Способ выплавки синтетического ферритного чугуна

СООЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) (11) ЗШ С 21 С 1/08 ИЯ в ГОСУДАРСТВЕННЫМ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗВТОРСКОИУ СВЩТВЪС(7.1) Институт проблем литья АН Украинской ССР(53) 669.046,516:669.13(088.8) (56) 1. Патент франции У 2262.116кл. С 21 С 1/08, опублик. 19 б 7.2, Патент Франци. У 2281499, кл, С 21 С 1/08, опублик. 1968. (54)(57) 1. СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СИНТЕТИЧЕСКОГО ФКРРИТИОГО ЧУГУНА, включающий загрузку всего карбюризатора, металлошихты в виде губчатого железа, переплав .ее н науглероживание, термовременную обработку, полный слив металла из печи и обработку расплава графитизирующими и глобуляризующими реагентами, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью полу чения ферритной структуры в литом состоянии беэ Ьерритизирующего отжига) повышения. однородности пластических свойств разнотолщинных литых изделий, на карбюризатор загружают 25-ЗОХ металлошихты и после полного ее расплавления порционно вводят металлошнхту до 75-8 ОХ, затем перегревают расплав до 1370- 1390 С и вводят оставшееся количество металлошихты при поддержании укаэанной температуры.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что губчатое железо вводят виде сплющенных гранул..1 11227Изобретение относится к металлур-фгии и может быть использовано в литейном производстве при выплавке чугуна в индукционных электропечах.Известен способ выплавки синтетического чугуна, согласно которомувысококачественный чугун с Ферритнойматрицей в литом состоянии получаютпосредством обработки расплава реаген-:том, содержащим негашеную известь,графитовый порошок, силикат и карбид кальция (для раскисления и легирования). Высококачественные литейные чугуны получают вводом в нагретуюдо 1500 С ванну металла мелких кусков затравочного материала; кремнияили кремнийсодержащих сплавов, вчастности силикокальция или Ферросилиция, в количестве, необходимом,для снижения температуры металла 26йдо 1380-1400 С, т.е. до температурзаливки 1 .Однако указанный способ выплавкивысококачественного чугуна характеризуется повьппенным расходом электроэнергии (дополнительные затраты нарасплавление шлаковой смеси, на перегрев с 1380-1400 одо 1500-1520 С,на восстановление железа из его окислов кремнием и углеродом), высоким Зругаром кремния, наличием перлита вструктуре металлической матрицы,что вызывает необходимость термической обработки отливок (Ферритиэирующий отжиг), повьппающей ихстоимость из-за дополнительныхзатрат энергоносителей. Кроме того,в разнотолщинных отливках сложногопрофиля Ферритизнрующий отжиг вызывает концентрацию напряжений,4 Овеличина которых сопоставима сэксплуатационными, что обуславливает неоднородность свойств в различных сечениях отливок и разруше-ние элементов изделий из них при ис" 15пытаниях. Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому эффекту является способ выплавки легированного Ферритиого чугуна 5 Осо сфероидальным графитом, включающий загрузку всего карбюризатора,шихты в виде губчатого железа,переплав ее и науглероживание, термовременную обработку полный слив 55металла из печи и обработку распла-,ва графитизирующими и глобуляризующими реагентами 12. ОбНедостатками известного способаявляются отделение агента повторногонауглероживания, как самого легкогокомпонента, шлаком от металла и снижение степени усвоения науглероживающего агента, возрастание времениего растворения в железе.В связи со снижением скоростирастворения науглероживающего агентаувеличивается размер графитовых включений, ухудшается. их форма, что,в конечном итоге, после ввода глобуляризаторов приводит к снижениюкачества металла, особенно пластических свойств, появлению."черныхпятен" и ухудшению качества литыхиэделий, Отсутствие конечной .присадки губчатого железа снижает Ферритизацию матрицы и увеличивает количество перлита необходима операция .отжига,Целью изобретения является получение ферритной структуры в литомсостоянии без Ферритизирующегоотжига, повышение однородности пластических свойств разнотолщинных литыхизделий.Поставленная цель достигается тем,что. при способе выплавки синтетического Ферритного чугуна, включающем загрузку всего карбюризатора,металлошихты в виде губчатого:железа,переплав ее и науглероживание, термовременную обработку, полный слив металла из печи и обработку расплава графитизирующими и глобуляризующими реагентами, на карбюризатор загружают 25-30%металлошихты и послеполного ее расплавления порционновводят металлошихту до 75-80%, затемперегревают расплав до 1370-1390 Си вводят оставшееся количествометаллошихты при поддержании указанной температуры.При этом губчатое железо вводятв виде сплющенных гранул.Губчатое железо, как весьма легкий материал (насыпная мас-,са1500 кг/м), предрасположено.