Способ модифицирования чугунаМАгНиЕМ Советский патент 1981 года по МПК C21C1/10 

Изобретение относится к литейному нроизводстеу и -может быть использовано П|ри изготовлении чугуна с ша|ровидным лраф.итом. Из1ве|Стны различные способы модифицирования с целью получения чугуна с шаровидным гр.афятом. Модифицировалие осуществляется 1Модифи1катора1М« «а основе фарро.оилидия, сил1И1Кокаль;ция, содержа1щими магний и ;редкоземельные .металлы, а та«же чистым магнием. Ввод .модификаторов ираизводится лрияудителыным их логружением в ipa-сплав, засыпкой :на дно Ковша перед наборо-м в него ;металла, подачей яа ст,рую при наполнении .ковша, засыпкой иа поверхность расплава с последующим пер емешиван.ием и т. д. Для вво.да чистого .магния используются специальные .устройства - автоклавы, герметизированные ковщи и т. п. fl. Недостатком -способов модифицирования с применением мод ификаторов является :з,нач|Ительный их расход, большой угар элементов, входящих в их состав, особенно магния и РЗМ, и недостаточная надежность .получения прафита щаровидпой фОр|МЫ. Пр1И модифицировании чисты1М магнием в автоклавах или герметизированных ковшах улучшается усвоенИе .магния чугуном повышается надежность получения графнта шаровидной фор.мы, однако угар .мапния остается значительным. Известен спосо.б модифицирования л идкого чугуна магнием, который осуществляется путем установки ковша в камеруавтоклав, создания в авт01клаве давления сжатым воздухом, превышающего упругость насыщающих паров мапния, ввода .мапния на поверхность .металла н перемешивания специалыной мешалкой 2. Магний, введенный «а поверхность жидкого чугуна, расплавляется и лоирывает зеркало металла, таким образом создается большая поверхность )контал та жидкого магния с воздухом, имеющимся в автш лаве. Кроме того, воздух в автоклаве сжат, поэтому количество К1ислорода в нем «а 1 ед. объема больше. Все это создает .предпосылки для значительного угара магния при модифидировании. Количество мапния, которое угореть при вступлении в реакцию всего кислорода, имеющегося в авто«ла1ве, определяется, исходя (ИЗ следующих данных: объем воЗдуха в автоклаве КМ-2 - 0,5 м, степень его сжатия .при давлении в 6 ати- 7, удельный вес воздуха - 1,29 кг/м, доля кислорода в воздухе - 0,23, соотношение количеств имагвия и кислорода, вступающих в реакцию с образова,нием MgO, -равно соотношению ,их атом/ных весов, т. е. 24/16:

0,5 ,29 7сг/лгЗхО,23х24/И6 1,5 кг.

Тамлература воздуха ирл |ра€чете «ie учитывалась.

Этот расчет показывает, что имеются большие ВОЗ.МОЖ1НОСТИ для угара магния три модифицвроваиии чугуна в а1ВТО|Кла)Ве (т. -е. может угореть 1,5 кг магния, в то В1рвмя как для модифицироваиия вводят 2-3 кг магния) и с этим необходимо считаться.

Иногда ори обработке чугуна чистым малнием вводят криолит с целью ошлаковьввания и удаления продуктов взаимодействия 1мага(НЯ с кислородом и серой, одн,ако, коода криол1ит ирисаживают в ковш, он, имея больший удельный вес, чем магний, не изолирует магний от )воздуха и, находясь на зеркале металла под (магнием, уМбнышает контакт мапния с чугуном, что ухудшает усвоение магния и способствует его угару.

Целью изобретения является уменьшение угара магния и дополиительное рафинирование ири модифицировании чугуна в камере-автоклаве.

Поставленная цель достигается тем, что перед присадкой магния на зеркало металла вводят флюс, образующий шлак, удельный вес которого меньше удельного веса магния. Флюс, введенный на зеркало металла, плавится .и образует шлак. Такой шлак, имеющий удельный вес м.еньше удельного веса м.агния, прикрывает магний и тем самым изолирует его от воздуха, находящегося в автоклаве. Таким образом, при наведении шлака, покрывающего жидкий на зеркале металла, уменьшается угар магния и увеличивается степень его усвоения. Для прикрытия магния от окисления достаточно получить на поверхяости металла слои расплавленного шлака толщиной примерно 2 мм. Получение такого достаточно тонжо:по слоя Обеспечивается применением небольшого количества флюса, так, например, для ковша емкостью 700 кг количество флю1са составляет 0,9- 1,0 кг.

