Способ ввода легкоиспаряющихся модификаторов в жидкий чугун "алазен Советский патент 1984 года по МПК C21C1/10 

Изобретение относится к металлур гии и машиностроению, а более конкретно к получению чугуна с повышенн ми свойствами, преимущественно высо копрочных и пластичных чугунов с шаровидным и вермикулярным графитом для металлургических и машиностроительных отливок, посредством ввода легкоиспаряющихся модификаторов в жидкий чугун в открытых ковшах. Известные способы ввода легкоиспаряющихся модификаторов, в жидкий чугун в открытых ковшах не обеспечи вают стабильной высокой степени усв ения модификаторов, вследствие угар последних и не позволяют вводить модификаторы в жидкий чугун с исход ной температурой ниже 1350с по при чине сильЕ1Ого настылеобразования и зарастания отработочных ковщей ij , (Так при защите модификатора покровным материалом в виде стальных отходов (мелких высечек, обрези литовой стали) степень усвоения модификатора, например магния, вводимого в чугун в виде легковесных лигатур типа Mg-Si-Fe не превышает 50% 2 . Большой расход стальных отходов (не менее 1,5-2,0% от массы обрабатываемого чугуна требует высокой исходной температуры чугуна (14501550) для компенсации сильного охлаждения чугунного расплава. Поскольку свыше 90% чугуна выплавляется в вагранках холодного дутья и имеют температуру плавления на желобе, как правило, не более 1350-с, то известные способы не позволяют эффективно обрабатывать чугун в открытых емкостях легкоиспаряющимися модификаторами. Наиболее близким.к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ ввода модифицирующей добавки,, согласно которому модификатор защищается последовательно толстым слоем (от 5 до 15 см) материала на базе окисла кремнезема (SiO2), например стеклянного боя, и литой крышкой из модифицированного чугуна 3 . Недостатками являются необходимость высокой исходной температуры чугуна (1450-1550°С), сложность технологии, низкое усвоение модифицирующей добавки (не более 30%). Цель изобретения - предотвращение настылеобразования, повышение стабильности и степени усвоения легкоиспаряющегося модификатора при обработке жидкого чугуна при температуре ниже 1350с. . Поставленная цель достигается тем, что согласно способу ввода лег коиспаряющихся модификаторов в жидкий чугун в открытой емкости, например в поворотном разливочном ковше, включающему последовательное размещение слоя твердого модификаторе), например измельченHOI O магнинсодер/кащего ферросплава, на дне емкости до заполнения ее расплавом чугуна и нанесение на поверхность модификатора слоя расходуемого покровного материала, в качестве покровного -материала используют сыпучую сухую теплоизолирующую смесь, состоящую из 80-95 об.% углеродистого пассиватора, предпочтительно измельченного кокса, и 5-20 об.% теплоизолирующей добавки, предпочтительно вспученного перлита, при этом указанную смесь дополнительно вводят на зеркало расплава после образования сплошного слоя чугуна над модификатором. В качестве основы теплоизолирующей смеси используется углеродистый материал, например молотый кокс, серебристый графит. Последний не спекается ни при каких даже самых низких температурах жидкого чугуна, что обеспечивает стабильность усвоения реагента. Опыты показывают, что расход указанной смеси на основе углеродистого материала по сравнению с покровными материалами, использованными в аналогах и прототипе, в 10-20 раз меньше, т.е. потери температуры жидким чугуномна нагрев покровного материала соответственно примерно во столько же раз меньше. Теплоизолирующая добавка, например вспученный перлит или вермикулит вспученный, входящаяВ состав покровного материала, обеспечивает пониженную теплопроводность смеси. За счет низкой теплопроводности покровной теплоизолирующей смеси способ обеспечивает существенное снижение расхода покровного материала, которое необходимо для осуществления эффективного ввода модификатора в жидкий чугун при относительно низкой температуре (1350и ниже). Повышение степени усвоения реагента, например магния, обеспечивается за счет того, что углеродистый