Способ модифицирования чугуна магнием

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистнческииРеспублнк нц 973621(5 )М. Кл, С 21 С 1/10 с присоединением заявкивоеударствкииый комитет СССР(23) Приоритет во делам изобретений и открытий(5 З) УДК б 21,745,3 (088,8) Опубликовано 15.11.82. Бюллетень42 Дата опубликования описания 15.11.82(54) СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЧУГУНА МАГНИЕМ 1Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в литейном производстве при изготовлении чугуна с шаровидным графитом.Наиболее близким к изобретению по техни 5 ческой сущности является способ модифицирования жидкого чугуна магнием, который осущест. вляется путем устаноаки ковша в камеру - автоклав, создания в автоклаве давления сжатым воздухом, повышающим упругость насыщающих паров магния, ввода магния на по.верхность металла и перемешивання чугуна специальным устройством 111 . Однако магний, введенный на поверхность жидкого чугуна расплавляется и растекается по зеркалу металла. В результате создается большая поверхность контакта жидкого магния своздухом,находящимся в автоклава, Данная поверхность еще больше увеличивается в про цессе перемешивания чугуна с магнием. Кроме того, воздух в автоклаве находится в сжатом состоянии под давлением 6 ати и поэтому кислорода в нем на единицу обьема больше. Все это создает предпосылки для значительного угара магнияпри модифицировании.Целью изобретения является уменыоениеугара магния и снижение его расхода.Поставленная цель достигается тем, чтосогласно способу модифицирования чутунапод давлением, включающему установку ковша с жидким чугуном в камеру автоклав, подачу воздуха под давлением, ввод магния наповерхность металла и его перемешиваниеразгерметизацию и выпуск воздуха, использован.ный в автоклаве воздух с частично или полностью удаленным кислородом перекачивают изавтоклава в отдельную емкость, откуда егозатем вводят в камеру - автоклав длясоздания давления при последующем модифицировании.Отработанный сжатый воздух в автоклавене сбрасывают в атмсоферу, а перекачиваютв специальную герметичную емкость, в которойон накапливается до модифицирования очередных порций чугуна. В ходе последующего модифицирования воздух из емкости - накопителя передают в автоклав компрессором, либо под3 97362 действием избыточного давления в емкости. Подачу воздуха в автоклав прекращают по достижении в нем заданного давления, Затем на поверхность чугуна вводят магний и производят перемешивание чугуна, Поскольку при входе магния в чугун происходит его вза имодействие с воздухом, последний обедняется кислородом. При многократном использовании одного и того же объема воздуха, кисЯород, входящий в его состав, переходит всвязанное ф состояние; в окись магния и модифицирование происходит в защитной атмосфере азота. Для оценки степени удаления кислорода иэ заданного объема воздуха при его многократном использовании выполнен расчет для автоклава КМ - 2.Расчет расхода магния при модифицировании в атмосфере воздуха (1-ое модифицирование). Исходные данные для расчета:Масса .жидкого металла26в ковше, кг 800Исходная концентрациясеры в металле, вес,% 0,04Остаточная концентрациясеры в металле, вес.% 0,0125Остаточная концентрациямагния, вес.%Объем воздуха в автоклавепри 6 ати , мМасса кислорода в воздухепои 6 ати, кг 0,063,5 (массавоздуха 4,5 кг) 30 0,9 (воздух взят из атмосферы)Количество введенногомагния (0,20%), кг 1,8Статьи расхода магния в чугуне при моди 35 о фицировании.Расход магния на связь с серой.На основании практического опыта полученля высоколрочного чугуна установлено, что при исходной концентрации серы 0,04 - 535% на связь с магнием уходит 0,02-0,03%.В соответствии со стехиометрическим соотношением компонентов по реакции образования Мд 8Мд+8 = Мд 8на 35 г серы расходуется 24 г магния.На связь 240 г серы (0,03% 8 в чугуне) в сульфил магния израсходуется 140 г мапщя.Остаточное количество магния в чугуне 0,06 вес.% (480 г). Расход ь агния на взаимодействие с кисло. родом воздуха в автоклаве проведен, исходя иэ стехиометрического соотношения компонен тов по реакции: Мд + - 02 = МдО2.откуда следует, что на каждые 16 г кислоро.да расходуется 24 г магния. Щ 45 50 55 1 4Поскольку при первом модифицировании в воздухе 900 г кислорода, то для связи этогоколичества требуется 1440 г магния.Таким образом, при модифицировании чугу. на (800 кг) в атмосфере воздуха расход магния должен составлять 140 г + 480 г + 1440 г: ф 2,06 кг,Ввод магния в меньшем количестве приводит, либо к пониженной концентрации остаточного магния в чугуне и к повышенномусодержанию кислороца и серы в чугуне, Таккак оба указанных фактора нежелательны,расход магния должен быть выше 1,8 кг.Расчет расхода магния при модифицированиичутуна в атмосфере однократно использованноговоздуха в автоклаве.