СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА С ШАРОВИДНЫМ ГРАФИТОМ Российский патент 1997 года по МПК C21C1/10 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения чугуна с шаровидным графитом путем модифицирования расплава.

Известны различные способы получения чугуна с шаровидным графитом путем введения модификаторов. Чаще всего применяют способы ковшевой обработки с использованием лигатур, содержащих магний или металлический магний в смеси с различными инокулирующими и шлакующими добавками, которые помещают на дно ковша перед заполнением жидким чугуном или вводят в ковш с чугуном сверху.

Известен способ получения чугуна с шаровидным графитом, включающий введение в ковш модифицирующей смеси в количестве 1-4% имеющей в своем составе магнийсодержащую добавку и флюсующую добавку в соотношении от 1:1 до 1:4 [1]
Известны также способы, по которым модификатор, содержащий гранулированный магний, ферросилиций и др. компоненты, вводят в расплав в виде брикета [2] опускают в расплав в виде блока [3]
Известен также способ производства чугуна с шаровидным графитом, согласно которому в расплав последовательно вводят магний и ферросилиций [4]
Известен способ получения чугуна с шаровидным графитом путем введения сфероидизирующего модификатора (Mg 17% Cl 0,5-1% Ni 81,5%) и графитизирующих добавок (FeSi и SiCa) на дно ковша под двухслойной засыпкой из легирующего металла и очищенной стружки ВЧШГ [5]
При вводе в ковш смесей, брикетов, блоков, содержащих магнийсодержащие компоненты или магний металлический, усвоение магния низкое и нестабильное из-за интенсивного испарения магния при взаимодействии с жидким чугуном. И даже двухслойное покрытие не устраняет этот недостаток.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения высокопрочного чугуна [6] По этому способу перед заливкой чугуна в ковш в углубление на дне ковша вводят смесь из гранулированного магния и гранулированного ферросилиция ФС65Га4 в соотношении 1:(10-15), что соответствует содержанию магния в смеси 6,7-10% Количество вводимой смеси определяют из расчета ввода в чугун Mg 0,04-0,1% Сверху на смесь засыпают покровный слой чугунной стружки в количестве 0,05-0,1% от массы чугуна.

Недостаток этого способа в том, что слой стружки (масса его 1:40 -1:20 от массы смеси) быстро растворяется жидким чугуном, и далее смесь с высоким содержанием магния начинает бурно реагировать с чугуном, частично всплывая и окисляясь на поверхности расплава. В результате усиливается выделение дыма в атмосферу. Но, что самое главное имеет место повышенная потеря магния, увеличение его расхода на обработку чугуна, нестабильность остаточного содержания магния в чугуне.

Задачей изобретения является изыскание способа получения высокопрочного чугуна обработкой в ковше смесями, содержащими гранулированный магний, при котором процесс испарения магния протекал бы более спокойно. Техническим результатом решения данной задачи является повышение усвоения магния и уменьшение его потерь, сокращение расхода магния, стабилизация содержания магния в чугуне, улучшение экологии.

Предлагаемый способ заключается в том, что чугун обрабатывают в ковше модифицирующей смесью на основе ферросилиция, содержащей 5-8 мас. (гранулированного магния, помещенной в карман днища ковша и равномерно покрытой покровным слоем, при этом в качестве покровного слоя использована смесь на основе ферросилиция, содержащая гранулированный магний в количестве 1-2 мас
При заливке в ковш с модифицирующей и покровной смесью чугун вступает в контакт с покровной смесью. Благодаря тому, что количество магния в смеси не велико и гранулы его равномерно распределены в массе смеси, испарение магния идет плавно, мелкие пузырьки его паров, проходя через чугун, растворяются в чугуне, и частично расходуются на обессеривание, а частично на предварительное модифицирование. Это позволяет использовать чугун с более высокой серой. Когда слой покровной смеси растворен в чугуне, начинается взаимодействие чугуна с модифицирующей смесью.

