Способ модифицирования чугуна

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ А 1 16 6 СПУБЛИК 19) 1) С 21 С,1/О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Вй,.Щ 6 ч но-ис сл ело вдел ь йцого мдюцостроеологии и двтомдтиизводствдП.Винокуров,Вдгльсвство С 1/00, 198 во 1988 лс г ИИРОВАНИ 5 ЧУГУНА тосися к литей(57) Изобретене юй м ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(71) Всесоюзць цаский институт литеция, литейной техзации литейного пр(56) Авторсксе сцс 1285007, кл. С 2Литецое проив1 О, с, 6,Иобретение относится к;игейцомупроизводству, в частности к способаммодифицировдция жидкого чугуна специальньми добавками, кдк г 5,:.роидизрующими, так и грдфитизируюшими,Цель изобретения - снижение расхода модификатора и повышение однородности свойств чугуна в отливках -достигается импульсной (по 0,5-2 с)подачей модификатора при его расходе15-10 г/имп. с непрерывным замероактивности кислорода в расплаве. Придостижении критических значений активности процесс модифицированияпрекращают и ковш с жидким чугуномподают на заливку,На чертеже представлена схема утановки импульсного модифицировани му производсву, в чдгз ности к способам кодифрованя жидкого чугуна специдльцымц добавкдми, клк сфероиди зирущего для получения ВЧШГ, так и графитизирующего для ЧПГ. Цель изобретеня - снижение расхода модиФикдторд и гтдбилиздция свойств чугуна в отливкдх. Способ модифицирова ния чугуна включает ввод модификатора в рдстшдв металла импульсами с продолжительностью импульса 0,5- 2,0 с при рдсхоле модификдторл 15- 70 г/цмп пр непрерывном замере активности кцслоролд в рдсилдве. Изобретеци позволяет в 1,5 рдзд снизитьрлсход модификлторд, суествеццо повыгцте с 7 породос ь срукуры свойстчугуцл. 1 ил., 2 тлбл,Нд здливнный ковш 1 с жидким чугуном 2 установлена крьшкд 3 со смонтированным цл цей устройством 4, в которое загружен модиклтор 5. Чере огнеупорную трубу 6 модификатор оддатся в чугун, в трубопрово" де установлен электромагнитный клапан 7, которь периодически проводит впуск сжагого газоносителя 8С целью предотвращения затекания ждкого чугуна в огнеупорную трубу 6 и в ззможцгго ее здкупоривания предусмотрена постоянная подача в трубу 6 газа-носителя от вспомогательного клапана 9; давление во вспомогательном клапане поддерживается на уровне, компенсирующем давление гидростатического столба жидкости в огнеупорной трубе.На крышке 3 монтируется штанга с датчиками 1 О, 11 термоЭДС, регистрирующими активность кислорода и тем-. пературу непосредственно по ходу процесса, Сигналы с датчиков поступают на коммутатор 12, который осущестнляет периодическое подключение сигнала с термопары или с датчиков активности, Далее сигнал поступает на преобразователь 13 сигналов и после изменения аналогового сигнала в двоичный код - на специальный анализатор 14, в качестве которого могут быть использованы программируемые контролеры, например цЭлектроника МС".Установка работает следующим об 10,087 Е + 5661 1 яа = 2,68 Т где а- ак гивность кислорода, 7,Е - эца цсцие ЭДС с датчика 10,мРзТ - значение температуры с термопары 11 (К) . 50 Процесс модифицировация прекраща 55 ется после досгижеция значения активности кислорода пля ВЧБГ в пределах (1,29-1,54) 10;, а для ЧПГ(0,62-0,67) 11,. В противном случае разом.После заполнения ковша 1 чугуном устройство 4 устанавливают на ковш 1 и включают подачу газа в газовой магистрали, Начальное давление поддерживается ца уровне 2,5-3 ати, Клапан 7 закрыт. Газ поступает в устройство 4 с модификатором 5, оказывает давление на модификатор 5 и проталкивает его в горизонтальную часть трубопровода. ерез вспомогательный клапан 9 гаэ поступает в огнеупорную трубу 630 и предотвращает затекание металла в трубу 6. Затем включается анализаторъ14, кпапан 7 открывается, и газовый поток выталкивает порцию модификато - ра ч реэ трубу Ь.в объем чугуна в течение программно заданного промежутка 35 времени, по истечении которого по команде с анализатора 14 вводится значение температуры с термопары 11 н запоминаетсн в цем. После ввода40 текуг,его значения гемпературы коммутатор 12 перелюча этсн и осуществляет ввод в ацелиэатор 14 гекущего значения ЭДСда.