Способ выплавки синтетического ферритного чугуна Советский патент 1984 года по МПК C21C1/08 

Изобретение относится к метаЛлур гии и может быть использовано в литей.ном производстве при выплавке чугу на в индукционных электропечах. Известен способ вьтлавкй синтетического чугуна, согласно которому высококачественный чугун с ферритно матрицей в литом состоянии получают посредством обработки расплава реаге том, содержащим негашенуго; известь, графитовый порошок, силикат и карбид кальция (дпя раскисления и леги рования) . Высококачественные литейные чугуны получают вводом в нагрет до 1500 С ванну металла мелких кусков затравочного материала: кремния или кремнийсодержащих сплавов, в частности силикркальция или ферро|Силиция, в количестве, необходимом ,для снижения температуры металла до 1380-1400с, т.е. до температур за.ливки l. Однако указ.анньй способ выплавки высококачественного чугуна характеризуется повышенным расходом электр энергии (дополнительные затраты на расплавление шлаковой смеси, на перегрев с 1380-1400°до 1500-t520°C, на восстановление железа из его оки лов кремнием и углеродом), высо1ким угаром кремния, наличием Перлита в структуре металлической матрицы, что вызывает необходимость термической обработки отливок (ферритизирующий отжиг), повышающей их стоимость из-за дополнительных затрат энергоносителей. Кроме того, в разнотолщинньгх отливках сложного профиля ферритизирующий отжиг вызывает концентрацию напряжений, величина которьк сопоставима с эксплуатационными, что обуславливает неоднородность свойств в различных сечениях отливок и разрушение элементов изделий из них при ис пытаниях. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ выплав ки легированного ферритного чугуна со сфероидальным графитом, включающий загрузку всего карбюризатора, шихты в виде губчатого железа, переплав ее и науглероживание, термовременную обработку, полный слив металла из печи и обработку расплава графитизирующимй и глобуляри зующими реагентами .2. Недостатками известного способа являются отделение агента повторного науглероживания, как самого легкого компонента, шлаком от металла и снижение степени усвоения науглероживающего агента, возрастание времени его растворения в железе. В связи со снижением скорости растворения науглероживающего агента увеличивается размер графитовых включений, ухудшается, их форма, что, в конечном итоге, после ввода глобуляризаторов приводит к снижению качества металла, особенно пластических свойств, появлению черных пятен и ухудшению качества литых изделий Отсутствие конечной присадки губчатого железа снижает ферритизацию матрицы и увеличивает количество перлита, необходима операция . отжига. Целью изобретения является получение ферритной структуры в литом состоянии без ферритизирующего отзкига, повышение однородности пластич ческих свойств разнотолщинных литых изделий. Поставленная цепь достигается тем, что при способе выплавки синтетического ферритного чугуна, вклю- /чающем загрузку всего карбюризатора, металлошихты в виде губчатого железа, переплав ее и науглероживание, термовременную обработку, полный слив металла из печи и обработку расплава графитизирующ№1И и глобуляризующими реагентами, на карбюризатор загружают 25-30% металлошихты и после полного ее расплавления порционно вводят металлошихту до 75-80%, затем перегревают расплав до 1370 1390°С и вводят оставшееся количество металлошихты при поддержании указанной температуры. При этом губчатое железо вводят в виде сплющенных гранул. Губчатое железо, как весьма легкий материал (насыпная наегса 1500 кг/м), предрасположено к спеканию и образует в печи так называемые мосты, кроме того при переплаве в индукционной печи неподготовленных гранул снижается скорость плавления, faK как низкая плотность шихты обуславливаети низкий коэффициент мощности. Брикетирование губчатого железа повьшгает насьтную массу шихты до 4000 кг/м, однако .31 эта операция удорожает 1 т материала на 4-5 руб.,-а сплющивание, например в вальцах при том же значении насып- :Ной массы повьнпает стоимость 1т шихты только на 0,5-0,6 руб. После полного расплавления первой порции шихты.карбюризатор.покрывает поверхность расплава и предохраняет его от окисления кислородом атмосферы, при этом устраняются потери углеро-. да. Порционная загрузка шихты предотвращает образование мостов из спекшегося материала. Снижение массы первой порции шихты менее 25;% уменьшает величину подводимой к садке мощности и удликл ет плавку в целом, увеличивая затраты электроэнергии. Увеличение массы первой порции шихты более 30% приводит к образованию мостов из спекшегося материала, что вызывает неконтролируемый перегрев расплаву и повьапенный износ футеровки, а также удлиняет плавку из-за необходимости обрушения мостов. При наллавлении менее 75 объема тигля металлом увеличивается размер сиботаксических группировок графита, что ухудшает качество литого металла. При превьвиении предела 80% от об-ыана тигля уменьшается ферритизация матрицы, так как снижается мас са ггоследней порции шихты, что может вызвать появление в структуре основы перлита, а это ухудшает пласти ческие свойства металла. Термовременную обработку расплава I (сочетание перегрё ва до температуры, превьшганицей температуру равновесия . /кремнийвосстановительной реакции на , и вьщержки гфи достигнутой температуре) проводят до ввода крем нийсодержащих реагентов, что снижает расхрд электроэнергии и сокращает длительность плавки. При перегреве вьшье температуры равновесия кремнийвосстановительной реакции расплав очищается от суспензированных окислов, снижается содержание газов и происходит дорастворение сиботаксических группировок графита, что повышает механические свойства металла в отливках. Йри наг плавлении объема печи металлом по данному способу в расплаве содержит ся 0,02% кремния и до 5% углерода, а температура равновесия крем нийвосстанрвительной реакции 132061340 С, необходимая температура перегрева 1370-1390 С. Ввод в расплав после термовременной обработки 20-25% губчатого железа и его растворение при достигнутой температуре ферритизирует матрицу, а образующиеся в процессе растворения включения чистого железа и пустой породы кремнезема вызывают концентрационные и температурные флуктуации, способствуя измельчению зерна матрицы и получению однородной структуры в различных сечениях отливки. Добавка 20-25% губчатого железа снижает переохлаждение расплаваи устраняет возникновение отбеленных участков, увеличивает массу плавки за один технологический цикл, что повышает производительность печи и снижает расход электроэнергии. Ввод губчатого железа способств1ует также увеличению количества центров кристаллизации, продлевает и усиливает эффект последующего модифицирования, препятствуя графитизации и повьш1ению дисперсности матрицы. Присадка кремнийсодержащих реагентов nocyie ввода в расплав губчатого железа обеспечивяет графитизацию чугуна, что првьш1ает механические свойства металла в отливках. П р и м ер. Чугун по предложенному способу вьтлавляют в условиях опытного производства в индукционной печи МГП-102 (емкость тигля 150 кг)-. В качестве шихты используют сплющенные вальцами гранулы губчатого железа. На дно тигля загружают 7 кг карбюризатора и 40 кг сплющенных гранул губчатого железа. Плавку ведут при температуре расплава 1270-1300 С, После полного расплавления первой порции шихты догружают и проплавляют в тигле губчатое железо двумя порциями 35 и 35 кг, после чего снимают шлак, расплав до и ввог. перегревают дят 35 кг губчатого железа без снижения достигнутой температуры, после чего присаживайт в. расплав 4 кг ферросилиция 75 При слкве; неталла в ковш под струю вводят 3,7 кг комплексного модификатора ЖКМК - 5Ва. Получают чугун следуищего химического состава, мас.%ГС 3,6, 5i 2,8, Мп 0,06, 5 0,003, Р 0,035, Cr-Hj-CuМ 0,06. Вьщлавленным металлом заS 1122706

