Способ легирования чугуна азотом

(51) ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕГИРОВАНИЯ ЧУГУНА АЗ к, Киев, ИПЛ о способа является то, для непрерывной обчеств чугуна в условидства. Кроме того, он ным расходом огнеК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ярославский моторный завод(56) Авторское свидетельство СССРИ. 318627, кл. С 21 С 1/10, 1970.Литейные сплавы; СборниАН УССР, 1973, с. 32.Справочник по чугунному литью. Изд3-е переработ. и доп,/Под ред. Н,Г,Гиршовича. Л,: Машиностроение, 1973, с. 264. Изобретение относится к черной металлургии и может применяться в чугунолитейных цехах машиностроительных заводов.Известен способ модифицирования и легирования чугуна азотом, при котором азотсодержэщие вещества вводят с дутьевым воздухом в плавильную печь,Недостатком этоо способа являются потери азотосодержащих веществ за счет окисления дутьевым воздухом.Известен также способ легирования чугуна азотом путем ввода в расплав пористого огнеупбрэ, пропитанного карбамидом (мочевиной).Недостатком этогчто он мало пригоденработки больших колиях массового произвосвязан со значительупорного кирпича.Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ, при котором азотосодержащее вещество(карба(54) СПОСОБ Л ОТОМ(57) Использование: получение высокочастотных чугунных отливок. Сущность изобретения; карбамид перед подачей в расплав чугуна нагревают без доступа воздуха до 600-850 С, Предлагаемый способ позволяет снизить расход реагента более чем в два раза и улучшить условия труда рабочих-литейщиков за счет обеспечения более плавного усвоения реэгента и отсутствия пироэффекта, 1 табл. мид) вводят в чугун путем вдувания через огнеупорную трубку, погруженную в металл,Недостатком этого, а также и других известных способов легирования чугуна азотом с применением твердого карбамида является то, что твердый карбамид входит в непосредственный контакт с раплавленным чугуном, Так как температура расплавленного чугуна (1400-1450 С) значительно выше температуры интенсивного газовыделения при термичесКом разложении карбамида (150-200 С), процесс взаимодействия приобретает взрывной характер, В результате значительная часть продуктов неполного разложения карбамида выносится на поверхность металла и не участвует в процессе насыщения чугуна азотом. а разложившаяся часть карбамида не успевает полностью усвоится металлом из-за кратковременности процесса обработки. Все это приводит к повышенному расходу карбамида и недостаточной стабильности процесса обработки чугуна.Цель изобретения - снижение расходареагента и обеспечение стабильности протекания процесса усвоения.Поставленная цель достигается тем, чтокарбамид предварительно нагревают бездоступа воздуха до 600-850 С.Выбор заданного режима нагрева объясняется следующими особенностями термического превращения карбамида: принагреве без доступа воздуха до 120 С карбамид расплавляется и из него начинаетвыделяться аммиак, причем с дальнейшимповышением нагрева до 200 С интенсивность газовыделения резко возрастает, Поокончании выделения аммиака образуетсятвердый остаток, который при 600 С такжепереходит в газообразное состояние, ноуже достаточно спокойно. Конечными продуктами термического разложения карбамида при 600-850 С является азот, водороди окись углерода.Нагрев карбамидасвыше 850 С приводит к ускорению реакции его термическогоразложения, в результате чего ухудшаетсяусвоение карбамида и увеличивается егорасход, а также нарушается стабильностьпроцесса обработки чугуна,При нагреве с доступом воздуха карбамид воспламеняется и полностью сгораетуже при 400 С,В известных способах легирования чугуна азотом не применяется предварительный нагрев карбамида, Таким образом,заявляемое техническое решение удовлетворяет критерию "новизна",Применение предварительного нагревакарбамида до температуры более низкой,чем температура обрабатываемого чугуна,позволяет значительно замедлить процесстермического разложения. При этом улучшается усвоение в чугуне образующихся газообразных продуктов, ликвидируютсяпотери карбамида, имеющие место в известных способах, т.е, при непосредственномконтакте карбамида с жидким чугуном, Процесс обработки расплава становится спокойным, регулируемым и протекает стабильнопри значительно меньшем барботаже и отсутствии пироэффекта. Это позволяет сделатьвывод о соответствии предложенного способа легирования чугуна азотом критерию "существенные отличия".П р и м е р. Чугун выплавляли в индукционной печи емкостью 30 кг и перегревали до 1360 С по оптическому пирометру безпоправки. Состав шихты: 69,5;4, литейногочугуна марки ЛЗ, 22 , предельного чугунамарки ПВКЗ,8;4 стали,0,25 ферромарган 5 ца и 0,25;4 серного колчедана, Модификатор - 0,4 , ферросилиция ФС 75.Карбамид в виде брикетов массой 1,3 гвводился в расплав с помощью устройства,состоящего из дозатора брикетов, герметич 10 ной реакционной камеры и соединенной с,л ней керамической трубки, погруженной врасплав, Реакционная камера нагреваласьза счет излучения от поверхности расплавачугуна, находящегося в печи, до 600-700 С.15 Для сравнения производилась такжеплавка чугуна с применением того же устройства, но с отключенной реакционной камерой, В этом случае брикеты карбамидапредварительно не нагревались, а попадали20 из дозатора прямо в погруженную в расплавчугуна керамическую трубку.В обеих плавках брикеты карбамида подавались в устройство с частотой, необходимой для поддержания непрерывного25 барботажа расплавленного металла.В ходе экспериментальных плавок заливались образцы для механических испытаний ф 30 х 300, зафиксироваласьпродолжительность обработки и расход30 карбамида, Отбор металла для заливки образцов производился перед обработкойрасплава карбамидом и через 100 и 200 с.после начала этой обработки,Результаты наблюдений и анализа35 опытных плавок приведены в таблице.Использование предлагаемого способалегирования чугуна азотом позволяет снизить расход карбамида более чем в 2 разапо сравнению с известными способами и40 обеспечивает стабильность протеканияпроцесса усвоения реагента при отсутствиипироэффекта,Формула изобретения45Способ легирования чугуна азотом,включающий обработку его расплава карбамидом, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью снижения расхода реагента и обеспечения 50 стабильности протекания процесса усвоения, карбамид предварительно нагревают без доступа воздуха до 600-850 С.о:соо Сф сйо оо о оо сЙ 1 Ж с с о оол -л с 3 ф 4 С о оо оо о оо СЧ СЧ СЧ(О Щ о о ов -хсос О З ойС СЧ СЧ с с оо оо оос оооо С ГС СОоо