Способ получения чугуна с шаровидным графитом

(72) Авторы изобретен ияно В.Ъ Лени скии орден нститут им 1) Заявнтел) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЧУГУНА С ШАРОВИДН ГРАФИТОМИзобретение отному производствуспособам получени р ид ным графитом.Известен способ получения чугуна с шаровидным графитом, заключающийся в укладке на дно ковша И-М 9-Се лигатуры, накрывании ее защитным железо- содержащим покрытием и заливке металла в ковш. При укладке на дно ковша1 о между магниевой лигатурой и защитным покрытием укладывают послойно модифицирующие компоненты .(Ферросилиций и силикокальций) в порядке убывания их активности (по отношению к сере, к кислороду и по сфероидизирующему действию на графит), при этом между лигатурой и модифицирующими компонентами укладывают защитный слой стружки или дроби7.2 оПри получении чугуна с шаровидным графитом данным способом существенным недостатком является то, что наибольшая эффективность модифицированина политехническ 4 щ.,мъ И, Калинина ф сФния достигается только при использовании лигатур М 1-Мд-Се, которые имеют удельную массу больше 6 г/см, а использование лигатур ЖКМК снижает эффективность модифицирования, потому что в процессе заполнения ковша рас" плавом железосодержащее покрытие не обеспечивает задержку лигатуры на дне ковша и из"за меньшей удель" ной массы лигатура ЖКМК всплывает на поверхность расплава в ковше и магний интенсивно выгорает со зна" чительным пироэффектом. для повышения эффективности усвоения лигатур ЖКМК необходимо повышать температуру заливки исходного расплава в ковш, но несовершенство данного способа при увеличении температуры заливки расплава еще больше снижает эффективность усвоения магния из лигатуры.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения чугуна с шаровидным графитом, сущность которого за клюцается в том, цто на дно ковша укладывают послойно ( в один или два слоя ) магниевую лигатуру и защитное железосодержащее покрытиелистовая сталь или стальная высечка ) толщиной 1,5-8 мм, в количестве 1,5-2,03 от массы жидкого металла и заливают расплав чугуна в ковш 2 1.Существенным недостатком этого спо" соба является то, что в процессе за полнения ковша расплавам защитное покрытие вместе с лигатурой ЖКИК всплывает на поверхность расплава и магний интенсивно выгорает с сильным пироэффектом, потому что железосодержа" О щее покрытие не обеспечивает задержку магниевой лигатуры на дне ковша в процессе его заполнения, а это значи-. тельно снижает эффективность усвоения магния из лигатуры, Кроме того, для 20 полного растворения железосодержащего покрытия и лигатуры необходимо расплав заливать при более 1420 С, в противном случае при модифицировании происходит большое падение температу" 25 ры расплава за счет прогрева и плавления покрытия и лигатуры, что вызывает дополнительные трудности при разливке обработанного в ковше расплава из-за низкой жидкотекуцести. 30Цель изобретения - повышение эфФективности модифицирования и, в связи с этим, повышение механических свойств цугуна при одновременном сни 35 жении расхода дорогостоящих магниевых лигатур.Поставленная цель достигается тем, цто в способе получения чугуна с шаровидным графитом, включающем укладку на дно ковша магниевой лигатуры, накрывание ее защитным железосодержащим покрытием и заливку расплава в ковш, заливку расплава в ковш ведут в две стадии: сначала на 1/б/10 объ 45 ема ковша при температуре чугуна 1260- 1.280 С, выдерживают расплав до затвердевания в ковше, после чего заливают остальной цугун при его тем" пературе 1380- 1420 С.50Граничные значения интервалов температур заливки расплава в ковш и режимы модифицирования выбраны на основании анализа данных о температурах плавления магниевых лигатур и проведенных исследований по оптимизации55 условий модифицирования. При заливке расплава чугуна в ковш на первой стадии в интервале 1260- 1280 С обес- о 3 4печивается достаточная жидкотекучесть расплава любого химицеского состава, не происходит плавления лигатур, а только наблюдается прогрев лигатуры, и спекание железосодержащего покрытия и лигатуры с футвровкой ковша, а при заливке расплава чугуна выше принятого температурного интерва" ла происходит плавление лигатуры и угар магния, цто снижает коэффициент усвоения магния из лигатуры.