Способ обработки расплава в камере-автоклаве

(19 1)5 С 21 0 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ И ое производстперед вводом и/или РЗМ, на юлозосодержа- определяемом. из соотношения Р еский ко внутренЧковш авление , К - со- содержамасса ла, кг. 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Научно-производственное объединение специальных способов литья (72) Ю.И.Сенкевич, Я.В.Булаевский, В.И.Лысак, Г.Б.Шамес, М.И.Вайнер и А.Е.Маленберг(56) Справочник по чугунному литью./Под редакцией Н.Г,Гиршовича.- Л.: Машиностроение, 1978, с.248 - 249.Авторское свидетельство СССР М 827556, кл. С 21 С 1/10, 1979, (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ РАСПЛАВА В КАМЕРЕ-АВТОКЛАВ Е Изобретение относится к литейному производству, в частности к технологии обработки расплава модифицирующими присадками в камере-автоклаве, например, для получения высокопрочного чугуна.Известен способ обработки чугуна магнием в камере-автоклаве, включающий установку ковша с жидким чугуном в камере-автоклаве, создание в камере избыточного давления, ввод магния на поверхность металла и их перемешивание специальным перемешивателем. Недостатком этого способа является высокий расход присадки магния, вызванный преимущественно окислением последнего кислородом из воздуха, находящегося в камере-автоклаве.Наиболее близким к предлагаемому является способ модифицирования чугуна магнием; заключающийся в установке ков(57) Использование: литейн во. Сущность изобретения: присадки, содержащий ЩЗМ зеркало металла вводят целл щий материал в количестве,где а = 0,0012 - 0,0016 - эмпирич эффициент мас.ф 6 м, Чкм - объем ней полости камеры - автоклава, м объем ковша с расплавом,м; Р -3, воздуха в камере-автоклаве, кг/м держание целлюлозы в целлюлозо щем материале, мас., в целлюлозосодержащего материе табл. ша с жидким чугуном в камеру-автоклав, создании в автоклаве избыточного давления сжатым воздухом, вводе на поверхность металла вначале флюса, образующего шлак, удельный вес которого меньше удельного веса магния, а затем присадки магния. Указанный способ, выбранный в качестве прототипа, также обладает рядом недостатков. К этим относятся повышенный расход присадки (магния) того что кислород воздуха, находящегося в камере-автоклаее под избыточным давлением, все же имеет возможность контактировать с расплавленным магнием при перемешивании расплава перемешивателем, когда сплошноеть шлакового покрова нарушаетсяС учетом того, что при модифицировании в камере-автоклаве воздух находится под давлением 4 - 6 атм, достаточно большое количество кислородаокиСляет значи- автокл химического тельную часть магния что приводит к его повышенному расходу.Наличие большого количества ( 0,2% от масса расплава в ковше) активного флюса, в качестве которого используется карналлит, содержащий 40% МдС 12,45% КС до 8% МаС 1 и СаС 2, ост, - МоО, способствует быстрой коррозии металлического перемешивателя, что приводит к снижению стойкости последнего.К недостаткам известного способа относятся также повышенное газовыделение на рабочем месте при скачивании из ковша шлака, содержащего большое количество хлоридов.Таким образом основными недостатками известного способа являются: повышенный расход присадки (магния) и низкая стойкость перемешивателя.Цель изобретения - снижение расхода присадки и повышение стойкости перемеши.вателя.Указанные цели достигаются за счет того, что в способе обработки расплава в камере=автоклаве, модифицирующей присадкой, содержащей щелочноземел ьные и/или редкоземельные металлы, включающем установку ковша с расплавом в камеру-автоклав, создание в нем избыточного давления сжатым воздухом, ввод присадки и перемешивание ее с расплавом, перед вводом присадки на зеркало металла вводят целлюлозосодержащий материал в количестве, определяемом из соотношения: где а = 0,012 - 0,0016 - эм ческий коэффициент, мас.% м ";Чкам - объем внутренне алости камеры-автоклава, м;1/ковш - объем ковша, м;3,Р- давление воздуха в камере аве, кг/мК - содержание целлюлозы в целлюлозосодержащем материале, мас.%.щ - масса целлюлозосодержащего материала, кг,Введение на зеркало металла передвводом присадки, содержащей щелочноземельные и/или редкоземельные металлы,целлюлозосодержащего материала позволяет связать кислород воздуха, находящегося в камере-автоклаве,Имеет место реакция окисления целлюлозы;(-СбН 1 о 05)п + 02 Н 20+ С 02+ 15 20 25 30 35 40 Таким образом, при последующем введении присадки, содержащей щелочноземельные и/или редкоземельные металлы, усвоение присадки, например, магния, существенно повышается из-за отсутствия кислорода в объеме камеры, что позволяет существенно снизить расход присадки. Это проявляется как по сравнению с автоклавным процессом, описанным в аналоге, так и по сравнению с прототипом, где наблюдается повышенный расход присадки за счет окисления магния кислородом воздуха,Кроме того, введение целлюлозосодержащего материала перед вводом присадки приводит к сгоранию целлюлозосодержащего материала перед тем, как перемешиватель опускается в расплав. При этом перемешиватель покрывается образующимся при сгорании целлюлозы слоем копоти (углерода), что повышает стойкость перемешивателя при контакте с металлом. Особенно повышается стойкость перемешивателя по сравнению с прототипом, поскольку отсутствует коррозия в расплаве активных солей, образующихся при введении флюса.