Способ внепечной обработки чугуна

(1% (1 И 1 С 1/ ОПИСАН Н АВТОРСИО ИЕ ИЭОБРЕТЕму свЮюмтаУ ИЯ я АН УССР Черновол,литьА.В.ьгароны Л. "Магшгиз, 1960,-1769 ГОЩ 1 АРСТВЕННЬ 1 Й КОМИТЕТ СССРГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТЖ(54)(57) СПОСОБ. ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИЧУГУНА, заключающийся в загрузке ре-агента на дно ковшаи струйном вакуумировании расплава при заполненииковша, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения Физико-механических свойств чугуна, снижения,расхода реагентов и уменьшения газовцделений, на дно ковша устанавливают металлическую решетку и в ееячейки укладывают реагенты, а вакуумирование ведут в течение 13-120 с,Изобретение относится к литейномупроизводству н металлургии и можебыть Использовано дляполучения чугуна с высокими физико-механическими5свойствами..Известны способы внепечной обработки металлических расплавов путемвакууййрования.Однако, в промьпппенных масштабах 10 " "вакууйврование применяют йреимущественно для обработкйдорогостоящйхспециальных сталей и сплавов. Чтокасается вакуумирования чугуна, тооно или нерентабельно в промышпенных 15масштабах производства, например придлительной вццержке расйлава подвысбкнм вакууМом. "Для чугуна 1 пирокое применение нашли способы внепечной обработки в ат 2 Омосферных условиях,связанные с вводом -в расплав- различных реагентов"их"лигагур, обеспечивающих рафини- рование чугуна ьт вредных примесей25и газов с одновременным повышениемфиэико-механических свойств. Магнийвводягв спецйальных-герметизирован"ййх" ковшах в автоклавах вд 7 вайем"гранулированного магния в"метагйтичес-:30"кую ванну.В состав лигатур реагенты вводятв виде армированных болванок.на штанге, подачей струи чугуна при еговыпуске из вагранки, подачей на по=верхность расплава тонущих брикетов,загрузкой на дно ковйа перед заливкой, Недостатками этих способов является высокйй расход реагентов навзаимодействие с газами атмосферы и 4газами, растворенными в чугуне загрязнение окружающей атмосферы про,=дуктами взаимодействия реагентов срасплавом (парами, окислами), большоев количество шпаков послеокойчаниявзаимодействия расплава с реагентами.Известен способ получения чугунас мелкими включениями графита,основанный на одновременном" вакуумировайии и вводереагентов. Согласно этому способу в расплав чугуна, полученный в вакууме (1-20 мм рт,ст.), вводят добавки магния, кальция, церняилидругйх элемейтов в количестве0,05-5 Х. Затем чугун разливавг ъ"вакууме или обычной атмосфере. Такойспособ имеет немало недостатков." известно, что вакуумирование металли"ческих расплавов, и чугуна в частностн, сопровождается бурным газовыделе" нием, "кипением" расплава. Этот процесс естественно приводит к интенсивному всплыванию реагентов на поверхность расплава и непроизводительному их расходованию. Кроме того, обработка чугуна реагентами в вакууме приводит к снижению температуры кипения реагентов, а значит, и к более энергичному, чем при атмосферном давле".нии, удалению реагентов иэ расплава.Вез учета действия этих Факторов,об" работка чугуна реагентами в вакууме может привести к повышенному расходу реагентов, перекрывающему сокращение расхода йа рафинирование расплава и взаимодействие с атмосферными газами.Результатом этого является получение весьма невысоких физико-мехайических свойств чугуна при значительном, на уровне обычных атмосферных условий, расходе реагентов.Целью настоящего изобретения является получение чугуйа с высокими физико-механическими свойствами при ма" лом расходе реагента и снижение коли; чества образующихся шпаков и газо,дымовыделений в процессе обработкйчугуна реагентами.Поставпеийая цель достигается тем,что реагенты размещают в ячейкахуложенной на дно ковша металлическойрешетки слоем, толщиной.от 10 мм довысоты решетки, а вакуумированне чугуна ведут. в течение 13-120 с,.Высота слоя реагентовв ковше зави-.сит от количества обрабатываемогочугуна и от размеров ковша.Известно, что при манипуляциях срасплавами (переливах, вьдержках ипроч,) температурные йотери в единицу времени возрастают с уменьшениеммассы расплава -и при достижении какойто критической величины проведениеманипуляций становится невозможным, Такой критической массой для чугуна в случае его обработки предлагаемымспособом является 30 кг. При меньших, чем 30 кг массах расплава температурные потери струйного вакууьйрованиястоль велики, что возможно замерзание расплава при контакте с реагентом. Иными словами, минимальная масса расплава чугуна, для которой предлагаемый способ остается технологичным, равйа 30 кг. Для обработки 30 кг чугуна предлагаемым способом требуется 0,3 кг обычной, наиболее часто778267применяемой железо-кальций-магниевойпредел продолжительности вакуумировалигатуры. Такое количество лигатуры, ния для успешной реализации способауложенное на днище ковша, емкостьюопределяется не самой сущностью это 30 кг, равномерным слоем, имеет высо-го способа, а конкретными условиямиту, равную 10-12 мм. Эту высоту сле- ого реализации, например, массой5дует считать нижним пределом высоты обрабатываемого расплава, и долженслоя реагента, быть не менее 13 с.