Для обеспечения полного спекания защитного железосодержащего. покрытия и лигатуры с Футеровкой ковша и прогрева лигатуры достатоцно ковш на стадии заливки заполнять на 1/6-1/10 его объема и выдержать расплав в ковше до затвердевания. При заполнении ковша менее, чем на 1/10 его объема происходит неполное спекание лигатуры и покрытия, а при заливке остальной порции металла происходит всплывание кусков модиФикатора и угар магния со значительным пироэффектом. При заполнении ковша более, цем на .1/6 его объема происходит неполное растворение лигатуры и сильное падение температуры расплава в ковше навторой стадии заливки расплава в ковшна оставшийся объем, что вызывает трудности при разливке металла в формы после модифицирования в связи с низкой его жидкотекучестью и снижает эффективность усвоения магния из лигатуры.В результате предварительной обработки лигатуры и защитного железо содержащего покрытия в ковше на первой стадии заливки расплава происходит спекание и прогрев их до 800-1000 ОС,. поэтому для обеспечения равномерного растворения лигатуры в процессе запал. нения ковша на оставшийся объем на второй стадии, расплав чугуна необходимо заливать при 1380- 1420 С. При заливке расплава в ковш на второй стадии при температуре ниже 1380 С происходит неполное растворение лигатуры, а при температуре выше,1420 оС происходит неравномерное растворение лигатуры, а сразу бурная реакция с очень сильным барботажем расплава па. рами выгорающего магния и возможны выбросы металла из ковша, что значительно снижает эффективность усвоения магния из лигатуры и технологичность данного способа,За счет предварительной обработ-ки магниевой лигатуры в ковше обеспе% 985053 4 циваются необходимые условия для эф- плавления вводят ферросилиций. Расфективного модифицирования расплава плав чугуна предлагаемого состава и повышения усвоения магния иэ лига- (С3,63; 1 1,1; Ип0,5; Ртур. В результате эффективного модифи-0,063; Ь в 0,03) перегревают до цирования и рафинирования расплава % 1500 вС, сфероидизирующее модифициро" чугуна в ковше в структуре цугуна уве. ванне проводят в заливочном ковше личивается доля перлита в металличес- емкостью 20 кг, прогретом до ЯО- кой основе и тем самым происходит по" 800 еС, 8 качестве модификатора исвышение механических свойств чугуна, пользуют лигатуруВКИК Ь15,ОФ; особенно временное сопротивление раэв Са : 8,5; Ид е 5,0 РЗИ е 1,1; рыву в литом состоянии. Ге " ост.)., которую вводят различПлавку чугуна осуществляют в вы- . ными способами в заливочном ковше, сокочастотной индукционной печи с ос- в колицестве 1,5"2,Я от массы жидко" новной футеровкой, в кацестве аихто" го чугуна, а при 1340-1360 С заливавых материалов используют следующие 1 ф ют формы дпя получения литых стандарт" материалы: ных образцов (трефа). Определение мвПредельный чугун И"2 Ф 85 80 ханических свойств чугуна проводятОтходы углеродистой в соответствии с ГОСТ 7293-79,г., астали Ст 31 структуру оценивают на шлифах, вмреФерросилиций ФС, 75, Ф Свр 100 в занных иэ литых заготовок.8 тигель печи загружают передельныйчугун и стальные отходыдля сниже- Результаты испытаний приведены ния содержания углерода), после рас- в таблице..т 10 1 о сч О Д 1 О Л 1 сч сО СОЧ 3Л4 Ф В Ф о х 1эсФФо осо эо ФФо о1 Ф эв ФФ ЬФ о о СГ о Х Э Ф о а Х е С Гсс .Ф ь е Юс Оъ сч ь о сч СГ о л м ь е о 3 Л м С 3 осч СГ в о Г ь СГ мосо СГ ь о со Л СГ с о1 Ф Х с Ф Ф Х с х ФСХФ еФФал а31Ф сч Ф 1ас-ФГ 1Ф сС ФС;счй Й ФРФ Ф1-ах Х Ф о а 2 л С 1 со м ь ы 7 о со м 1снаоФФОХ Х 1 Л СГ Ю сб х ф ФВ а Ф еХ 1 а ФЮ ао сч Ю ЧГ сч Ю со сч с Х Ф 3 ь 0 сч Ф Х Ф 7 1 Х а с 1СЛ РОГЧ Фх Ф ХР , васао 1 Л сч ь е счЮ и 1 Л сч ои 30 11 1 1 1 1 1 1 1 3 сХ ф 3 Х аз с Х РХЗ 3 йл ОсХ 3 1 1111Э ФФ с Х 1- о 1- о ае ЭГХо Р о Р а о В Ф Ф Ф 3 Р Х О Э Х х Ф 7 х Ф ХФХ 1 Фл сл ц соФцоло ФФх цУа си Ф Э С Р о с Х лФФ9 9850Сравнивают эффективность описываемого и известного способов получения чугуна по влиянию на структуры, ме" ханические свойства и на остаточное содержание магния в чугуне. ЭПо известному способу: лигатуру ЖКИК 6 укладывают на дно прогретого заливочного ковша, прикрывают стальным листом и стальной высечкой толщиной 1,5-3,0 мм в количестве 1,5-2,0+ 1 в от массы жидкого металла и заливают расплав чугуна из индукционной печи в ковш при 1420-1460 фС ( см, таблица, варианты 1-3 ), в процессе заполнения ковша наблюдается всплывание кусков 1 лигатуры и значительный пироэффект.