Модификатор для чугуна

(54) МОЛИФИК (57) Изобретметаллургии, лам для моди разования пр воения кремния из ферросилиция приоплавке цугуна не превышает 70-754,цто э кономицес ки нец елесообра зноПоэтому использование в качествемодификатора дорогостоящего и дефицитного электропецного ферросилицияйриводит к увеличению себестоимости чугуна,Целью изобретения является снижение стоимости и повышение эффективности модифицирования.Поставленная цель достигается.тем, цто в брикете модификатора используются металлокремнистые отходыкпроизводства синтетического литеино-,Изобретение относится к.черной металлургии, в частности к материалам для модифицирования и шлакообразова" ния при плавке чугуна.Известны составы модификаторов, при" меняемых в литейном производстве, на основе кремния и его соединений. Однако они недостаточно эффективны в устранении отбела чугунных отливок и относительно дорогостоящие.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному является модифицирование ферросилицием. Однако степень усГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПо ИЗОБРЕТЕНИЯМ И СЧНРЫТИЯМПРИ ЖНТ СССР(56) Справочник поПод ред. Н,Г. Гиршостроение, 1978, с.Авторское свидетИ 138843", кл. С 21 ТОР ДЛЯ ЧУГУНАние относится к черной в частности к материаицирования и шлакооб-плавке чугуна. Целью изобретения является снижение стоймости и повышение эффективности модифицирования. Модификатор для чугуна ввиде брикета содержит, мас.у: металлокремнистые отходы производства синтетического чугуна следующего состава, мас.ур: металлический кремний 1520, карбид кремния 3-7; двуокись кремния 1-3; углерод (свободный) 15-26,железо (металлическое) остальное, вколичестве 80-85 и связующее 15-20 ввиде смеси из 10-201 алюмината натрия и 80-90 ур молотого силикатного щелочного стекла. Применение модификатора позволяет повысить в чугуне предел прочности при растяжении на 5- а103, предел текучести на 2-63 и увелицить твердость, цугуив 10-15, в твк- Яже снизить стоимость модифицирования.2 табл.го чугуна и связующего при следующем соотношении компонентов, мас.4:Иеталлокремнистыеотходы производст 5ва синтетическоголитейного чугуна 88-95Связующее 15-20Химический состав металлокремнис - тых отходов: 81 мег 15-20%; 81 С 3-7%; 10 ВО 1-3%; С ь, 15-20%; Ре остальное. Связующее содержит. "алюминат натрия (ИаА 10) 10-204; молотое силикатное щелочное стекло 80-904.Иеталлокремнистые отходы образуют ся при выплавке синтетического литейного чугуна за счет разности удельных весов кускового Ферросилиция (при присадке его на канаву) и жидкого чугуна, При этом низкая удельная поверхность кусков Ферросилиция приводит к удлинения процесса его раст" варения и снижает эффективность использования несмотря на применение таких сложных механических средств, 25 как мешалки, перегородки желобов и другихПри подаче ферросилиция на канаву в чугуновозном ковше на поверхности расплава чугуна образуется тугоплавкая корка, состояцая из запутанного чугуна, нерастворенного Ферросилиция, графита.и др., представляющая л собой металлокремнистые отходы производства синтетического литейного чугуна, которые и предлагается использовать Количество образующейся корки при подаче ферросилиция в ковш составляет 0,4-2,0. от веса выплавленного синтетического чугуна, В дальнейшем металлокремнистые отходы нап 40 равляются в шлаковый отвал и больше нигде не используются.Использование металлокремнистых отходов в составе брикета шлакообразующей модифицирующей смеси позволяет расширить металлургические возможности плавки цугуна за счет наличия в них соединений углерода и кремния в виде карбида кремния, Положи-, тельный эффект достигается темчто5 О имеющийся в составе металлокремнистых отходов кремний и его соединения воздействуют не только на кинетику кристаллизации графита, но и первичного аустенита, а также способствуют формированию тонких и разобщенных дендритов аустенита. Карбид кремния легко разлагается во время и после затвердевания (так называемый "самоотжиг"),что может привести к образованию шаровидного графита.