к спеканию и образует в печи такназываемые "мосты", кроме того припереплаве. в индукционной печи неподготовленных гранул снижается скоростьплавления, 1 ак как низкая плотностьшихты обуславливает и низкий коэффициент мощности. Брикетирование губчатого железа повыпает насыпнуюмассу шихты до 4000 кг/м, однако706 4 При перегреве вьппе температуры равновесия кремнийвосстановительной реакции расплав очищается от суспензированных окислов, снижается содержание газов и происходит дораст ворение сиботаксических группировок графита, что повышает механические свойства металла в отливках. При на-., плавлении объема печи металлом по данному способу в расплаве содержит ся около 0,022 кремния и до 5 Х углерода, а температура равновесия кремнийвосстановительной реакции.1320.3 1122эта операция удорожает 1материалана 4-5 руб., а сплющивание, например,в вальцах при том же значении насыпной массы повьннает стоимость 1 тшихты только на 0,5-0,б руб, Послеполного .расплавления первой порциишихты карбюризатор покрывает поверхность расплава и -предохраняет .его отокисления кислородом атмосферы,при этом устраняются потери углерода. Порционная загрузка шихтыпредотвращает образование "мостов"из спекшегося материала.Снижение массы первой порции шихты менее 25% уменьшает величинуподводимой к садке мощности и удлиняет плавку в целом, увеличивая затраты электроэнергии. Увеличение массыпервой порции шихты более ЗОХ приво-дит к образованию "мосов" из спек-. .2 Ошегося материала, что вызывает неконтролируемый перегрев расплаваи повышенный йзнос .Футеровки, а также удлиняет плавку из-за необходимости обрушения мостов . 25При наплавлении менее 757. объематигля металлом увеличивается размерсиботаксических группировок графита, что ухудшает качество литогометалла. При превышении предела 803 ЗОот. объема тигля уменьшается Феррити-.зация матрицы, так как снижается масса последней порции шихты, что можетвызвать появление в структуре основы перлита, а это ухудшает пласти-.35ческие свойства металла,Термовременную обработку расплава,кремнийвосстановительной реакциина 50 С, ивыдержки при достигнутойотемпературе) проводят до ввода кремнийсодержащих реагентов, что снижаетрасход электроэнергии и сокращаетдлительность плавки,45 1340 С необходимая температура переоЭогрева 1370-1390 С.Ввод в расплав после термовременной обработки 20-253 губчатого железа и его растворение при достигнутой температуре Аерритизирует матрицу, а образующиеся в процессе растворения включения чистого железа и пустой породы кремнезема вызывают концентрационные и температурные Флуктуации,способствуя измельчению зерна матрицы и получению однородной структуры в различных сечениях отливки. Добавка 20-257 губчатого железаснижает переохлаждение расплаваи устраняет возникновение отбеленных участков, увеличивает массу плавкиза один технологический цикл, что повышает производительность печи и снижает расход электроэнергии. Ввод губчатого железа способствует также увеличению количества центров кристаллизации, продлевает и усили" вает эффект последующего модифицирования, препятствуя графитиэации и повьпнению дисперсности матрицы.Присадка кремнийсодержащих реагентов после ввода в расплав губчатого железа обеспечивает графитизацию чугуна, что повьппает. механические свой ства металла в отливках. П р и и е р. Чугун по предложенно му способу выплавляют в .условиях опытного производства в индукционной печи МГП(емкость тигля 150 кг), В качестве шихты используют сплющенные вальцами гранулы губчатого железа. На дно тигля загружают 7 кг карбюризатора и 40 кг сплющенных гранул губчатого железа. Плавку ведр при температуре расплава 1270-1300 С. После полного расплавления первой порции шихты догружают и проплавляют в тигле губ" чатое железо двумя порциями - 35 и 35 кг, после чего снимают шлак, перегревают расплав до 1380 С и вво".,Ф дят 35 кг губчатого .железа беэ снижения достигнутой температуры, после чего нрисаживают в, расплав 4 кг Ферросилиция ФС 75, При сливе;металла в ковш под струю вводят 3,7 кг комплексного модификатора ЖКМЕ - 5 Ва. Получают чугун следующего химического состава, мас.й С З,б, 51 2,8, Мь 0,06, 6 0,003, Р 0,035С-Н-Си М0,06. Выплавленным металлом за1122706 Составитель Е. НоткинРедактор И. Николайчук Техред О,Ващишина, КорректорЛеонтюк Заказ 8101/23 Тираж 539 ПодписноеВНИЙПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППН "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ливают трефовипные пробы, которыеподвергают мехаНическим испытаниям. Пластические свойства и их однородность выше в металле, выплавленному по предложенному способу, а по известному способу достижение требуемого удлинения (183) и структуры(не боле 27 перлита) без ферритизирующего отжига практически невозможно, Кроме того, по предложенномуспособу (в пересчете на 1 т расплава)длительность плавки снижается наО,Я ч, расход электроэнергии уменьшается на 230 кВт/ч, а расход кремнийсодержащих реагентов снижается на 8,