Способ обработки жидкого чугуна в ковше

ГОСУДАРСТВ Е Н Н ОЕ ВЕДОМСТВО СССР ГОСПАТЕНТ СССР) АТЕНТН САНИЕ ИЗОБРЕТЕ АТЕНТУ(54) СПОСОБ ОБРАБОВ КОВШЕ(71) Московский институт стали и сплавов(73) московский институт стали и сплавов(56) Гончаревич И.ф. и др. Опыт низкочастотного воздействия на жидкий кристаллизующийся металл, Сб. Процес" сы разливки, модиФицирования и крис" таллизации стали и сплавов. Х 1-я Всесоюзная конФеренция по проблемам слитка. Волгоград, 1990, с. 28-31.Авторское свидетельство СССР Р 121459, кл. С 21 С 7/00, 1950. Изобретение относится к чернои металлургии и машиностроению, может быть использовано в производстве отливок из чугуна,Известен способ обработки металла в изложнице при его кристаллизации посредством встряхивания изложницы вместе с расплавом. Однако этот способ не позволяет получить однородный по химическому составу слиток (отливку) иэ"за инициации всплывания примесей вдоль Фронта и т.о, усиления ликвидационных процессов и необходимости использования сложного механического оборудования для осуществления,Ж 1822420 АЗ вибр больших масс металла и изложн (Оормы) . Кроме того, данный спос ообще не пригоден в случае литья в песчанную Форму.Наиболее близким техническим решением является способ обработки жид кого расплава при введении легирую" щих компонентов в виде стержня-активатора, опускаемого в расплав, которому сообщают колебательные движения звуковой или ультразвуковой частоты.Однако параметры колебаний, пред" лагаемые в данном способе не обеспе" чивают высокий уровень литейных и механических свойств при обработкечугуна, а также сокращение глубины отбеленного слоя, в связи с чем качество отливок не улучшается.Целью изобретения является повыше" ние литейных свойств чугуна и меха" нических свойств отливок, а также уменьшения отбеленного слоя. Поставленная цель достигается тем,что в способе обработки жидкого чугуна в ковше, включающем введение уп"ругих кьлебаний в расплав с помощьюактиватора, согласно изобретению, ак"тиватору сообщают колебательные дви"жения частотой 10-50 Гц и амплитудойО"20 мм.Активатор вводят в расплав на глубину 0,2-0,35 общей глубины ванны.Продолжительность обработки в зависимости от массы чугуна в ковше колеб"20лется в пределах 0,5-5,0 мин,Выбранный диапазон частот и ампли" туд вертикальных перемещений актива" тора обеспечивает высокую скорость образования зародышей кристаллов металлической основы и графитовых включений, согласно экспериментальным данным наиболее эффективно воздейст" вует на градиентную и турбулентную 30 коагуляцию зародышей твердого металла в расплаве до критического разме" ра, за счет чего уменьшается удельная поверхность трения в расплаве и снижается его вязкость, обеспечивая вы- З 5 сокую жидкотекучесть, при этом изме" няется характер затвердевания - процесс кристаллизации становится преи" мущественно объемным, уменьшается протяженность последовательно твер деюцего металла и - вместе с нейотбеленного слоя.Нижней частоте колебания соответствует большая амплитуда и наоборот.При таком сочетании частот и ампли туд достигается наиболее рациональ" ная турбулизация потоков в расплаве.При колебаниях активатора ниже ниж" него предела не достигается необходимой интенсивности конвекции Распла- э 0 ва, а выше указанного предела не наблюдается последующего приростасвойств.Продолжительность вибрирования 0,5-5 мин определяется с одной стороны временем, минимально необходимым для полной турбулиэации всего расплава, с другой " скоростью охлаждения расплава. В целом длительность обработки определяется массой металла в ковше.