При повторном использовании воздуха расход магния составляет 140 г на взаимодействиес серой; 480 г остаточное соединение 1 угуне; 180 г на взаимодействие с остатком и с.лорода (120 г) (итого 800 г),Таким образом из приведенных расчетовследует, что уже после одного повторного использования воздуха в автоклаве, расход магнияможет быть сокращен на 1,8 кг - 0,8 кг ==.1 кг, т, е. более чем на 50%.Способ осуществляют следующим образом.Выплавку чугуна осуществляют в индукционной печи ИСТ - 1 с кислой кварцевой футеровкой емкостью 1 т. В 1 одифицированис произво.дят в автоклаве КМ - 1 с объемом, занимаемымвоздухом при атмосферном давлении 0,17 мз.При давлении 6 ати это соответствует0,17 х 7 - 1,19 мз. В качетсве резервуара для отобранноговоздуха используют автоклав КМ - 1 безфутеровки. Это обеспечивает четырехкратноепревышение объема воздуха в резервуаре (автоклав КМ) над свободным объемом, занимаемым воздухом при модифицировании вавтоклаве КМ - 1, Свободный объем воздухав автоклаве КМ - 1, используемом в качестверезервуара, 082 м . При давлении 2 атиобъем воздуха в автоклаве 1,64 м, при3 ати 2,46 мэ,Подачу воздуха в системе автоклав - резер.вуар осуществляют компрессором.Чугун модифицируют, в ковше емкостью250 кг. Для оценки эффективности предлагаемого способа модифицирования проводят двесерии опытов: с обработкой чугуна магнием всреде атмосферного воздуха и воздуха послемногократного обращения в системе автоклав -резервуар при расходе магния 0,12% (300 г) и0,20% (500 г),Во всех случаях химический .состав исходного чугуна находится в пределах, вес.%:углерод 3,47-3,52; кремний 2,16 - 2,19; мар.рстаточное содержание при вводе магния 0,1 Еи 0,20 % составляет соответственно 0,023 иО,041%. При модифицировании в атмосферевоздуха трехкратного использования остаточноесодержание магния в чугуне соответственно0,056 и 0,078%.Таким образом, установлено, что предлагаемый способ обеспечивает остаточное содержаниемагния в обоих случаях, которое превышаетобычно требуемое по технологии (0,04 -0,06 вес.%). Это позволяет утверждать, что вусловиях многократного использования воздухапри модифицировании для получения укаэанногоостаточного содержания магния в чутуне егорасход может быть уменьшен по сравнению сустановленными нормами на 30 - 50%, а усвое.ние повышено на 25 - 40%,По предварительным расчетам ожидаемыйэкономический эффект составляет не нижеодного рубля на 1 т обрабатываемого чугуна,Формула изобретения ЪСпособ модифицирования чугуна магнием под давлением, включающий установку ковша с жидким чугуном в камеру - автоклав, подачу воздуха под давлением, ввод магния иа поверх. ность металла и его перемешиванне, разгерметизацию и выпуск воздуха, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью уменьшения угара магния и уменьшения его расхода, иснользо ванный в автоклаве воздух с частично или полностью удаленным кислородом перекачивают из автоклава в отдельную емкость, откуда его затем вводят в камеру - автоклав для создания давления при последующем модифицировании. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Справочник по чугунному литью. М"Машиностроение", М, 1978, с. 210 - 251. Составитель А. КондратьевТехред Е.Харитончик Редактор И. Митровка Тираж 587 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д, 4/5.Порядок проведения опытов с использованием указанных способов модифицирования по известному способу следующий. 5После заливки металла в ковш последний взвешивают ручным ковшом, доводят вес до 250 кг и устанавливают ковш с чугуном заданного веса в автоклав, на мешалку укладывают заданную навеску магния, закрывают 1 О автоклав, включают компрессор и подают воз. дух. Поднимают давление до достижения 6 ати. Затем мешалку с магнием погружают в чугун и производят его перемешивание. Время перемешивания 55 - 65 с, После перемешивания 1 воздух из автоклава выпускают и компрессором подают в предварительно вакуумированный 1второй автоклав, служивший резервуаром.Таким образом, после серии опытов с многократным использованием воздуха при 20 модифицировании чугуна в резервуаре накоплено 2,4 м воздуха.При проведении модифицирования с много.кратным использованием воздуха для создания избыточного давления в автоклаве первона чально используют предварительно накопленный воздух в автоклав - камере от первой серии опытов, затем используют воздух, который многократно используется во второй серии, Для анализов модифицированного ме- ЭЕ талла отливают специальные образцы. Из первой серии при вводе магния 0,12%, из второй при вводе тех же количеств магния при многократном использовании воздуха.Об эффективности предлагаемого способа судят по расходу и остаточному содержанию магния в чугуне при вводе 0,12 и 0,20%. Остаточное содержание магния определяют методом спектрального анализа.В результате проведенных опытов установлено, что для модифицированного чугуна в атмосфере воздуха одноразового использования Корректор У. Пономаренко