Способ получения чугуна с шаровидным графитом Советский патент 1984 года по МПК C21C1/00 

О5 00 4 00 00Иэобретенме относится к литейному производству,, а именно к способам получения чугуна с шаровидными включениями графита (ЧШГ) и может быть использовано при массовом производстве высококачественных литых изделий из этого конструкционного материала.

Известен способ получения ЧШГ с предварительным вводом химически активных элементов в ковш при выпуске из печи, Который включает использование для модифицирования чугуна с низкой концентрацией серы редкоземельных элементов.с двумя последующими вводами модифицирующих добавок иттрия и ферросилиция ClJ.

Недостатком способа является то, что область его применения ограничена из-за повышения расхода дорогих модифицирующих добавок.

Наиболее блнзким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату .является способ получения чугуна с шаровидным графитом, включающий предварительную обработку в ковше расплава чугуна присадкой силикокальция и алюминия и последующее сфероидизирующее модифицирование магнийсодержащей добавкой 2.

Недостатками известного способа являются большой расход присадок для предварительного модифицирования силикокальция (0,3-0,1 мас.%) и алюминия (0,03-0,12 мас-.%), сложность получения ЧШГ в связи с необходимостью высокого перегрева металла (1480-1530°С) для стабильного усвоения силикокальция, уменьшение усвоения магния в связи с высоким перегревом расплава и ухудшение санитарно-гигиенических условий работы из-за сильного газовыделения при кипении магния.

Целью изобретения является уменьшение стоимости получения чугуне. с шаровидным графитом и сокращение расхода модифицирующих присадок.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения чугуна с шаровидным графитом, включающему предварительную обработку в ковше расплава чугуна присадко силикокальция и алюминия и последующее сфероидизирующее модифицирование магнийсодержащей добавкой,предварительную обработку выполняют при температуре чугуна 1400-1420°С присадкой сплава, содержащего 35% и 65% алюминия в количестве 0,025-0,04% от веса чугуна.

Предлагаемый способ позволяет сократить расход модифицирующих добавок, уменьшить температуру перегрева металла в печи и связанные с этим расходы.

Выбор сплава (65%А +35%Са) для предварительной обработки чугуна в ковше обусловлен его высоким химическим сродством компонентов к элементам сильно затрудняющим сферолитную кристаллизацию графита, в первую очередь к кислороду, сере и некоторым другим поверхностноактивным примесям. Названные нежелательные примеси препятствуют осаждению элементов-сфероидизаторов нд имеющихся в расплаве недорастворенных кристаллических образованиях графита.

Важнейшими преимуществами сплава предлагаемого химического состава являются низкая температура плавления (545°С, так как сплав эвтектического состава, для сравнения: у силикокальция т.пл. 980°С) иг склонность к саморастрескиванию без окисления на воздухе. Совместная присадка каль.ция и алюминия усиливает эффект рафинирования чугуна. При этом алюминий расходуется на связывание кислорода и азота, а кальций связывает оставшийся кислород и серу.

Величина добавки сплава (б5%А1+35%Са ) установлена экспериментально. Нижний предел (0,025%) выбран, исходя из минимально необходимого количества магнийсодержащей лигатуры, при котором в чугуне стабильно кристаллизуется графит шаровидной формы по стабильной диаграмме. Ограничение по верхнему пределу (0,04%) связано со стабилизацией в дальнейшем эффекта обработки жидкого чугуна сплавом рекомендуемого состава.

Температура ввода сплава (65%АВ+35%Са) определяется из условия наиболее эффективного его воздействия с вредными примесями. Повышение температуры ввода в чугун сплава предлагаемого состава сверх 1420°С нежелательно из-за существенного уменьшения свободной энергии образования соединений с указанными компонентами. Нижний предел по температуре ввода (1400°С) устанавливается с учетом сохранения на достаточно высоком уровне температуры заливки сплава.

Минимальная добавка магния для получения ЧШГ, с.учетом предварительной обработки сплавом (б5%Аг+35%Са) с минимальным его расходом, гарантирующая полную сфероидизацию графита и остаточное содержание магния 0,05-0,07 мас.%, установлена экспериментально и составляет 1,1-1,2% от веса металла в ковше. После окончания процессов модифицирования с зеркала металла удаляется шлак и металл заливается 5 в форму.

р, В чугун состава,

3,6

2,55

0,55

СераДо 0,1

ФосфорДо 0,15

вводят магнийсодержащую лигатуру по известному и предлагаемому вариан,там (таблица).

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЧУГУНА С ШАРСВВДНЬт ГРАФИТОМ; включающий предварительную обработку в ковше расплава чугуна присадкой силикокальция и алюминия и последующее сфероидизирующее модифицирование магнийсодержащей добавкой,о т л и-. чающийся Тем, что, с целью уменьшения стоимости получения чугуна с шаровидным графите и сокращения расхода модифицирующих присадок, предварительную обработку выполняют при температуре чугуна 1400-1420с присадкой сплава, со. держсодего 35% к&льция и 65% алнининия в количестве 0,025-0,04% от веса чугуна.S

Как показывают экспериментальные данные предпагаеАШй способ отличается меньшим расходом добавки для предварительной обработки и ли. га туры {Мо)длй.г сфероидизации графита при уменьшении температуры обрабатываемого чугуна.

Предлагаемый способ получения чугуна с шаровидным графитом позволит снизить максимальную темпег ратуру перегрева чугуна с 1480 до . Перегрев чугуна на каждые 200°С в электродуговой печи по производственным данньв составляет

2,2 pyC./i т чугуна. Исходя из этого, расчет экономического эффекта на 1 т чугуна производится по формуле 3,.j

где Э - экономический эффект на

1 т чугуна, руб; С - стоимость электроэнергии при перегреве чугуна на , руб7

Т температура предварительной ковшевой обработки чугуна по базовому варианту,С1

температура предварительт ной ковшевой обработки

чугуна по предлагаемому -варианту,°С сосэгавляет 0,672 руб,/т чугу