Соотношение количества смеси в покровном слое и в модифицирующей смеси таково, что после растворения покровного слоя ковш заполнен чугуном не менее, чем наполовину. Благодаря этому испарение магния из модифицирующей смеси идет под давлением столба жидкого чугуна и протекает спокойно, в результате чего усвоение магния чугуном повышается, уменьшаются потери и общий расход магния для получения требуемого содержания магния в чугуне; стабилизируется содержание магния в чугуне.

Модифицирующая смесь состоит из зернового ферросилиция (Si 60-80%), размер зерен 0,5-3 мм) и гранулированного магния (размер гранул 0,5-3 мм) в количестве 5-8 мас. от смеси.

Проведены испытания прелагаемого и известного способов получения высокопрочного чугуна. В качестве модифицирующей смеси использовали смесь гранулированного магния марки МГП-3 с размером гранул 0,5-3 мм и зернового ферросилиция ФС75 с размером зерен 0,5-3 мм, (в известном способе -ФС65Ба4).

В качестве покровного слоя применяли смесь зернового ферросилиция ФС75 и гранулированного магния, содержащую Mg 1-2% мас. При осуществлении известного способа покровный слой состоял только из токарной чугунной стружки. Количество модифицирующей смеси и покровной смеси в предлагаемом способе определены по формуле:

при этом с модифицирующей смесью вводили Mg 0,09% (% Mg вводимый 0,09%), а с покровной смесью вводили Mg 0,01%) Mg вводимый 0,01%). То есть в обоих способах вводилось в чугун одинаковое количество магния 0,1% только в заявляемом Mg 0,09% c модифицирующей и Mg 0,01% с покровной смесью, а в известном Mg 0,1 с модифицирующей смесью. Модифицирующий и покровный материал вводили последовательно в карман в днище ковша перед заливкой чугуна. Чугун выплавляли в дуговой электропечи. При реализации известного способа в расплав в печи перед выпуском вводили 0,2% лигатуры РЗМ ФС30РЗМ30. Химический состав выплавляемого чугуна, мас. C 3,5-3,7, Si 1,5-1,7, Mn 0,35-0,45 S 0,025, температура при выпуске 1480^o-1490^oC.

В табл. 1 приведены конкретные примеры осуществления предлагаемого (1-3) и известного способов (4). Для оценки эффективности обессеривающей роли покровного слоя предлагаемого способа после заполнения ковша наполовину отбирали пробу для определения содержания серы. Для оценки усвоения магния и стабильности остаточного содержания магния после заполнения ковша чугуном скачивали шлак и заливали пробу для анализа магния.

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Из данных табл.2 видно, что при оптимальном содержании магния в модифицирующем и покровном слое, усвоение магния находится в пределах 50-53% по сравнению с 43-48% в известном процессе.

Стабильность усвоения магния также выше при предлагаемом способе обработки чугуна; колебания магния 0,002 -0,003% по сравнению с 0,005% при известном способе.

При исходном содержании серы в чугуне 0,025% предлагаемый способ обеспечил обессеривание при взаимодействии чугуна с покровным слоем на 0,007-0,009% (на момент взятия пробы), что свидетельствует об эффективном обессеривающем действии покровной смеси.

Использование: металлургия, в частности в способах получения чугуна с шаровидным графитом путем модифицирования расплава. Сущность: чугун обрабатывают в ковше смесью на основе зернового ферросилиция, содержащей 5-8 мас.% гранулированного магния, помещенной в карман в днище ковша и равномерно покрытой покровным слоем, представляющим собой смесь на основе зернового ферросилиция, содержащей 1-2 мас.% гранулированного магния. 2 табл.

Способ получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, включающий обработку чугуна в ковше модифицирующей смесью на основе ферросилиция, содержащей 5 8 мас. гранулированого магния, помещенной в карман днища ковша и равномерно покрытой покровным слоем, отличающийся тем, что в качестве покровного слоя используют смесь на основе ферросилиция, содержащую 1 2 мас. гранулированного магния.