Чугун Советский патент 1984 года по МПК C22C37/10 

OQ СО

00

Изобретение относится к металлургии, а именно к чугунам, используемым для эгливки токоподвоАов к уголь ным блокам гшюминиевых электролизеров.

Известен чугун, содержащий, вес. %: Углерод3-4

Кремний2/5-3,6

Фосфор0,8-1,6

Марганец Не более 0,9 СераНе более 0,05

ЖелезоОстальное |l .

Известный чугун относительно дешев, поэтому широко используется не только для заливки ниппелей обожженных анодов а;ж)миниевых электролизеров, но и для заливки токоподводов к катодньм блокам, обеспечивая электрический контакт между токоподводом и угольным блоком. Однако он не обеспечивает минимального падения напряжения в контакте токоподвод - угольный блок из-за отсутствия достаточного контактного давления на границах чугун-токоподвод, чугун-угольный блок и, следовательно, неэкономичен.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому аффекту является чугун, содержащий легирующие добавки меди и алюминия, мас.%:

Углерод3,,45

Кремний 0,10-0,20

Марганец0,40-0,50

Алюминий2,85-3,00

Медь0,8-1,0

ЖелезоОстальное t2

Чугун в качестве примесей может содержать, мае.%:

Фосфор . 0,035-0,045 Сера0,025-0,030

Легирование чугуна алкминием сопровождается ростом в его структуре количества графитной фазы. Повышенное количество графитной фазы обеспечивает хорошее контактное давление. Однако графит обладает высоким удельным электросопротивлением, следовательно, повышает электросопротивление чугуна.

Присутствие в чугуне меди совместно с марганцем вызываеФ аустенизацию структуры чугуна, что также неблаго- приятно сказывается на его электросопротивлении. Вйесте с тем медь повышает плотность чугуна, что является положительньал с точки зрения изменения контактного давления.

Таким образом положительное влияние алюминия и меди нивелируется общим увеличением электросопротивления чугуна. Кроме того, указанный чугун относится к низкокремнистым, характеризуется малой степенью эвтектичности и, следовательно, имеет неудовлетворительные литейные свойства, в частности большую усадку. В связи с этим заливка указанным

чугуном токоподводов к угольным блокам не обеспечивает снижения перепада напряжения в контакте угольный блок-токоподвод.

Цель изобретения - уменьшение перепада напряжения в контакте токоподвод-угольный блок.

Поставленная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, медь, железо, дополнительно содержит галлий при следующем соотношении компонентов, мае.%:

Углерод3,2-3,6

Кремний2,6-3/0

Марганец0,35-0,5

Алкнииний0,15-0,25

Медь0,08-0,15

, Галлий0,01-0,05

Жвлезо .Остальное

Содержание примесей серы и фосфора в предлагаемом чугуне ограничено 0,05 и 0,8 мас.% соответственно

При введении в чугун галлия в указанных пределах имеет место Существенное уменьшение перепада напряжения в контакте угольный блок-токоподвод, что подтверждается испытаниями. Это обусловлено тем, что галлий способствует получению струкsyptt металлической основы чугуна с высокой дистюрсностью, а также вызывает кристаллизацию графитных включений в более компактной форме. Не исключено также, что галлий измельчает включения фосфидной эвтектики и тем нейтрализует ее вредное влияние, характеризующееся повьгиением электросопротивления чугуна.

Присутствие в предлагаемом чугуне одновременно алюминия и меди в указанных пр еделах обеспечивает повышение контактного давления в контакте угольный блок-токоподвод вследствие повышенной графитизации чугуна и увеличения его плотности, а поддержание углерода и кремния в указанных пределах (обеспечивается степень эвтектичности С 4гЗ%) еще более усиливает этот эффект.

Верхний предел содержания алвм иния ограничен 0,25% из-за необходимости исключения возможности образования в чугуне газовых пор и раковин , которые нарушают сплошность основы чугуна, имеющую влияние на электросопротивление. При содержании в чугуне алюминия менее 0,15% указанный эффект графитизации чугуна практически отсутствует.

