Способ обработки чугуна магнийсодержащими лигатурами

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 ц 5 С 21 С 1 1 ИСА ЗОБРЕТЕН ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Высокопрочный чугун с шаровиднымграфитом, Киев; Наукова Думка, 1974, с, 24.Захарче гко Э. В, и др. Отливки из чугунас шаровидным и вермикулярным графитом,Киев: Наукова думка, 1986, с. 80-83,Изобретение относится к литейному производству, в частности к производству отливок из высокопрочного чугуна с шаровидным м графитом.Известен способ обработки чугуна м нийсодержащими лиГатурами, Включающ заливку чугуна в ковш через отверстие в футерованной емкости, расположенной над ковшом.Недостатком данного способа является высокий расход лигатуры за счет недостаточной ее растворимости в чугуне,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ обработки чугуна магнийсодержащими лигатурами, включающий заливку чугуна череЗ крышку-чашу в ковш, в реагентной камере которого размещена мелкокусковая магний- содержащая лигатура. Выпуск чугуна из ковша производится через отверстие в той жевввво аг- ий ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ О 5 РАВОТКИ ЧУГУНД МДГН ИЙ СОДЕ РЖАЦИ МИ Л И ГАТУ РАМИ (57) Область применения, производство отливок из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Сущность, способ обработки чугуна Мц-содержащими лигатурами в закрытом ковше заключается в отводе продуктов реакции между жидким чу.уном и лигатурой из полости ковша через отверстие, выполненное в стенке ковша при отношении объемных скоростей отводимых газов и подаваемогс в ковш жидкого чугуна, равном (10-30):1, Предложенный способ обеспечивает экономию 0,3-0,5 лигатуры при сохранении уровня механических свойств получаемого чугуна. 1 табл 2 ил,чаше, В ковшах со стациочарнои крышкои для ввода магниевой лигатуры в полость ковша и сброса избытка давлениг предусмотрено специальное отверстие в крышке, При этом способе отсутствует пироэффект, предотвращается излишнее окисление магния, в результате чего усвоение магния повышается до 600.Однако газообразные продукты реакции, скапливаясь между зеркалом металла и крышкой ковша, существенно повышают давление в рассматриваемом объеме, что приводит к увеличению газонасыщенности продуктами реакции поверхностных слоев металла, Пока давление над зеркалом металла несколько ниже упругости паров магния при температуре чугуна, процесс испарения магния протекает спокойно, но с достаточно интенсивным перемешиванием металла, являющимся обязательным условием эффективного модифицирования, В процессе наполнения ковша полость между зеркалом металла и крышкой уменьшается, давление в ней повышается, интенсивность перемешивания падает, Если давление в рассматриваемой полости превысит упругость паров магния, то магний в жидком состоянии всплывает на поверхность чугуна, практически не оказывая модифицирующего воздействия на обрабатываемый металл,В ковшах со стационарной крышкой, в которой предусмотрено отверстие для сброса избыточного давления, также не представляется возможность обеспечить оптимальное давление по причине инерционности клапанов избыточного давления, из-за которой отклонение давления от номинального составляет около 30%, В результате падает растворимость лигатуры в чугуне, что приводит к увеличению расхода лигатуры,Целью изобретения является уменьшение расхода лигатуры для модифицированиячугуна при сохранении уровня его механических свойств,Сущность изобретения заключается в том, что загрузку лигатуры в ковш осуществляют с обеспечением ее изоляции от жидкого чугуна в начальный период ее заливки, а отвод продуктов реакции из полости ковша осуществляют через отверстие, выполненное встенке ковша при соотношении объемных скоростей отводимых газов (Чгаэ) и подаваемого в ковш жидкого чугуна (Чж,ч,), равном (10 - 30),1,Ка фиг. 1 представлена схема осуществления предлагаемого способа обработки чугуна, которая включает литниковую чашу 1, крышку-опоку 2.заливочное отверстие 3, ковш 4, газоотводящее отверстие 5 в стенке .ковша, газоотводящий трубопровод 6, уровень 7 металла в заполненном ковше, скрап 8, лигатуру 9, перегородку 10.Предлагаемый способ обработки чугуна магнийсодержащими лигатурами осуществляют следующим образом,В подогретый ковш 4 загружают магниевую лигатуру 9, которую сверху нагружают стальным скрапом 8. Ковш 4 накрывают крышкой 2 с литниковой чашей 1 и подают к плавильному агрегату(не показан), Отверстие 5 в стенке ковша 4 соединяют с газоотводящим трубопроводом 6 и заполняют литниковую чашу 1 чугуном из плавильного агрегата. Через заливочное отверстие 3 жидкий чугун попадает на дно ковша 4 между боковой стенкой и перегородкой 10, отделяющей лигатуру 9 от жидкого чугуна в10 начальный период заполнения ковша 4, чемобеспечивается ее изоляция.