СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРОГО ЧУГУНА Российский патент 2001 года по МПК C21C1/08 

Описание патента на изобретение RU2177041C1

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения серых чугунов различных марок на базе единого базового расплава с пониженным содержанием углерода и кремния.

Известны различные способы получения серого чугуна с применением ковшевых добавок.

Так, известен способ получения серого чугуна, включающий перелив расплава из печи в промежуточный ковш, где производится модифицирование ферросилицием марки ФС-75 в количествах, зависящих от марки сплава и окончательной доводки чугуна по содержанию кремния /1/. Этот способ не дает возможности получать заготовки с различными свойствами на базе единого расплава, кроме того, имеет место наличие газовых раковин в отливках.

Известен способ получения серого модифицированного чугуна, включающий плавку в индукционной печи, термовременную обработку, присадку в расплав чугуна поташа в количестве 0,003-0,005% смеси мелкодисперсного графита и колошниковой пыли при соотношении /1-4/:1 в количестве 0,05-0,25% и после выпуска расплава из печи обработку в ковше кремнийсодержащим модификатором в количестве 0,15-0,20% от массы чугуна в ковше /2/. Этот способ не обеспечивает однородности свойств чугуна в сечениях отливок различной толщины, ввиду малой эффективности сочетания внепечных добавок.

Наиболее близким, по мнению авторов, является способ получения серого чугуна, состоящий в выплавке исходного расплава с содержанием углерода и кремния, соответственно, 0,65-0,85 и 0,2-0,5 содержания по массе в готовом чугуне, выпуск расплава в промежуточный ковш, в котором проводится первая обработка расплава путем введения комплексной присадки, содержащей 20-35% углерода и 50-70% кремния, в количестве 1,5-3,5%, а вторая обработка - в разливочном ковше путем введения графитизирующих модификаторов на основе кремния в количестве 0,1-0,5% от массы жидкого чугуна и ковше /3/.

Недостатком указанного способа является его неприменимость для обработки металла комплексной присадкой, содержащей 20-35% углерода и 50-75% кремния при температуре менее 1450oC, ввиду значительного снижения степени усвоения комплексной присадки в расплаве в количестве свыше 1,4%. При этом, в сечениях отливок толщиной менее 10 мм не обеспечивается однородность структуры и механических свойств. Другим недостатком является непременное требование сложной схемы разливки с обязательным использованием наряду с разливочным ковшом и промежуточного ковша.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно: получение чугуна в тонкостенных отливках с толщинами сечений от 5 до 50 мм с высокими и однородными механическими свойствами в условиях широкого диапазона температур выплавляемого чугуна и упрощение технологической схемы разливки чугуна.

Техническими результатами от использования данного изобретения являются повышение механических свойств чугуна, достижение однородности механических свойств по сечению тонкостенных отливок и получение различных марок чугуна из единого базового расплава.

Поставленная задача решается тем, что в способе, включающем выплавку исходного расплава, выпуск расплава в ковш и обработку расплава комплексной присадкой, содержащей 20-35% углерода и 50-75% кремния, и графитизирующими модификаторами на основе кремния в количестве 0,1-0,5% от массы жидкого металла, исходный расплав выплавляют с содержанием углерода и кремния, составляющим, соответственно 0,86-0,99 и 0,61-0,90 содержания их по массе в готовом чугуне, при этом обработку расплава комплексной присадкой производят в одном или нескольких ковшах путем ввода присадки в общем количестве 0,1-1,4% от массы жидкого металла, а графитизирующими модификаторами на основе кремния - в разливочном ковше.

Отличительными признаками являются параметры исходного базового расплава /содержание углерода и кремния, соответственно, 0,86-0,99 и 0,61-0,90 содержания их по массе в готовом чугуне/ и способе обработки расплава: комплексной присадкой в одном или нескольких ковшах, путем ввода присадки в общем количестве 0,1-1,4% от массы жидкого металла, а графитизирующими модификаторами - в разливочном ковше.

Граничные пределы параметров предлагаемого способа получения серого чугуна определяются следующим: при содержании в базовом расплаве углерода менее 0,86 и/или кремния менее 0,61 от их конечных содержаний в готовом чугуне ковшевая обработка не обеспечивает достаточного уровня графитизации сплава, что приводит к образованию отбеленных зон и высокой твердости серого чугуна в тонких сечениях.

