Способ получения чугуна

/иага,ИСАНИЕ ТЕНИЯ ий инский риь бов ных ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(46) 23.01,90. Бюл. В 3 (7) Белорусский политехническ ститут и Уральский политехниче институт им, С.И.Кирова (72) С.Н. Леках, Ю.П. Белый, Л.Л. Счисленок, В.В. Терентьев, В.А. Никоненков, АН. Гусев и В.П. Василенко(56) Авторское свидетельство СССР У 624921, кл. С 21 С 1/00, 1977.Авторское свидетельство СССР Мф 1359305, кл. С 21 С 1/00, 1985 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЧУГУНА (57) Изобретение относится к мета лургии и может быть использовано производстве чугунных отливок. Це изобретения - получение равномерной твердости в тонкостенных отлив Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке спосополучения чугуна для тонкостенотливок - поршневых колец.Цель изобретения - получение равномерной твердости в тонкостенных отливках, снижение себестоимости чугуна при сохранении уровня механиче" ских свойств.Использование в шихте углеродистого полупродукта, чистого по содержанию кремния и марганцавзамей традиционных доменных чугунов позволяет полностью использовать образующийся собственный легированный возврат. ках, снижение себестоимости чугуна при сохранении уровня механических свойств, Предложенный способ получения чугуна включает загрузку в плавильный агрегат передельного чугуна, углеродистого полупродукта и собственного возврата, перегрев расплава до 1580-1650 С, модифицирование расплава лигатурой, содержащей редкоземельные элементы на 1-й стадии, и Ферросилицием - на 2-й. Использование в качестве компонента шихты углеродистого полупродукта (О ) 3,57, Бх, Ип, Сг и до 7 0,17, Т до 0,032 и Ре - остальное) в количестве 5- , ЗОБ от массы шихты, ввод в расплав РЗМ цериевой группы и простратизирующее модифицирование ферросилицием позволяют получить равномерную твердость в различных сечениях отливок. 2 э.п.ф-лы, 2 табл. При этом снижается расчетная добавка легирующих элементов и эа счет более однородного распределения основной части легирующих элементов в собственном возврате по сравнению с высокопроцентными тугоплавкими ферросплавами никеля, ванадия, хрома и молибдена облегчается получение микрооднородного по легирующим элементами жидкого чугуна. Это имеет решающее значение для получения в особо тонкостенных отливках однородной твердости и структуры.Углеродистый полупродукт, содержащий 9 Ж: углерод 3, 5-4, 5, кремний 0,02 15376920,1, марганец 0,02-01, хром 0,02- 0,1, ванадий 0,02-0,1, титан 0,01- О,1;железо остальное, получают при переработке ванадийсодержащих титано 5 магнетитовых руд на феррованадий путем продувки воздухом (кислородом) в конвертере переделъного ванадиевого чугуна при низких температурах с присадкой окислителя - охладителя (агло мерата). Режим продувки обеспечивает максимальную степень окисления кремния и деванацию Полученный углеродистый полугродукт в основном используется для дальнейшего передела 15 в сталь при мартеновской плавке.Составы углеродистого полупродукта, зависящие от режима продувки, приведены в табл,1 .Наиболее оптимальным для предлага емого способа выплавки является состав 2, содержащий,%; углерод 3,5" ,4,5, кремний 0,02-0,1, марганец 0,02- 0,1, Наличие в его составе 0,02-0,1% хрома, 0,02-0,1% ванадия и 0,01-0,1% 25. титана в значительной степени обеспечивает требуемый уровень легирования чугуна указанными элементами.Вместе с тем, вследствие своей природы получения он дополнительно насы щен газами (кислород и азот), что не обеспечивает требуемого качества отливок. Поэтому предусмотрен предварительный перегрев расплава, полученный на основе углеродистого полупродукта и собственного возврата доо1580-1650 С, который обеспечивает высокую микрооднородность расплава, полное растворение и равномерное распределение легирующих элементов по 40 объему расплава, Активное кипение расплава способствует удалению крупных неметаллических включений и растворению.