Когда уровень металла станет выше перегородки 10, начинается реакция между лигатурой и жидким чугуном, Газообразныепродукты реакции, накапливаясь между зеркалом металла и крышкой 2, создают избыточное давление, под действием которого устремляются в отверстие 5 и далее по трубопроводу в вентиляционную систему, Диаметры вентиляционного 5 и заливочного3 отверстий обеспечивают соотношениеобъемных скоростей отводимых газов и подаваемого в ковш жидкого чугуна, равное(10-30):1, при котором наблюдается минимальный расход лигатуры,Предлагаемый и известный способы обработки чугуна магниевой лигатурой былиопробованы на Макеевском труболитейном20 заводе им. Куйбышева при отливке труб диаметром 150 мм и длиной 6 м. Чугун с химическим составом С 3,6-3,7%, Я 1,9-2,1%, Мп0,1-0,2%, Р 0,08-0,10%, Я 0,09-0,10% выплавляли в вагранке с производительно 25 стью 30 т в час. Температура чугуна нажелобе вагранки составляла 1390-1400 С,Модифицирование чугуна массой 2,2-2,4 тпроизводили в стаканном ковше лигатуройф СМг 7 (ТУ 14-5-134-86). Химический состав30 лигатуры,%: М 9 7,2; Са 0,16; РЗМ 1,3; А0,92; Я 53,2; Ре 37,2, фракция лигатуры составляла 5-10 мм, Для создания.необходимого давления в ковше высота чугуна влитниковой чаще составляла 1,5 м, диаметр35 заливочного отверстия - 45 мм. Химическийсостав чугуна после модифицирования составил,%; С 3,5-3,6; Я 2,6-3,3; Мп 0,1-0,2; Р0,08-0,10; Я 0,003-0,015; М 9 0,025-0,035. Трубы отливали на центробежной машине мо 40 дели ЛКпри температуре заливки1270-1290 С.Результаты сравнительных испытанийданы в таблице,Изменение величины избыточного дав 45 ления в продолжение заливки показано нафиг, 2, где на оси абсцисс отложено времязаполнения ковша т в секундах, на оси ординат - избыточное давление в ковше Р ватмосферах, а номера сплошных кривых со 50 ответствуют таблице и характеризуют отливку труб по предлагаемому способу,Кривая 1 - давление газа при отношенииобъемных скоростей отвода газа(Чгаз) и подачи жидкого чугуна (Чж.ч.), равным 5,1, Кри 55 вая 2 - при Чгаз . Чж,ч, = 10:1, кривая 3 -приЧгаз . Ч ж ч. = 20, кривая 4 - при Нгаз , Ч ж ч. =30, кривая 5 - при ЧгаэЧ ж.ч. = 35.Данные по прототипу в таблице и пунктирная линия на фиг. 2 характеризуют отливку труб иэ чугуна, обработанногоСкоростьподачичугуна,м /мин Диаметр газоотводя щего отверстия,мм Ув, МПа 420-470 420-470 420-470420-470 420-470 7 61 68 69 67 63 35 30 4,9 4,2 2,8,2 ,1 ,3 10 5 0,14ототип 70 9 магниевой лигатурой по известному способу. Газоотводящее отверстие оборудовано клапаном, срабатывающим при давлении, превышающем 0,85 атм, которое соответствует минимальному расходу лигатуры. Пружина клапана, уравновешивающая давление 0,85 атм, начинает сжиматься, как только оно превысит 0,85 атм, но пока она полностью сожмется, давление в полости ковша достигает 1,1 атм. Несмотря на открытый клапан, давление не падает мгновенно, оно постепенно снижается до 0,85 атм, после чего клапан закрывается, В результате пульсации давления в полости ковша при модифицировании чугуна известным способом не представляется возможным обеспечить усвоение чугуном магния более 63%, Это в среднем на 7-10% ниже по сравнению с предлагаемым способом, что соответственно приводит к повышенному расходу лигатуры на 20-30%,При диаметре отверстия 32 мм отношение объемных скоростей отводимых газов и подаваемого в ковш жидкого чугуна составляет 30:1, При таком соотношении усвоение лигатуры составляет 68%. При диаметре отверстия 20 мм Чгаэ . Ч ж,ч, = 10:1. При этом соотношении усвоение лигатуры составляет 67 , Самое высокое усвоение лигатуры - 69% происходит при отверстии 26 мм. При этом содержание магния в зоне модифицирования ниже предельно допустимой нормы.При Ч газ . Ч ж.ч. = 35: 1 (выше предлагаемого) усвоение лигатуры существенно снижается и составляет 61%, При таком соотношении избыточное давление в ковше непревышает 0,6 атм, поэтому пары магниябыстро проходят через металл, не успев5 полностью усвоиться,При Ч газ . Ч ж,ч, = 5: 1 (ниже предлагаемого) усвоение лигатуры также заметно снижается и составляет 63%. При такомсоотношении избыточное давление 1,1 атм10 очевидно приближается к упругости паровмагния, которые проходят через металл настолько спокойно, что не обеспечивают достаточного его перемешивания, сповышением усвоения лигатуры снижается15 ее расход по сравнению с известным способом.1 аким образом, применение предлагаемого способа по сравнению с известнымпозволяет уменьшить расход лигатуры при20 сохранении механических свойств чугуна.Формула изобретенияСпособ обработки чугуна магнийсодержащими лигатурами, включающий загрузкув закрытый ковш лигатуры с обеспечением25 ее изоляции от жидкого чугуна в начальныйперйод заливки в ковш и отвод продуктовреакции из полости ковша, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью снижения расходалигатуры при сохранении уровня механиче 30 ских свойств чугуна, отвод продуктов реакции осуществляют через отверстие,выполненное в стенке ковша, при отношении объемных скоростей отводимых газов иподаваемого в ковш жидкого чугуна, равном35 (10-30):1.1766963 Составитель В.ПолищТехред М.Моргентал Редактор С,Кула орректор Т,Палий изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гага каз 3522 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5