООООО ф? ай

r» е е» е е е е е» е е й) ОООООООООО оооооооооо

LA IA LA ID. lA СС) IA LA ССЪ LA

ОООООООООО е- е- е- е- е- е- ек и

О

Ф сс

О

X и

z й.

О

Е

Ф о

CL

Е "

1Ф . ес