лотают трефовидные пробы, которые(не 2% перлита) без ферритизиподвергают механическим испытаниям.рующего отжЙ1а практически невозможПластические свойства и их одно-способу (в пересчете на 1 т расплава)

родНость вьпве в металле, выплавлен-5 длительность плавки снижается на

ному по предложенному способу, а по0,8 ч, расход электроэнергии уменьизвестному способу достижение тррбуе-шлется на 230 кВт/ч, а расход кремниймого удлинения (18%) и структурысодержащих реагентов снижается на 8%.

. Кроме того, по предложенному

1. СПОСОБ ВЩЛАВКИ СИНТЕТИЧЕСКОГО ФЕРРИТНОГО ЧУГУНА, включающий загрузку всего карбюризатора, металлошихты в виде губчатого железа, перепдэв ее и науглероживание, термовременную обработку, полный слив металла из печи и обработку расплава графитизирующими и глобуляризующими реагентами, отличающийся тем, что, с целыо получения ферритной структуры в литом состоянии без ферритизирующего отжига, повышения однородности пластических свойств разнотолщиинызс литых изделий, на карбюризатор загружают 25-30% металлошихты и после полного ее расплавления порционно вводят металлошихту до 75-80%, затем перегревают расплав до 13701390с и вводят оставшееся количество металлошихты при поддержании указанной температуры. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что губчатое железо : вводят в виде сшпшценных гранул.