Определение необходимой массы целлюлозосодержащего материала по приведенной выше эмпирической формуле позволяет ввести этот материал в количестве, обеспечивающем максимальную степень усвоения магния расплавом и, следовательно, минимальный расход присадки.Интервал (0,0012 - 0,0016) мас.% м значений эмпирического коэффициента, "а", учитывающего влияние ряда технологических факторов, определен экспериментальным путем.При значениях эмпирического коэффициента "а" ниже нижнего значения расход магния повышается за счет снижения степени его усвоения расплавом, что происходит ввиду окисления магния кислородом воздуха, который предварительно не весь поступает во взаимодействие с целлюлозой.При значениях эмпирического коэффициента "а", больших верхнего предела, количество целлюлозосодержащего материала возрастает сверх необходимого, что не оправдано экономически, а усвоение магния снижается за счет того; что"часть его попадает в шлак, образующийся в большом количестве за счет йеокисленной целлюлозы, Это приводит к некоторому увеличению расхода модификатора. П р и м е р. Исходныйсостава, мас.%:5 1765182 6 А -1 0 35 тветственно, вводи- точное содержание ссе чугуна;тственно, начальное серы, т.е. ее содер ицирования, мас.%: гДе МЯввед, М 9 дост соо мое количество и оста магния в чугуне, % к маЗнач Якон СООТВЕ и конечное содержание жание до и после модиф где а = 0,0012 - 0,001 эффициент, мас.%;Чкам - объем внутр ры-автоклава, мз;Чковш - объем ковш Р - авление возду магния опля обеспея в чугуне 45 эмпирический коней полости камес расплавом,м; в камере-автоклалю ма 3,45-3,70 С; 2,25-2,60 33; 0,61-0,78 Мп;0,020- 0,026 3; 0,061 -0,064 Р выплавляли в индукционных печах ИЧТ,5 промышленной частоты, выпускали в ковш вмест, 23 0 кг и обрабатывали 0,16% (чистого магния) в 5 камере-автоклаве мод. 99111 М, При осуществлении способа по прототипу перед введением магния на зеркало металла вводили 0,2% карналлита. При осуществлении заявляемого способа перед введением магния 10 вводили целлюлозосодержащий материал, в качестве которого использовали древесные опилки - отходы модельного производства - в количестве, определяемом по заявляемой Формуле при заявляемых, а так же выходящих за границы значениях эмпирического коэффициента.Во всех случаях отбирали пробы на химический анализ до и после обработки чугуна. 20Эксперименты проводили по каждому варианту до выхода из строя перемешивателя, фиксируя количество циклов модифицирования до выхода из строя перемешивателя. Фиксировали также 25 внешние проявления при извлечении ковша и снятии шлака (дыма- и газовыделения).По результатам химического анализа чугуна до и после модифицирования определяли степень усвоения магния (А%) по 30 формуле С учетом степени усвоенияределяли его расчетный расход дчения его остаточного содержани0,05 мас.%.В таблице приведены усредненные данные по химическому составу чугуна содержание серы до и после модифицирования (Янач и Якон) остаточное содержание магния (Мц ост) СтепЕнь УСвоениЯ магниЯ (А) Расчетная величина расхода присадки магния для обеспечения получения в отливках остаточного содержания 0,05% магния, данные по сроку службы перемешивателя, а также фиксируемые проявления (наличие газовыделения) при снятии шлака и транспортировке ковша,Указанные данные приведены в для известного способа (по прототипу) и для заявляемого способа при различных в т.ч. и выходящих за заявляемые границы, значениях эмпирического коэффициента "а".Из приведенных данных следует, что использование заявленного способа позволяет повысить остаточное содержание магния, степень усвоения магния, увеличить срок службы перемешивателя, снизить расход присадки магния, При этом газовыделение из ковша в отличие от прототипа отсутствует.Использование предлагаемого изобретения позволит за счет снижения расхода магния, увеличения срока службы перемешивателя получить зкономический эффект 2,4 руб. на 1 т годного литья. Кроме того, улучшаются условия труда.формула изобретения Способ обработки расплава в камереавтоклаве модифицирующей присадкой, содержащей щелочноземельные и/или редкоземельные металлы, включающий установку ковша с расплавом в камеру-автоклав, создание в нем избыточного давления воздухом, ввод присадки и перемешивание ее с расплавом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения расхода присадки и повышения стойкости перемешивателя, перед вводом присадки на зеркало металла вводят целлюлозосодержащий материал в количестве, определяемом из выражения е, кг/м; К - содержание целлюлозы восодержащем материале, мас,%; в - масса целлюлозосодержаериала;кг.1765182 ееиегазолений езультаты химическоганализа, мас.2 Неличина вводиных добавок, кг Степеньусвоения ариант Срокслужбы де неремевивателя мо.дифицир Нзщ арналиа питиисоде ржащиимате риал г а зевотныйпрото.ип) 45 32,20 0,16 0,01 0,0 Предлвг мый (зы ходящтдгран зацы) 020 0,013 0,058 39 50 0010 Отсу длаг 0,75 0,025 0014 0,082 56,40 00 0,86 025 0016 0,087 58,75 0,0 1,00 0,026 0,018 0,071 50,00 01 0,001 28 32 33 о же о ме То же 0,001 0,001 йредлагаеайвыхо"дящий заграницы 026 0,0 О 0,112 3,0 3 4 Составитель В.ПивоварТехред М.Моргентал Корректор Л.Лук Редактор А,Егоров Ти аж Подписное Заказ 3353 ираж т ниям и отк ытиям при ГКНТ СС ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и р 113035, Москва, 7 К, Раушская наб., 4/5