чика 10. После этого в анализаторе 14 рассчитывается акгинцость кислорода по Формуле45 анализатор 14 под; : сигнал на продолжение процесса модифицирования поописанной вьппе технологической схеме.П р и м е р. Проверку предлагаемого способа модифициронания жидкогометалла проводили при получении ВЧ 1 Гмарки ВЧ 50-2 и ЧПГ марки СЧЗО.При проверке способа модифицирования чугун исходного химического состава, мас.7: С 3,4-3,6, Яд 1,9-2,3,Мп 0,4-0,6, Б 0,07-0,09 для ВЧШГ иС 3,0-3,2, Яд 1,6-1,7 Мп 0,6-0,8,Я 0,07-0,09 для ЧПГ - выппавпяли виндукционных печах ИЧТ,0 на шихте,состоящей из 307 чушковых доменныхчугунов, ЗОЯ стального лома и 407,возврата, а карбюризатор и ферросплавы (ФС 45 и ФМ 75) нводили врасчетных количествах,Модификаторы вводили посредствомописанного устройства н ковш вместимостью 1 т.В качестве модификаторов использовали: для ВЧЮГ лигатуру ЖКБЗ(81 40-457, Мя 9-127, Са 6-127,РСЗМ 2-37) по ТУ 14-5-39 - 74 в количествах 1,5-27. от массы обрабатываемого расплава для ЧПГ - ферросилицийс барием ФС 60 Ва 22 но ТУ 14-5-160-84и количествах 0,3-0,47.Размер частиц модификаторов составлял менее 5 .мм.Импульсный ввод модификатораосуществляли продолжительностью импульса 2,0 с с интервалами междуимпульсами, соответстэующими отношецш". ь имя ь интгдемй, продолжительцосгь импульса с с Иитинтервал между импульсами, с.Расход модификатора импульснойподачи - 40 г/имп. Общее время модифицирования для данного режимасоставляло: для ВЧПГ 12 мин, дляЧПГ 2,5 миц.Лцалогично проведена обработкауказанных чугунов по другим технологическим режимам, приведенным нтабл. 1, 2. Проведено также модифицирование чугуна по прототипу с использованием импульсной подачи модификатора в расплав продолжительностью С имп =Л40 с с отношением ь, . ьит = 1.фзЛ, ЛДля оценки структуры и механических свойств ВЧИГ, а также их однородности н различных сечениях залинали клицовидцые пробы ло ГОСТ 7293-79 типов П, 111, 17 с базовой толщиной25, 50 и 75 мм соответственно, из которых вырезали обра зцы для меха нических испытаний по ГОСТ 1497-84, тип 117, 10 мм и базой 100 мм. С каждого опыта изготавливали 5 образцовДля оценки величины отбела, механических свойств и структуры ЧПГ заливали пробу на отбел "150", форму)пробы для определения механических свойств ( ) по ГОСТ 24648-81 иЬступенчатую пробу со ступенями толщиной 20, 40 и 60 мм для определения твердости чугуна.Результаты исследования модифицированного по предлагаемому способу чугуна с шаровидным и пластинчатым графитом представлены в табл. 1 и 2 соответственно.Из приведенных в табл, 1 и 2 ддццых следует, что ндилучщий эффект модифицирующей обработки (кдк сфероидизирующей, так и графитизирующей) достигнут при подаче моццфикдторд импульсами от 0,5 до 2 с с расходом: для ВЧШГ 30-70 г/имп., для ЧПГ 15- 40 г/имп.При вводе сфер оиди зир ующс г о (табл,1) или грдфцтизирующего (табл. 2) модификатора в расплав в соответствии с оптимдльцьпо режимами способа (опыты Р 5, 6, 7, 10, 11, 12, 15, 16, 17) была достигнута цдиболее высокая ССГ прц получении ВЧШГ и, кдк следствие, высокая однородность свойств в различных сечениях (разброс прочности чугуна по сечениям проб 25-50-75 мм составил 20-28 МПд); при графитизирующем модифицировдции ЧПГ марки СЧ 30 по сравнении с прототипом получено уменьшение склонности к отбелу в 4-11 раз, повышение прочности, обеспечение однородности структуры и твердости чугу: по сечениям пробы 20-40-60 мм, разброс твердости при переходе от меньшего к большему сечению составляет 9-13 НВ, При этом общий расход модификатора кдк сфероидизирующего, так и графитизирующего по сравнению с прототипом был в 1,5 раза меньше.Уменьшение общего расхода модификаторов при вводе в расплав в соответствии с режимами предлагаемого способа достигнуто за счет снижения общего времени модифицирования, конечная величина которого установлена в соответствии с установленным опти Сцижецис импульсного расхода мо 25 днфцкатора менее 30 г/имп. для ВЧШГи менее 15 г/имц. для ЧПГ (табл . 