Если содержание углерода более 0,99 и/или кремния более 0,90 от их содержания в готовом чугуне, снижается эффективность действия комплексной присадки и не обеспечивается равномерность механических свойств по сечению отливок.

Введение в ковш комплексной присадки в количестве менее 0,1% от массы расплава не позволяет достигнуть необходимого уровня содержаний углерода и кремния, что обуславливает образование усадочных дефектов, спаев и отбела в отливках, и не позволяет получить различные марки чугуна из единого базового расплава.

Повышение количества комплексной присадки свыше 1,4% не позволяет получить необходимый уровень прочностных свойств серого чугуна, особенно в центральных перегретых зонах отливок.

Обработка серого чугуна графитизирующими сплавами ни основе кремния обеспечивает модифицирующий эффект, повышая дисперсность и мелкозернистость структуры и, соответственно, уровень прочностных свойств и снижая склонность к отбелу.

При промышленном опробовании способа, в индукционной тигельной печи выплавляли базовый чугун с содержанием углерода 0,86-0,99 и кремния 0,61-0,90 от их конечного содержания в готовом чугуне. Шихта состояла из стального лома, чугунного лома и ферросплавов. Металл в печи перегревали до температуры выпуска 1410-1440oC и скачивали шлак. Ковшевая обработка расплава производилась комплексной присадкой, содержащей 20-35% углерода и 50-75% кремния в количестве 0,1-1,4%, а модифицирующей смесью ферросилиция ФС75Л и кремнийсодержащей лигатуры с Р3M - в количестве 0,1-0,5% от массы жидкого металла - в разливочном ковше. При этом обработка комплексной лигатурой производилась как последовательно в раздаточном и разливочном ковшах, так и в одном разливочном ковше. Чугун, полученный по данной технологии, заливали в формы для получения тонкостенных отливок фасонного вида и образцов для механических испытаний.

Результаты, полученные при применении различных вариантов заявленного способа и способа-прототипа, приведены в таблицах.

В табл. 1 представлены конкретные примеры осуществления способа и способа-пртотипа.

В табл. 2 представлены свойства чугуна, полученного эаявленным способом и известным способом-прототипом.

Из результатов табл. 2 следует, что при применении предлагаемого способа при одинаковых конечных химических составах чугуна в различных сечениях тонкостенных отливок обеспечиваются однородные и высокие значения прочности и показатели качества ПК при температуре жидкого чугуна менее 1450oC.

Экономическая целесообразность применения в производстве прелагаемого способа получения серого чугуне состоит в возможности получения гаммы марок чугуна из единого базового расплава и снижения стоимости шихты для выплавки базового чугуна; кроме того, предлагаемый способ возможно использовать в цехах с различными технологическими схемами разливки металла.

Список литературы
1. Патент ГДР N 259755, МКИ C 21 C 1/08, РЖ ТОЛП, 1989 г., N 4, реф. 4Г119П.

2. А.с. СССР N 1388433, МКИ C 21 C 1/08, БИ N 14, 1986 г.

3. Патент РФ N 2139941, МКИ C 21 C 1/08, БИ N 29, 1999 г.

Похожие патенты RU2177041C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРОГО ЧУГУНА 1998
  • Богданов Б.Г.
  • Клецкин Я.Г.
  • Бессонов В.А.
  • Серебрин С.М.
RU2139941C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ МЕТАЛЛА 2000
  • Богданов Б.Г.
  • Клецкин Я.Г.
RU2164535C1
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ПРОИЗВОДСТВА СЕРОГО И ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА С ШАРОВИДНЫМ И ВЕРМИКУЛЯРНЫМ ГРАФИТОМ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК 2006
  • Королев Сергей Павлович
  • Хальфин Фанис Бариевич
  • Овчинников Евгений Павлович
  • Панфилов Эдуард Владимирович
  • Харисов Сирень Нигматуллович
RU2337973C2
БРИКЕТИРОВАННАЯ СМЕСЬ ДЛЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ СЕРОГО ЧУГУНА 1997
  • Анисимов А.Н.
  • Сивко В.И.
  • Муртазин Р.Г.
  • Курочкин Л.В.
  • Суппес В.Я.
RU2124566C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА С ШАРОВИДНЫМ ГРАФИТОМ 1998
  • Колганов В.Н.
  • Колпаков А.А.
  • Коровин В.А.
  • Рошкован М.Ш.
  • Палавин Р.Н.
  • Фокин В.И.
RU2134302C1
ЧУГУН С ВЕРМИКУЛЯРНЫМ ГРАФИТОМ 2006
  • Королев Сергей Павлович
  • Абрамов Владимир Иванович
  • Панфилов Эдуард Владимирович
RU2318903C1
СПОСОБ ГРАФИТИЗИРУЮЩЕГО МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЧУГУНА 2015
  • Подольчук Анатолий Дмитриевич
  • Деревянко Игорь Владимирович
RU2620206C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК ИЗ ХЛАДОСТОЙКОГО ЧУГУНА 2012
  • Зиновьев Юрий Александрович
  • Колпаков Алексей Александрович
  • Тимофеев Андрей Михайлович
  • Леушин Игорь Олегович
RU2509159C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЧУГУНА С ВЕРМИКУЛЯРНЫМ ГРАФИТОМ 2006
  • Королев Сергей Павлович
  • Панфилов Эдуард Владимирович
  • Хальфин Фанис Бариевич
  • Сивко Владимир Иванович
RU2315815C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК ИЗ ЧУГУНА 2013
  • Леушин Игорь Олегович
  • Зиновьев Юрий Александрович
  • Чистяков Дмитрий Геннадьевич
  • Марфенин Сергей Николаевич
RU2541250C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 177 041 C1