дисперсных частиц. Это создает благоприятную ситуацию для восприятия последующего двухстадийного модифицирования, Измерение активностирастворенного кислорого (О 0) показало, что при предварительном перегреве до 1580-1650 С а составляет (4 фо 56)10 и резко снижается до (1,5-Ф2)10 за счет ввода активных элементов (РЗМ) при первой стадии модиФицирования выше температуры равнове,сия тигельной реакции. Для чугунов55 из которых изготавливают поршневые кольца, температура равновесия тигельной реакции составляет 1360- 1400 С, Многократнь переплав собственного возврата снижает восприимчивость расплава к последующему модифицированию. Применение угле родистого полупродукта в совокупности с дополнительным перегревом до предложенного диапазона температур позволяет повысить восприимчивость к последующему двухстадийному модифицированко,Нижний предел температуры перегрева (1 580 оС) необходим для достижения требуемой однородности расплава и активности кислорода при использовании шихты на базе углеродистого полупродукта, Выше верхнего предела (1650 С) данный эффект не прирастает, однако, возрастает угар углерода, увеличиваются энергозатра.ты, износ Футеровки печей;Последующая двойная обработки (выше и ниже температур равновесия тигельной реакции) обеспечивает высокий графитизирующий эффект. Пределы ввода углеродистого полупродукта определяются выходом годного при литье поршневых колец (нижний предел 1-10), а также повышенным расходом кремния и других ферросплавов (верхний предел 1-.5).Испытания проводят при плавке чугуна, содержащего,%: С 3,5-3,8, 8 2,3-28, Мп 0,5-0,8, Сг 0,2-0,4; И 1 индукционной печи емкостью 40 кг.Способ осуществляют следующим образом. В индукционную печь загружают ших" товые материалы, состоящие из углеродистого полупродукта литейного чугуна и возврата собственного производства в определенном отношении, Расплав перегревают до 1580-1650 С, вводят при данной температуре тугоплавкие легирующие присадки: ферромолибден - 50% молибдена, феррохром " 75% хрома, ферромарганец - 75% марганца, феррованадий - 55% ванадия. Далее расплав подстуживают до темпеРатуры первой стадии модифицированин, переливают при 1460 С в промежуточный ковш, в котором обрабатывают 0,05%-ным комплексным модиФикатором, содержащж 30% РЗМ (цериевой группы), 5% бария, 1% стронция, подстуживают до температуры второй стадии (1 380 С) и при переливе в разливочный ковш вводят 0,5%:5ферросилиция (фС). Далее производят заливку форм.Заливают специальные пробы сечечением 44 мм, длиной 1 ОО мм в сырые формы через один торцовый питатель . Такая проба позволяет имитировать условия изготовлейиятонкостенных отливок тица поршневых колец. Исследуют микроструктуру и оп ределяют разброс значений твердости по длине образца в пяти точках по 10 образцам.Свойства чугуна, полученные по предлагаемому и известному способам, 15 представлены в табл.2.Как следует из приведенных данных, предлагаемый способ получения чугуна позволяет благодаря использовачию в качестве компонента шихты углеродистого полупродукта перегрева расплава перед модифицированием получить равномерную твердость в различных сечениях поршневых колец, снизить себестоимость 1 т чугуна.25 15376 о 2 1. Способ получения чугуна, пре"имущественно для заготовок поршне;Таблица 1 Содержание кихты, Х Способ Собс Полупродукт уг- лероди- стый ЛитейПере- дель 11 стадия 1 стадия Перегрев енн оэв ун чуг 136 460М 1480 . 1 70,0 5,0 1580 1460 70,0 15,0 1620 1460 70,0 30,0 1650 1460 0 50,0 Известный Предлагае мый 1 1380 1380 1380 0 обу в качестве модификатора исполь"мас.Х: РЗИ 30; Ва 5; Вг 1; Ях и Реь м формула изобретения и и е. Согласно известному сп эуют сплав, содержащий, остальное,вых колец, включающий загрузку шихты в плавильный агрегат, доводку расплава до заданной температуры, модифицирование расплава церийсодержащим веществом на первой стадии и кремнийсодержащим веществом на второй стадии, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью получения равномерной твердости в поршневых кольцах, снижения себестоимости чугуна, в шихту вводят 5- /ЗОБ углеродистого полупродукта, а расплав перед модифицированием перегревают до 1580-1650 С. 2, Способ по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что углеродистый полупродукт содержит ингредиенты в следующем соотношении, мас,7:Углерод 3,5-4,5 Кремний 0,02-0,10 Марганец 0,02-0,10 Хром 0,02-0,10 Ванадий 0,02-0,10 Титан 0,02-0,10 Железо Остальное . 3. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве кремнийсодержащего вещества используют Ферросилиций. оТемпература модифицирования, С,1537692 таблица 2 Снижение себестои Свойства Способ НВ 1 ча к сиПреде проч н овнь тбел,льйвбросНРВ у замка у диаметьца оль ца Изве 4 45 6 34,5 5,0 0500 1000 9800 4 3 2,0 3,5 оставитель Н, Косторной Техред Л,Сердокова Корректор И.Пожо Ред ктор Н,Рог Тираж 501ета по иэобра, Ж, Рау Заказ 282 Подп ное ВНИИПИ ытиям при ГКНТ СССР 4/5 осударственного хамит 113035, Москв