пассиватор, входящий в состав покровного материала, создает восстановительную атмосферу в контактной зоне и предотвращает угар реагента. Дополнительными существенными факторами повышения усвояемости модификатора при температуре выше служат уменьшение испаряемости за счет снижения разности между температурой жидкого чугуна и температурой кипения модификатора и повышение растворимости реагента в жидком чугуне. Для реализации положительного эффекта способа ,существенно важно объемное содержание углеродистого пассиватора и теплоизолятора в смесн, a также лвухстаднйное последовательное нанесение смеси. При объемном содержании углеродистого пассива тора в смеси Bbmie 95% и теплоизолятора менее 5% покровный материал утрачивает необходимые теплоизолирующие свойства, что не позволит реализовать положительный эффект изобрете ния. А при объемном содержании теплоизолятора в смеси свыше 20% и угле родистого пассиватора менее 80% поировный материал не будет создавать требуемую восстановительную атмосфер в контактной зоне и степень усвоения реагента будет низкой. Нанесение теплоизолирующей смеси на зеркало расплава надежно предотвращает угар тех частиц модификатора которые преждевременно всплывают на поверхность расплава в период заполнения обработанной емкости жидким чугуном. Пример. В условиях чугуннолитейного цеха отлита партия опытных колесных изложниц в количестве 100 ш из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, полученным путем модифицирования ваграночного чугуна в открытых ковшах емкостью 5,5 т с применением данного способа ввода модификатора. На дно подогретого газовой горелкой ковша загружают ровным слоем модификатор в виде дробленной лигатуры Mg-Si-Fe (46% Mg) в количестве 3% от массы обрабатываемого чугуна и покрывают сверху равномерным слоем расходуемой теплоизолирующей смеси в количестве 0,2% массы расплава. Покровная теплоизолируюшая смесь состоит из молотого кокса 10 об.% и вспученного перлита 90%. По ходу наполнения ковша на поверхность жидкого чугуна добавляют теплоизолирующую смесь в количестве С,1% от массы расплава для предупреждения возгорания отдельных кусков лигатуры, всплывающих на зеркало металла. Температура расплава к моменту заполнения ковша составляет IZBG-IBOO C. Реакция модифицирования протекает стабильно в спокойном режиме длительностью б мин без пироэффекта и выбросов металла из ковша. Применение эффективного способа защиты легкоиспаряющегося реагента позволяет получить качественные отливки из модифицированного чугуна и снизить удельный расход изложниц с 45,7 до 28 кг на тонну стальных слитков (т.е. 1,63 раза), за счет чего завод может сэкономить 1900 т чугуна в год. Ожидаемый экономический эффект по предварительному расчету составляет 250 тыс.руб. В ходе про- . мышленной проверки выявилось, что усвоение магния из лигатуры составляет в среднем (60+5)%, что в 2 раза превышает максимальное усвоение магния согласно прототипу. Длительность службы обработанных ковшей до выхода их из строя по причине настылеобразования составила 8-10 плавок, тогда как при использовании защиты в соответствии с аналог.аьми зарастание происходит после первой же плавки.

Способ ввода легкоиспаряющихся модификаторов в жидкий чугун в oit}рытой емкости, например в поворотном разливочном ковше, включающий последовательное размещение слоя твердого модификатора, например измельченного магнийсодержащего ферросплава, на дне емкости до заполнения ее расплавом чугуна и нанесение на поверхность модификатора слоя расходуемого покровного материала, отличающийся тем, что, с целью предотвращения настылеобразования, повышения стабильности и степени усвоения модификатора при обработке жидкого чугуна при температуре ниже 1350 С, в качестве покровного материала используют сыпучую сухую теплоизолирующую смесь, состоящую из 80-95 об.% углерюдистого пассиватора, предпоч Р тительно измельченного кокса, и (Л 5-20 об.% теплоизолирующей добавки, предпочтительно вспученного перлита, при этом указанную смесь дополнительно вводят на зеркало расплава после образования сплошного слоя чугуна над модификатором.