Находящийся в металлокремнистыхотходах угелерод (свободный) такжеспособствует формированию микроструктуры чугуна и может способствоватьустранению отбела без особого влияния на механические свойства чугуна.Алюминат натрия (МаА 10) и молотое силикатное щелочное стекло содержащее, мас.Ф: ЯОд 71,2-72; СаО 6,89,1; МаО 13,8-15,2; МдО 3, 15-4,0;А 100,91-1,9; ГеО 0,08-0,15, выполняют функцию связующего. Крометого, содержащаяся в силикатном щелочном стекле двуокись кремния, являясь дополнительными центрами кристаллизации, способствует измельчениюструктуры чугуна, а окислы щелочныхи щелочно-земельных металлов способствуют значительному разжижению шлаКоличество компонентов модификатора (металлокремнистых отходов и связу-;ющих) взято с таким расчетом, чтобыбыли получены не только хорошие механические свойства выплавляемых чугунов, но и достаточная прочность модиФицирующих брикетов, При уменьшенииколичества связующего менее 15 ь резко снижается прочность брикета, ухудшается модифицирующий эффект, а следовательно, и механические свойствачугуна. При увеличении количествасвязующего более 20 ь прочность брикета остается прежней, но модифицирующий эффект, а следовательно, и механические свойства чугуна ухудшаются .В свою очередь связующее, содержащее менее 15 ь и более 901. молотогосиликатного щелочного стекла, не выполняет основных функций - прочностьбрикетов модификатора падает,Рациональные температуры, прикоторых следует вводить модификатор,определяются температурой равновесияреакции восстановления кремния углеродом. Ввод предлагаемого брикетаосуществляют при температурах, меньше температуры равновесия для данного чугуна, При этом активно окисляется кремний модификатора, окислы которого и являются дополнительными.центрами графитизации наряду с имею.щимися уже в модификаторе двуокисикремния,1715854 цемов - Ч моотнНЕ моД Расход брикетов определяется, исходя из заданного увеличения содержания кремния в чугуне в количестве 0,82, 04 от веса загружаемой шихты. Приподаче модификатора менее 0,8 отвеса шихты происходит неравномерноераспределение кремния и его соедине,ний в чугуне из-за малого количества модифицированного брикета, Увеличение расхода брикета более 2, 04 отвеса шихты нецелесообразно, так какприводит к увеличению содержания углерода в чугуне,Отливки, модифицированные брикетами, имеют излом мелкозернистый,.однородный и равномерный по всему сечению,В отличие от модифицирования чугуна ферросилицием, где количество20феррита в.металлической матрице 5-10модифицирование предлагаемым модификатором позволяет сократить количест.во Феррита до 3-6 при одновременномповышении дисперсности перлита.25Усваиваемость кремния расплавомпри использовании предложенных брикетов составляет: при выплавке в вагранке 30-404; при плавке в индукционной печи 45-604; при добавке в разли ЗОвочный ковш 15-204.Брикет изготавливают следующимобразом.Иеталлокремнистые отходы дробятдо Фракции менее 5 мм и очищают ее 35от графитовой спели воздушной сепарацией или другим методом. Готовят свя"зующее, для чего силикатное щелочное стекло измельчают до удельной поверхности 3000-5000 см/г, растворяют водным раствором алюмината натрия.