Экзотермическая смесь Советский патент 1984 года по МПК C21C7/06 

со с 1

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к литейному производству, в частности к мидифицированию и рафинированию жидкого чугуна и может быть использовано при внепеч ной (ковшевой) обработке жидкого металла.

Известна экзотермическая смесь для десульфурации и науглероживания жидкого чугуна, содержащая, мас.%: Карбид кальция52-70

Графит8-16

Криолит8-12

Натрий хлористый 10-24 Эта смесь повьшает температуру металла при ковшевой обработке (десульфурации и науглероживании)-С 1

Однако при модифицировании жидког металла после достижения максимально температуры (1435°С) происходит резкое снижение ее и эффекта модифицирования, заключающегося в повьпяении свойств чугуна, не наблюдается.

Наиболее близкой по составу и достигаемому эффекту к предлагаемой является экзотермическая смесь, содежащая, мас.%:

Карбид кальция40-60

Силикокальций. 30-40

-Криолит5-10

Графит5-10

Эта смесь позврляет при обработке серого чугуна осуществить его десуль фурацию, науглероживание и модифицирование, что способствует снижению величины отбела и некоторому повьппенш) свойств металла отливок С 2.

Недостатком известной смеси является низкая длительность модифицирующего воздействия и, вследствие этого невысокое повышение прочностных свойств металла отливок, особенно залитых в последнюю очередь.

Целью изобретения является увеличение длительности модифицирующего воздействия смеси при одновременном рафинировании и дегазации чугуна и повышение его механических свойств.

Поставленная цель достигается TiSM, что экзотермическая смесь, содержащая карбид кальция, силикокальций, криолит и графит, дополнительно содержит силикобарий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Карбид кальция30-40

Силикокальций10-20

Криолит5-10

Силикобарий15-25

ГрафитОстальное

Наличие в составе экзотермической смеси карбида кальция способствует стабилизации температуры обрабатываемого расплава, кроме того карбид кальция увеличивает рафинирующую способность смеси. В случае повышения содержания карбида кальция в составе смеси свыше 40% . наблюдается увеличение количества образующегося шлака, который становится тугоплавким и нереакционноспособным, особенно, при недостаточно высокой температуре жидкого чугуна. Кроме этого, высокое содержание карбида кальция требует значительной присадки криолита (до 20%). Пониженное содержание карбида кальция (ниже 30%) в смеси ведет к снижению температзфы обрабатываемого чугуна и ведет к кристаллизации чугуна с отбелом.

Силикокальций способствует стабилизации структуры чугуна. Применение экзотермической смеси с пониженным содержанием силикокальция (ниже 10%) ведет к кристаллизации чугуна с отбелом вследствие образования сложных карбидов с участием бария, имеющих сравнительно большую термическую стойкость в температурном интервале затвердевания чугуна. При увеличении силикокальция в смеси более 20% образуется большое количество шлака.

Криолит в составе смеси служит для связывания продуктов взаимодействия кальция и бария с кислородом, серой и фосфором, содержащихся в жидком чугуне. Содержание криолита в смеси ниже 5% приводит к нарушению условий рафинирования чугуна, так как образующийся шлак становится тугоплавким и нереакционноспособным. Повышени концентрации криолита выше 10% нецелесообразно, так как не наблюдается эффекта повьш1ения рафинирующей способности шлака.

Наличие силикобария в составе смеси увеличивает длительность модифицирующего эффекта и, улучшая рафинирование чугуна, повышает его механические свойства. При содержании силикобария в составе смеси вьш1е 25% имеет место отбел, ниже 15% происходит снижение длительности модифицирующего воздействия и свойства мйталла отливок понижаются.

Графит (или другой углеродистый материал) в составе смеси в сочетании с карбидом кальция способствует созда31нию восстановительной атмосферы, обр зованию активных центров кристаллиза ции, измельчению включений графита, устранению отбела и уменьшению усадк чугуна. При наличии углеродистого материала в составе смеси меньше, че предлагаемый предел, эффект от воздействия незначителен, а вьше указан ного предела не происходит дальнейшего повышения показателей процесса обработки. Экзотермическая смесь для обработ серого чугуна представляет собой механическую смесь порошка графита с дробленым карбидом кальция, силикокальцием, криолитом, силикобарием (фракция 2-3 мм). П р и м е р. Обработке подвергают чугун, содержащий, мас.%: углерод :3,44, кремний 0,84; марганец 0,74 фосфор 0,15, сера 0,085. Ввод смеси осуществляют на дно ковша при температуре заливаемого металла 13801400С. Для испытаний подготовлены смеси, состав которых представлен в табл. 1. Результаты опытных плавок представлены в таб. 2. Длительность модифицирующего воздействия смеси определяют временем, прошедшим с момента окончания обра14ботки до появления в структуре чугуна цементита. Таким образом, использование предлагаемой экзотермической смеси способствует увеличению длительности модифицирующего эффекта и повьшению механических свойств обработанного чугуна. При этом наиболее стабильные результаты для чугуна ваграночной плавки с содержанием серы до 0,085% достигнуты при вводе в чугун экзотермической смеси предлагаемого состава. Базовым объектом является известная смесь, содержащая силикокальций. В сравнении с ней предлагаемая экзотермическая смесь обладает следующими преимуществами. Увеличение длительности модифицирующего воздействия позволяет получать отливки из чугуна без отбела, устраняется необходимость последующей термообработки и, тем самым, сокращается цикл получения годных деталей, при этом снижается себестоимость изделий на 30%. Кроме этого, за счет рафинирования и дегазации металла увеличиваются прочностные свойства серого чугуна приблизительно на марку, и соответственно снижение расхода смеси. Таблица 1

ЭКЗОТЕРМИЧЕСКАЯ СМЕСЬ, содержащая карбид кальция, силикокальций, криолит и графит, отличающаяся тем, что, с целью увеличения длительности модифицирукщего воздействия смеси при одновременном рафинировании и дегазации чугуна и повышения механических свойств его, она дополнительно содержит силикобарий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Карбид кальция30-40 Силикокальций10-20 Криолит5-1О Силикобарий15-25 ГрафитОстальное §

25 30 35 40 43

5 10

15 20 25

57

10 15 20 25 30

40

23

5

2

Таблица 2