Ограничение содержания меди в чугуне в пределах О,08-0,10% обусловлено необходимостью повысить плотность и одновременно не допустить возможной аустенизации структуры чугуна, повышающей его электросопротивление.

, Пример. Предлагаемый чугун выплавляют в индукционной тигельной печи ИЧГ-2, 5М1.

Для приготовления чугуна предлагаемого состава используют металлические алхминий, медь и галлий.

которые вводят в разогретый разливочный ковш перед заливкой в него жидкого чугуна.

В табл. 1 тфиведены составы выплавленных чугунов.

таблица 1

ЧУГУН преимутественно для заливки токоподводов к угольным блокам алюминиевых электролизеров, содержащий углерод, кремний, марганец, , медь и железо, отличающийся тем, что, с целью уменьшения перепада напряжения в контакте угольный блок - токоподвод, он дополнительно содержит галлий при следующем соотношении компонентов, мае.%: Углерод3;2-3,6 Кремний2,6-3,0 Марганец0,35-0,50 Алюминий0,15-0,25 Медь0,08-0,15 Галлий0,01-0,05 ЖелезоОстальное

Для определения перепала напряжения в контакте угольный блок-токоподвод заливают предложенным чугуном три комплекта токоподводов к обожженным анодам. Этими комплектами оснащены 3 электролизёра с обожженными анодами. Также заливают три комплекта токоподводов к угольным катодным блокам, которые предназна-. чаются для трех электролизеров, находящихся на капитальном ремонте. Для сопоставления результатов аналогично производят заливку токоподводов известньш чугуном состава, мас.% G 3,42, Si 0,12, Мп 0,50, Р 0,035, S 0,029, А1 2,9, Си 0,81.

Технология заливки токоподводов к угольньм блокам отвечает требованиям типовой инструкции по монтажу и капитальному ремонту алюминиевых электролизеров. Измерения перепадов напряжения в контакте токоподводугольный блок также производят по указанной инструкции

Испытания угольных анодных блоков с ниппелями, залитьми предложенньм чугуном, и угольных катодных блоков с токоподводами осуществляют в течение 2 мес. Средний перепад напряжения в контакте анод-ниппель следующий, мВ:

Известный чугун 160

Предлагаемый чугун

по плавкам:

0,030,750,01Остальное

0,030,750,

0,050,600,,050,600,005- 0,050,60ОД- 1 2 3

5

74

76

4 5

79

90

Средний перепад напряжения в контакте токоподвод-угольный катодный блок следующий, мВ:

12,7

Известный чугун Предлагаемый

5 чугун по плавкам

5,7

1

2 5,6 5,8

3

0 в,2

4 7,2

5

Как видно перепад напряжения при использовании чугуна предлагаемого состава ниже, чем известного , на 60-65%, причем наименьшим перепадет напряжения характеризуются плавки 1-3. .- ; .

Механические Свойства (л ЕЪ) чугунов определяют по ГОСТ 1497-73. Для определения жидкотекучести (И) используют спиральную пробу с шюцадьй) сечения 50 мм ГОСТ 16)438-70 (температура даливки Лкнейную усадку () определяют на пробе Нехендзи-Купцова..

Результаты определений представлены в табл. 2.

. Предлагаемый чугун

2,6 0,35 0,15 0,08 0,01 Осталь- 206

2,8 0,43 0,20 0,11 0,03 Осталь- 195

3,0 0,50 0,25 0,15 0,05 Осталь- 180

Известный чугун

3,42 0,12 0,50 2,9 0,81

Использование предлагаемого чугу- 25электролизере в основном за счет

на для заливки токоподводов к уголь-экономии электроэнергии. ным блокам алюминиевых электролизе- Технология выплавки предложенного

ров позволит получить экономическийчугуна не меняется по сравнению с

эффект в сумме 365 руб. на одномиспользуемой для известного чугуна.

Таблица 2

2100 61 0,75

2050 60 0,74

1850 59

0,76

2300 51

1,3

Осталь- 280 ное