По предлагаемому способу: лигатуру ЖКИК 6 укладывают на дно прогретого заливочного ковша емкостью 20 кг, прикрывают стальным листом толщиной 2 ф 1,0-1,5 мм, заливку расплава в ковш из индукционной печи ведут в два этапа,. Сначала расплав чугуна иэ печи выливают в промежуточный ковш емкостью 5 кг, где расплав чугуна охлаждают до Т = 1260- 1280 С, после чего охлажденный расплав заливали в заливочный ковш на 1/6- 1/10 его объ" ема и выдерживают расплав чугуна в заливочном ковше до затвердевания, За- ЗО тем из индукционной печи при Т 2 = = 1420-1380 ОС расплав чугуна заливают в тот же заливочный ковш на оставшийся объем, При .заполнении ковша на" блюдается равномерное растворение ли- М гатуры, барботаж расплава парами вы" деляющегося магния беэ всплывания лигатуры и выбросов расплава из ковша 1 см, таблица, варианты 4"6 ).Как видно из данных таблицы предла 40 гаемый способ варианты 4-6 ) - при соблюдении обоснованных режимов модифицирования имеет явные преимущества по сравнению с известным при введении равного количества лигатуры ЖКИК; ос Э таточное содержание магния в чугуне увеличивается в 1,2-1,3 раза; расход магниевой лигатуры, благодаря повышению эффективности усвоения магния . на 203, уменьшается в среднем на 204 фф и составляет 2,03 от массы жидкого металла; механические свойства чугуна в литом состоянии, особенно вре. менное сопротивление разрыву, ловы" шаются на 15-20. И Кроме того, бНагодаря предварительной обработке лигатуры и железо содержащего покрытия в ковше перед заливкой расплава значительно уменьшилась масса вводимого защитного покрытия и температура расплава перед модифицированием, что несомненно также повышает эффективность предлага" емого способа.Существенное влияние на стабильность технологии получения чугуна с шаровидным графитом предлагаемым способом оказывают термовреманные факторы при модифицировании чугуна, Так при заливке расплава в ковш при температуре выше Тна 1 стадиивариант 7 ) или выше Тна 2 стадиивариант 9 ) происходит интенсивный угар магния и пироэффект, что резко снижает эффективность усвоения магния из лигатуры. Если при заливке расплава в ковш его температура будет ниже Т на 2 стадии ( вариант 10), то не обеспечивается полное усвоение лигатуры из-за низкой температу" ры расплава и часть лигатуры может . остаться нерастворенной на дне ковша, При заполнении ковша расплавом на 1 стадии заливки менее, чем на 1/10 его объема вариант 11), происходит неполное спекание лигатуры и защитного покрытия с футеровкой ковша в. процессе выдержки, вследствие чего лигатура. всплывает на поверхность при модифицировании расплава, при заполнении более, чем .на 1/6 объема ковшавариант 8 ) из-за. резкого падения температуры расплава в ковше часть лигатуры остается нерастворенной на дне ковша после разливки, что отрицательно влияет на остаточное содержание магния в чугуне.формула изобретенияСпособ получения чугуна с шаровидным графитом, включающий укладку на дно ковша магниевой лигатуры, накры" ванне ее защитным железосодержащим покрытием и заливку расплава в ковш, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности модифицирования при одновременном снижении расхода лигатур и повышения меха" нических свойств чугуна, расплав заливают в ковш последовательно в две стадии: сначала на 1/6"1/10 объема ковша при температуре чугуна 1260" 1280 С, выдерживают расплав до за" твердевания в ковше, после чего за"12 1. Авторское свидетельство СССР И 785364, кл. С 21 С 1/10, 1979,2. Патент США И 3017267,кл, 75-130, опублик. 196211 985053 ливают остальной цугун при его температуре 1380" 1420 С.Йсточники информации, принятые во внимание при экспертизеСоставитель А. КондратьевРедактор Е. Кинув Техрев И,Гайду Корректор Е. ПоохненкоЗаказ 10086/32 Тираж 587 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий11 035 Москва 1-35 Раущская наб, ае 4/535и т юею ирие ефилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, ч