1и 2, опыты .," 3) приво;:цт к удлинениюобщего времени модифицировация иповышению потерь модификатора вслед 30 ствие интенсивного окисления и шпд -кообразовдция,50 55 1 О 15 20 35 40 45 мальным значением активности кислорода в расплаве, При этом дг.я достижения требуемого эффекта модифицирования необходимо, чтобы значенияактивности находились в пределах:для ВЧИГ (1,29-1,54) 10 Е, а для1 ПГ - (0,62-0,67)-1 о 7,.Подача модификатора импульсамименее 0,5 с затруднена в связи с темчто струя модификатора вырождаетсяв сплошной поток (табл. 1 и 2,опыты РР 4, 9, 14) . При таком режиме усложняются операции текущегоконтроля активности кислорода, чтоприводит к повышению расхода модификаторов, интенсивному окислению час, -ч цц, повышенному шцдксобрдзоваюиов расплаве и, как следствие, понижению мехацических свойств и увеличению их неоднородности в различныхссч ецилх с Глц воз,При вводе модификаторов импульсами продол)ю,тельцостыю более 2,0 с (тдбл, 1 ц 2, опыты Р 8, 13, 18) удлиняется общее время модцфцпировация, снижается темпердту 1,д расплава (особеццо при сферопдизи 1)ующем мадифицировдиц) и увеличивается шпдкообрдзовацие за счет неполного и неравномерного рдствореция частиц модификаторов, а также ицтецсивцого их окисления, Кроме того, при таких режимах ввода затрудняется фиксирование текущеи активности,При вводе модификатора импульсами более 70 г/имп. для ВЧШГ и более 40 г/имп, для ЧПГ (табл. 1 и 2, опыт 19), хотя и уменьшается общее время модифицировация, ухудшаются условия растворения частиц (неполное растворение) и увеличивается их склонность к повьшецию количества в чугуне шлаковых включений типа И 80, а прирафитизирующем модифицировании ЧПГ - к интенсивному шлакообразованию в ковше и, как следствие, к понижению уровня свойств.1627562 Таким образом, максимальный модифицирующий эффект достигается при способе модифицирования жидкого металла, включающем ввод модификатора в расплав импульсами с продолжительностью 0,5-2,0 с при его расходе 30-70 г/имп. для ВЧШГ и 15-40 г/имп. для ЧПГ при непрерывном измерении активности кислорода в расплавеПри этом обеспечивается стабильный уровень заданных механических свойств и структуры чугуна и сокращается расход модификатораформула изобретенияСпособ модифицирования чугуна,включающий импульсный ввод модификатора в расплав и непрерывное измерение активности кислорода, о т - л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью снижения расхода модификатора и повышения однородности свойств чугуна в отливках, в процессе модифицирования импульсный ввод модификатора осуществляют с продолжительностью импульса 0,5-2,0 с, при расходе модификатора 15-70 г/имп. 15 20ТацлицРезультаты исследований модифицирования для ВЧИГ лимо"иитЛс ИПа для проб толщинойЬмм Общий расход модификатора,7 Общее время модификации, мин Расход импульснойподачи модификатораг /имп. опыта 25 139 118 320 280 185355 Исходный чугун (беэ модификатора) 2000 240 40 1 2 (прототип)3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 25 30 30 30 30 30 40 40 40 40 40 70 70 70 70 70 75 1,2 0,4 0,5 1,2 2,0 2,2 0,4 0,5 1,2 2,0 2,2 0,40,5 1,2 2,0 292 1,2 16,0 4,4 4,2 10,0 16,5 27,4 3,3 3,2 7,5 12,6 18,5 1,9 1,8 4,3 7,2 10,6 5,430 1627562 Реэультвты нсследоалюл моднфнероавюл длл ЧПГ тблида 2 санаФактс Расход нм 8 уласлойподачи модификатора,г/ию. Вонтрбанруеав похаэателн(81 ВВ а ступенлк толниной ммНПв20 40 60 Обдав арве мя модификации мнл Обинд раскоп модификатора 8 епнчина отбела чугуна, мм Кскодиый чугун (без модификатора) 2000 240 8,0 245 355286 . 170 246 286 179 163 Силов. 40 0,4 1 2 (прототип)3 4 5 6 7 8 9 10 11 2 13 14 15 16 7 8 9 1 О 15 15 15 5 15 25 25 25 25 25 40 40 40 40 40 45 1,2 04 0,5 1,2 2,0 2,2 0,4 0,5 1,2 2,0 2,2 0,4 0,5 1,2 2,0 г,г 1,2 9,01, 781,7406,669,881,30,982,44,05870,660,631,52,53,71,77 0,4 0,4 0,3 0,3 0,3 0,4 0,4 0,3 0,3 0,3 О 4 04 0,3 0,3 0,3 0,4 0,4 30 20 6 Э 4,5 30 28 4 2,5 5 25 23 8 4 7 28 301627562 Составитель А,БармыковТехред Л.Сердюкова Корректор С,Иекмар Редактор Л,Карасева Заказ 317 Тираж 384 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101