Глубина погружения активатора, составляюцая 0,2-0,35 общей глубины ванны, обеспечивает конвекцию необходимой интенсивности в расплаве во всем его объеме, Погружение активато" ра на глубину менее 0,2 общей глубины ванны не обеспечивает достаточно интенсивного воздействия на весь объем обрабатываемого металла. Заглубление активатора на глубину более 0,35 глубины ванны не целесообразно, так как при этом активатор испытывает воздействие значительной выталкивающей силы Архимеда, что может при" вести к преждевременному его разрушению.П р и м е р ы (конкретное исполь" зование). Литейный чугун состава, указанного в табл. 1, подвергали низкочастотному вибровоздействию в ковше: в расплав по оси ковша вводился активатор, совершавший синусоидальные вертикальные колебания. В экспе" риментах частота колебаний находилась в пределах 5-60 Гц, амплитуда 3 цмм, температура изменялась от 1350 до 1500 С, нродолжительность воздействия 0,75-1,5 Вину масса металла - 150 кг.Использованы следующие варианты обработки (табл. 2):Вариант 1, Частота колабащй актиаатора 5 Гц, амллитуда 30 им.Вариант 2, Частота колебаний активатора 10 Гц, амплитуда 20 мм.Вариант 3. Частота колебаний актиаатора о 5 Ги, амллитуда 6 мм.Вариант 4, Частота колебаний акти" аатора ор Гц, амллитуда 6 мм.Вариант 5. Без виброобработки, сравнительный.дРезультаты изучения показателей качества чугунных отливок приведены в табл. 2, данные которой показывают следующее. Обработка расплава перед заливкой в форму по вариантам 1 и 4 не дает заметных преимуществ по сравнению с исходным вариантом 5. Наилучшие показатели достигаются по вариантам 2 и 3. При обработке по этим вариантам наблюдается хорошо воспроизводимый эффект положительного влияния вибрации как на литейные, так ина механические свойства затвердевшего металла . Он заключается в значительном измельчении структурных сосТа бли ца 1Мимический состав чугуна (Ф) Г Г 0,06 0,13 75 0,95 0,05 Та бл Протяженность отбеленного слоя, жидкотекучесть, прочность дость чугуна при различных параметрах виброобработки, Нидкотекучесть, мм Продолжительностьзоны отСела Твердость,НВ МПа общая,мм частота,Гц амплитуда,мм чистота отбела,мм 30 5-10 11 "14 20 4-6 8-10 130-145 245-280 1 5 2 10 230+12 210 280+9 245 27512 240 24 0+12 23 О 8 3-5 6-86 3-5 5-7 6" 1 О 12-15 3 50 4 60 250"275 200-210 125" 140 215+15 220 5 Без вибро- обработки 5 18 тавляюцих чугуна (на фиг,1 - не обработанный, на Фиг,2 - после обработки в течение 45 с.) - микрозерна, включений граФита, повышении дисперс-, ности перлита, а также существенном (в 1,5"2 раза) сокращении протяженности периФерийной зоны отбела (табл. 2), Одновременно жидкотекучесть виброобработанного расплава повышается в 1,8-2 раза по сравнению с базовым вариантом. В необработанном чугуне при тех же режимах разливки размер микрозерна в 2-2,5 раза больше, граФитовые включения имеют неблагоприятную по отношению к условиям зарождения трещин пластинчатую Форму. Как показали результаты механических испытаний, измельчение структурных составляющих обеспечило улучшение механических свойств получаемых отливок (табл. 2): мелкозернистая с измельченным граФитом структура отливки обеспечивает более высокие (на 22420 620-30":) прочностные свойств отливокбез дополнительного расхода модиФикаторов.Сокращение протяженности отбеленной зоны позволит значительно (более,чем в 2 раза) сократить продолжительность граФитизирующего отжига, увеличить пропускную способность участков10 термических печей, Достигаемое пред"лагаемым способом повышение свойствчугуна и его качества позволит получать экономический эФФект,15 Формула изобретения Способ обработки жидкого чугуна вковше, включаюций введение упругихколебаний в расплав с помощью актива 20 тора, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения литейныхсвойств чугуна и механических свойствотливок, а также уменьшения отбеленного слоя, активатору сообщают коле"25 бательные движения частотой 10-50 Гци амплитудой 8-20 мм,