Связующее тщательно перемешивают сизмельченными металлокремнистымиотходами. Затем из приготовленнойтаким образом смеси Формуют изделия45и подвергают их тепловлажностной обработке в автоклаве при давлении 0,41,6 ИПа по режиму 2 + 6 + 3 ч. Брике"ты готовят диаметром 100 мм и высотой 50 мм.50Проведенные исследования по модиФицированию чугуна брикетами шлакообразующей модифицирующей смеси показа"ли, что они способны предотвратитьотбел и обеспечить однородность .55структуры и свойств чугуна,П р и м е р. В индукционной тигельнай печи типа ИСТ,06 выплавля 6ют чугун следующего химического состава; С 7.,94.0,27; Бх 1,754-0,17.; Мп 0,64-0,087; Р 0,07+0,0053; Б 0,041 +0,006/, После изготовления брикетов их подвергали испытанию на удар и на сжатие, Прочность на удар определяют по количеству сбрасываний с высоты 2 м на чугунную плиту до разрушения брикета .Брикеты и ФС-,75 вводят в ковш после заполнения металлом 1/5 их объема при 1450 С. Эффект модифицирования оценивают по величине отбела на клиновидной пробе размером 11 050 х 20 мм (заливаемой в форму из стержневой смеси с металлической плитой).Для определения жидкотекучести чугуна заливают спиральную пробу сечением 6 Х 6 мм в Форму из стержневой смеси, Объемную усадку оценивают по конусной пробе и рассчитывают по формуле: Состав, механические свойства брикета приведены в табл,1.Как видно из табл.1, наилучшимисвойствами обладают брикеты 3, 4, 5,которые имеют большую прочность.Эффект модифицирования, кроме того, определяют по процности при растяжении и твердости чугуна. Для контрольного распределения твердости посечению отливки заливают ступенчатыепробы со ступенями толщиной 10, 20,40, 60 мм. Для выплавленных чугуновтакже определяют жидкотекучесть (5)и усадку (Чот, ), .Мимический состав, механическиесвойства, жидкотекуцесть и усадкавыплавляемых чугунов приведены втабл. 7Как видно из табл.2 наилучшимисвойствами также обладают чугуны,полученные с использованием брикетов3, 4, 5. Эти чугуны, по сравнениес чугунами модиФицированными ФС,обладают при незначительно большейобъемной усадке лучшими механически"ми свойствами (большим пределом процности при растяжении, более равномерной твердостью по всему сечению образца), большей жидкотекуцестью именьшим содержанием вредного Фосфо"ра,1715854 Технико-экономический эФФект от использования предлагаемого изобретения заключается в замене дорогостоящих и деФицитных модиФикаторов более дешевым брикетом шлакообразующей модиФицирующей смеси, в улучшении модифицирующего эФФекта и составит от 4 до 6 руб, на 1 т выплавляемых чугунов. 10 Формула,и зобрет енияМодиФикатор для чугуна, содержащий металлокремнистые отходы производства синтетического чугуна следующего состава, мас.3: 8410 15-20, ВС 80-85 15 "20 Таблица Состав брикета, мас.Прочность брикета БРИКЕ 1 Связующее на сжатие,МПана удар,кол-восбрасыванийдо разрушения Металлокремнистые отсиликат-Всеалюмина тнатрия1 го ное щелочное стекло 3 4 5 3 2 21,5 13, 20,4 24,9 21,9 15,9 9,3 85 21 91 20 90 20 85 18 80 15 79 15 85 14 15 9 10 15 20 21 15 9 80 80 82 85 85 86 Таблица 2 Химический состав, мас.т Механические свойства Иидкотекучесть,мм Усадкаотн ф Чугун НВ. ед С Я 1 ПрочМпа 1 О 20 40 60 Исходныйнемодифицированиый 29 1 75 о 6 о 065 о 04 го 5 364 286 241 187 600 Модифи цироеанный бри"кетамиФС305 266 228 207 600 5,7 318 281 235 220 605 59 309 270 240 205 615 5,9 298 278 247 215 615 5,9 296 270 241 210 620 6,0 295 272 242 212 620 5,9 321 278 243 204 620 5,9 330 282 240 201 615 6 О 0,04 235 0,04 гзо О, 04 220 0,04 245 О, 04 242 0,04 240 0,04 220 0,04 215 2,95 1,80 О, 065 О, 069 0,070 0,064 0,063 0,063 О, 067 О, р 68 0,60,6 О,б 0,6 0,6 0,6 о,б 1,82 1,81 1,82 1,82 1,82 1,80 1,78 2,95 2,95 2,95 2,96 2,96 2,93 ФС1 2 3 4 5 6 7 3-7, 510 1-3, Ссвоб 15-26, Ревет остальное, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения стоимости и повышения эФфективности модифицирования, он дополнительно содержит связующее в виде смеси из 10-204 алюмината натрия и 80-90 молотого силикатного щелочного стекла при следующем соотношении компонентов, мас.В:Металлокремнистые отходыпроизводствасинтетического чугунаСвязующее