Реферат патента 2001 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРОГО ЧУГУНА

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения серых чугунов различных марок на базе единого исходного расплава с пониженным содержанием углерода и кремния. Способ включает выплавку исходного расплава с содержанием углерода и кремния, составляющим, соответственно, 0,86-0,99 и 0,61-0,90 содержания их по массе в готовом чугуне, обработку расплава комплексной присадкой в одном или нескольких ковшах путем ввода присадки в общем количестве 0,1-1,4% от массы обрабатываемого металла и графитизирующими модификаторами на основе кремния - в разливочном ковше. Способ обеспечивает высокие механические свойства однородных по сечению тонкостенных (5-50 мм) отливок в условиях широкого диапазона температур выплавляемого чугуна, при возможности получения различных марок чугуна из базового расплава единого состава. 2 табл.

Формула изобретения RU 2 177 041 C1

Способ получения серого чугуна, включающий выплавку исходного расплава, выпуск расплава в ковш и ковшевую обработку расплава комплексной присадкой, содержащей 20-35% углерода и 50-75% кремния, и графитизирующими модификаторами на основе кремния в количестве 0,1-0,5% от массы жидкого металла, отличающийся тем, что исходный расплав выплавляют с содержанием углерода и кремния, составляющим соответственно 0,86-0,99 и 0,61-0,90 содержания их на массе в готовом чугуне, при этом обработку расплава комплексной присадкой производят в одном или нескольких ковшах путем ввода присадки в общем количестве 0,1-1,4% от массы жидкого металла, а графитизирующими модификаторами на основе кремния - в разливочном ковше.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2001 года RU2177041C1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРОГО ЧУГУНА 1998
  • Богданов Б.Г.
  • Клецкин Я.Г.
  • Бессонов В.А.
  • Серебрин С.М.
RU2139941C1
Способ получения серого чугуна 1987
  • Гусейнов Беюкага Гейдар-Оглы
  • Александров Николай Никитьевич
  • Бложко Николай Константинович
  • Стасюк Геннадий Федосеевич
  • Расулов Ариф Яхья-Оглы
  • Каракашлы Ниязи Каграманович
  • Джабраилов Балакардаш Ширин-Оглы
SU1497226A1
Способ получения серого модифицированного чугуна 1986
  • Баронин Борис Иванович
  • Головня Анатолий Борисович
  • Пелих Владимир Федотович
SU1388433A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА 1992
  • Колганов В.Н.
  • Большаков А.В.
  • Колпаков А.А.
  • Гаврилов В.И.
  • Коровин В.А.
RU2016079C1
ГРАФИТИЗИРУЮЩИЙ МОДИФИКАТОР 1992
  • Каргинов Владимир Петрович
  • Чайкин Владимир Андреевич
RU2049114C1
US 4545817 А, 08.10.1985
JP 56023210 А, 05.03.1981
DE 3726053 А1, 25.08.1988.

RU 2 177 041 C1

Авторы

Богданов Б.Г.

Клецкин Я.Г.

Бессонов В.А.

Серебрин С.М.

Даты

2001-12-20Публикация

2000-06-15Подача