Чугун

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН ПЕ он3(5 р С 22 С 37 10 ССРЫТИЙ А КА Р СКОМУ(54)(57) ЧУГУНзаливки токоподвкам алюминиевыхдержащий углеродалюминий, медь ию щ и й с я темшения перепада нугольный блок -нительно содержищем соотношенииУглеродКремнийМарганецАлюминийМедьРаллийЖелезо зь У. С. Громов по монталюми 0-6-78. Л,2,6 3,0 О, 35-0,50 0,15-0,25 0,08-0,150,01-0,05 Остальноеые.чугуны.145. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН(56) 1. Типовая инструкцижу и капитальному ремонтуниевых электролиэеров АТИВАМИ, 1978, с. 4.2, Бобро Ю.Г. ЛегироваИфМеталлургия", 1978, с ЗОБРЕТЕНТЕЛЬСТВУ преимущественно дляодов к угольным блоэлектролизеров, сокремний, марганец, железо, о т л и ч ачто, с целью уменьапряжения в контакте токоподвод, он дополт галлий при следую- компонентов, мас.В:3,2-3,6Изобретение относится к металлургии, а именно к чугунам, используемьм для заливки токоподводов к угольным блокам алюминиевых электролизеров.Известен. чугун, содержащий, вес.: 5Углерод 3-4Кремний 2,5-3,6фосфор О, 8"1,6Марганец Не более 0,9Сера Не более 0,05 10Железо Остальное Я .Известный чугун относительно дешев, поэтому широко используется нетолько для заливки ниппелей обожженных анодов алюминиевых электролизеров, но н для заливки токоподводов ккатодньм блокам, обеспечивая электрический контакт между токоподводоми угольным блоком. Однако он не обеспечивает минимального падения напряжения в контакте токоподвод - угольный блок из-за отсутствия достаточного контактного давления на границах чугун-токоподвод, чугунугольныйблок и, следовательно, неэкономичен.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому эффекту является чугун, содержащий легирукщие добавки меди и алюминия, мас.:углерод 3,40-3,45 30Кремний 0,10-0,20марганец 0,40-0,50Алюминий 2,85-3,00Медь 0 8-1,0Железо Остальное 2)35Чугун в качестве примесей может содержать, мас,:фосФор 0,035-0,045Сера 0,025-0,030Легирование чугуна алюминием 40 , сопровождается ростом в его структуре количества графитной Фазы. Повышенное количество графитной Фазы обеспечивает хорошее контактное давление. Однако графит обладает высоким 45 удельньм электросопротивлением, следовательно, повышает электросопротивление чугуна,Присутствие в чугуне меди совместно с марганцем вызывает аустеиизацию 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.55Таким 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 угольнымблокам не обеспечивает сниженияперепада напряжения в контакте угольный блок-токоподвод.Цель изобретения - уменьшениеперепада напряжения в контакте токоподвод-угольный блок,Поставленная цель достигаетсятем, что чугун, содержащий углерод,кремний, марганец, алюминий, медь,железо, дополнительно содержитгаллнй при следующем соотношениикомпонентов, мас.:Углерод 3,2-3,6Кремний 2,6-3,0Марганец 0,35-0,5Алюминий 0 у 15-0 у 25Медь 0,08-0,15Галлий 0,01-.0,05железо, ОстальноеСодержание примесей серы и фосфора в предлагаемом чугуне ограни-чено 0,05 и 0,8 мас. соответственно.Прн введении в чугун галлия вуказанных пределах имеет место существенное уменьшение перепада напряжения в контакте угольный блок-токоподвод, что подтверждается испытаниями. Это обусловлено тем, чтогаллий способствует получению структуры металлической основы чугуна свысокой дисперсностью, а такжевызывает кристаллизацию графитныхвключений в более компактной форме.Не исключено также, что галлийизмельчает включения фосфидной эвтектики и тем самым нейтрализуетее вредное влияние, характеризующееся повышением электросопротивлениячугуна.