Если верхний предел продолжитель- Пример осуществления способа внеНости вакуумирования опрЕделяется 10 печной обработки чугуна: ковш емтребованием ограничить испарение .маг-костью 200 кг чугуна установили в вания из расплава, то нижний пределкуумной камере. На дно ковша уложилиобусловлен требованием избежать "за- решетку, поперечный размер котороймерэания". расплава в струе при струй" примерно равнялся внутреннему диаметром вакуумировании минймальйой, т.е. 5 ру дйа ковша; высота решетки состав 30 кг массы расплава. Эксперименталь- ляла 50 мм. Решетка имела квадратныеио установлено, что это последнее ячейки размером 70 мм х 70 мм с толтребование удовлетворяется, если" ва-щиной перегородки между ячейками 5 мм.куумирование 30 кг расплава продолжа- В ячейки решетки загрузили лигатуруется 13-17 с. .20 фракцией от пыпевидной до 20 мм в коРазмещение реагентов в ячейках личестве 1 Х (весовой) к 200 кг чугуметаллической решетки, которая имеет на, Толина слоя лигатуры на дне коввысоту, большую, чем толщйна слоя ре-: ша не:превьппала 40 мм, т.е, перегоагентов, позволяет просто и эффектив- родки чугуйной решетки выступали надио избежать выноса реагентов струей 25 уровнем слоя лигатуры как минимум начугуна на поверхность "кипящего" рас- .10 мм. Лигатура имела следующий сосплава, поскольку наличие" перегородок, . тав: магний - 8,92, кальций - 14,287,т.е. ребер решетки, между отдельными . РЗМ - 2,223, кремний - 497, железо -порциями реагента, по всей толще слоя остальное, Вакуумную камеру загермереагента, во-первых, обеспечивает З 0 тизировали и откачали из нее воздухпорционный ввод в действие реагента до разрежения 15 мм рт,ст. 200 кгьс расплавом, во-вторых уменьшает ско- чугуна при температуре 1430 С перерость течения расплава при его кон- лили в ковш, установленный в вакуумтакте с реагентом и снижает интен- : ной камере через закрытое алюминиевойсивность "кипения", барбдтаиии рас- . прокладкой отверстйе в крышке камерыплава в донной зоне ковша в процессе . без нарушения вакуума. Таким образом,взаимодействия раСплава с реагентом, в процессе перелива чугуна осуществЭтим предлагаемый способ принципи- ляли его струйное вакуумирование сально отличается от пригружейия ли- одновременной обработкой реагентами,гатуры:сверху. . При этом диаметр и высота отверстия,40Огранйчение продолжительности ва- через которое расйлав поступал в вакуумирования двумя минутами обуслов- куумную камеру соответственно равня,леио результатами экспериментов, ко-. лись 25 мм и 50 мм,что обеспечивалоторые показали, что наиболее эффек- перелив 200 кг чугуна аа 35 с. Послетивно действующий реагент магний под . окончания перелива чугуна в вакуумвакуумомиспаряется из расвлава чугу- иую камеру через то же отверстие по 45на примерно в десять раз йнтенсйвнее, ступал воздух, что естественно, причем при атмосферном давлении. Так водило к окончайию процесса вакуумикак действенность магния при атмо+-рования. В процессе обработки распласферном давлении, сохраняется нрймер- ва не наблюдали обильйых газо- и ды-но 20 мин, то предельная продолжи- мовццелений, а также образования эна 50тельность вакуумирования чугуна, в чительного количества шпака - отрица-"который введен магний, не должна пре- тельных эФфектов, сопровождающих провьппать двух минут.. цесс обработки чугуна лигатурами вПо мере сокращения времени вакуу- атмосферных условиях,55мирования степень усвоения магния Обработанным расплавом заливали вчугуном будет повышаться, т,е. эф- атмосферных условиях песчано-глинисфект обработки будет усиливаться. . тые Формы образцов для испытаний наОтсюда, очевидно, что минимальный разрыв, удар и изгиб. Результат испы5 778267 б.таний и сравнение их с данными, имею- ческие условия работы литейного цеха, щимися в прототипе, приведены в таб- практически полностью устраняя газо- лице (термообработка не проводилась).и дымовьцеленИя, сопровождающие этотОбразцы чугуна в сечении 30 ммпроцесс в обычных условиях; сущестимеют структуру высокопрочного чугу- венно повысить физико-механические5на. При обработке чугуна 0,53 (несо- свойства чугуна; значительно сокравых) лигатуры по предлагаемому спосо- тить расход дорогостоящих реагентов, бу, т,е." прй вводе в расплав" только применяемых для обработки чугуна.0,0453 магния чугун имеет структуру 10 1высокопрочного,в сечениях отливок до 8 мм, а при больших - графит вермикулярной формы.Иэ приведенной таблицы видно, что Предлагаемый способ Прототип 0,089 0,3 60 30 0,9 41 Составитель Е.ЛюбимоваРедактор Н.Сильнягина Техред И.Ходанич Корректор И,Муска Заказ 3381 Тираж 545 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4Ф способ обработки чугуна при расходовании реагентов в три раза меньшем, чем в известном,позволяет. получить в два раза больший предел прочности и в шесть раэ большее относительное удлинение. При этом по сравнению с исходным чугуном ударная вязкость увеличивается в 10 раэ, а стрела прогиба литого чугунного образца после обрабоки достигает 41 мм (в исходном - 3 мм).Таким образом, способ обработки чугуна эфФективен и позволяет: значительно улучшить санитарно-гигиени 15Введено магния,3 .Предел прочное"ти на разрыв, .20 кгс/ммфОтносительноеудлинение, ХУдарная вязкость, кгм/ 25 /смф сСтрела прогиба, мм