Для осушествления спосо ба пригодны пожровные флюсы, применяемые пр1И плавке магниевых сплавов для предупреждения возгорания магния. Эти .представляют особой в основном смеси хлористых солей магния, натрия, калия, кальция и бария. Таким флюсоим является, например, карналлит, состоящий 1из 40% MgCl2, 45% КС1, до 8% ,NaCl+CaCl2, до 1,2% MgO, остальное - примеси.

Температура плавления вышеназванных флюсов ниже температуры плавления чистого магния, ани покрывают поверХ1Ность

сплошной прочной кор.кой и не вступают в химические реаасции с магнием, а также с футеровкой ковша. Образующиеся шлаки И|меюг высокую вязкость, что позволяет легко удалять их с поверхности чугуна. Удельный вес их находится в пределах 1,3-1,6 г/см, шлаки обладают также рафинирующей способностью, поэтому при их применении происходит асак уменьшение

угара магния, так in очистка чугуна от вредных примесей.

Наведение шлака путем добавки легкоплавких флюсов не исключает использования ириолнта, применяемого для удаления

О1кислов и сульфидов магния, однако -количество криолита можно значительно уменьшить в связи с рафинирующей способностью применяемого шлака и уменьшением степени окислвния ;ма.гния.

Пример. Чугун плавили в дуговой печи емк. Зге (кислой футеровкой. Температура выпуска чугуна из печи - 1400° С, содержание серы в чугуне - 0,04%. Чугун на брали в ковш емкостью 0,7 т, который

затем поместили в камеру-автоклав КМ-2. На мешалке автО|Клава у14репил;И контейнер с порЦией магния МП весом 1,5 кг (-0,21% от веса обрабатываемого чугуна). Затем на зеркало металла засыпали дробленый плавленный карналлит в количестве 0,95 кг. (Расчет необходимого количества карналлита производился исходя из следующих данных: плошадь зеркала металла в ковше диаметром 60 см -

3000 , толщина слоя шлака, получившегося пр,и расплавлении флюса - 0,2 см, уд. вес шлака - 1,55 г/см 3000 0,2 см. 1,55 г/см 930 г). После закрытия камерыавтоклава опустили мешалку и провели обработку чугуна 1магнием. По Окончании реакции модифицирования отк;рыли .авто клав, извлекли из iHero ковш и очистили образовавшийся шлаас. После проведения вторичного модифицирования дробленым

ферросилицием ФС 75 чугун разлили в формы. Содерл :ание магния в чугуне после обработки составляло 0,06-0,065%. Получен чугун с шаровидной ф:ар:МОЙ графита. При применении обычной технологии без

использования карналлита при тех же параметрах плавки и модифвцирОвания пордия магния для модифицирования составила 2 кг (-0,28% от веса обрабатываемого чугуна), остаточное содержание магния -

0,,05%, т. е. количество введенного магния больше, а остаточное содержание меньШе.

Использование способа модифицирования чугуна обеспечивает по сравнению с

существующими способам1И следующие преимущества: уменьшение угара магния на , рафинирование металла путем уменьшения IB нем содержания газов и неметаллических включений, повышение надежности получения графита шаровидной

формы, несмотря ;на уменьшбние количества магния, иеобходимого для модифищироваиия, за Счет связывания не1кото, количества кислорода и серы, имеющихся в жидком чугуне.

Доподнителыные расходы на применение флюса окупаются за счет экономии магиия .и рафинирования металла. Экономия магния на 1 т чугуна составляет 0,75 кг.

Формула .изобретения

Способ -модифицирования чугуна ;магнием, заключающийся в установке ковша с жидким чугуном в камеру-автоклав, создания в автоклаве давления сжатым возду,хом, вводе магния иа поверхность металла и перемешивании его, отличающийся тем, что, с целью уменьшения угара (магния и дополнительного рафинирования чугуна, перед присадкой магнйя в ковш вводят флюс, образующий шлак, удельный вес которого меньше удельного веса магния.

Источники информации, принятые во -внимание яри экспертизе;

1.Справочник по чугунному литью, Л., «Машиностроение, 1978, 240-251.

2.Технология оп лавк1И и внепечной обработки серого, асовкого и высокопрочного чугунов, НИИИнформмаш., РТМ МТ 20-2-76, М., 1977, 84.