Присутствие в предлагаемом чугунеодновременно алюминия и меди в укаэанных пределах обеспечивает повышение контактного давления в контактеугольный блок-токоподвод вследствиеповышенной графитизации чугуна иувеличения его плотности, а поддер-.жание углерода и кремния в указанныхпределах (обеспечивается степеньэвтектичности Сз - "4,3) еще болееусиливает этот эффект.Верхний предел содержания алюминия ограничен 0,25 из-за необходимости исключения возможности образования в чугуне газовых пор и раковин, которые нарушают сплошностьосновы чугуна, имеющую влияние наэлектросопротивление. При содержаниив чугуне алюминия менее 0,15 указанный эффект графитиэации чугуна практически отсутствует.Ограничение содержания меди вчугуне в пределах 0,08-0,10 обусловлено необходимостью повысить плотность чугуна и одновременно не допустить возможной аустенизации структуры чугуна, повьааающей его электросопротивление.1073318 Т аблица 1 Содержание элементов, мас.%т Марга- Алюми- Медьнец ний Кремний гле- род 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 0,10 0,05 0,60 0,1 ФДля определения перепада напряжения в контакте угольный блок-токо- подвод заливают предложенным чугуном три комплекта токоподводов к обожженным анодам. Этими комплектами , оснащены 3 злектролнзера с обожженными анодами. Также заливают три комплекта токоподводов к угольным катодньюч блокам, которые предназна-, чаются для трех электролиэеров, . 35 находящихся на капитальном ремонте. Для сопоставления результатов аналогично производят заливку токоподво дов известныи чугуном состава, мас.Ъ: С 3,42, 85. 0,12 Мп 050 Р 0,035,0,029, 1 2,9, С 0,81.Технология заливки токоподводов к угольньм 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: 55Известный чугун 160Предлагаемый чугунпо плавкам: 30 57 5,6 5,8 6,2 7,2 П р и м е р. Предлагаемый чугун выплавляют в индукционной тигельной печи ИЧГ, 5 М 1.Для приготовления чугуна предлагаемого состава используют металлические алюминий, медь н галлий,1, 3,25 2,90 0,42 0,15 2 3,40 2,75 0,50 0,20 33,60 2,60 0,35 0,25 5 3,50 2,60 0,40 0,25 которые вводят в разогретый разливочный ковш перед заливкой в негожидкого чугуна. В табл. 1 Приведены составывыплавленных чугунов. Сера фос- Гал- Мелево фор лий 1 52 74 3 76 4 79 5 90 Средний перепад напряжения в контакте токоподвод-угольный катодный блок следующий, мВгИзвестный чугун 127 Предлагаемыйчугун поплавкам12345 Как видно перепад напряжения прииспользовании чугуна предлагаемогосостава ниже, чем известного , иа60-65, причем наименьшим перепадомнапряжения характеризуются плавки1-3,Механические Свойства (фв, НВ)чугунов определяют по ГОС 1 1497-73.для определения жидкотекучести (Ф )используют спиральную пробу с площадью сечения 50 ммз 1 ОСГ 16438-701073318 Т аблица 2 Свойства чугунов б, НВ, , см 6 йИПа МПа Си Са Ре Предлагаемый чугун 3,2 2,6 0,35 0,15 0,08 0,01 Осталь 2100 61ное 0,75 3,4 2,8 0,43 0,20 0,11 0,03 Осталь 2050 60 ное 0,74 0,05 Осталь 1850 59 ное 3,6 3,0 0,50 0,25 0,15 0,76 Известный чугун 3,42 0,12 0,50 2,9 081 - Осталь 2300 51ное 1,3 Составитель Г. Дудик Редактор М. Циткина ТехредМ.Тепер КорректоР О. БилакЗаказ 276/25 Тираж 603 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4Использование предлагаемого чугу на для заливки токоподводов к угольным блокам алюминиевых электролизеров позволит получить экономический эффект в сумме 365 руб. на одном электролизере в основном за счетэкономии .электроэнергии.Технология выплавки предложенногочугуна не меняется по сравнению сиспользуемой для известного чугуна.