Способ изготовления охладительныхплиТ МЕТАллуРгичЕСКиХ АгРЕгАТОВ Советский патент 1981 года по МПК B22D19/02 

Изобретение РТНРСИТСЯ к металлургии и литейному пуоизв одству, в частнрсти к изготовлению армированных от ливок типа доменных холодильников. При сваривании чугуна и стали в чугунных отливках, армированных сталь ными вставками, трещины, роразующиеся в чугуне, распространяются на стальные вставки. Вследствие этого некоторые типы таких отливок, например доменные холодильники, преяадёвременно выходят из строя при экспулатации. Свариванию чугуна и стали способствует науглероживание поверхностных слоев арматуры в расплаве.чугуна, ве дущее к оплавлению этих слрев и срвместнрму затвердеванию чугуна и оплавившейся стали с рбразованием между ними кристаллического единства. Известны способы изготовления охлгщительных плит металлургических аг регатов, включающие очистку и пассивирование стальной арматуры, укрепление ее в литейной форме и заливку ее чугуном. Для предотвращения науглероживания и исключения сваривания арматуры заливаемым чугуном прит меняют различные покрытия Ij Наиболее эффективным и распространенным из них является нанесение покрытия на основе маршалита. Эти спРСРбы предртвращают сваривание чугуна и стали, однако имеют существенные недостатки, заключающиеся в том, что отсутствует надежная технология нанесения равномерного по толщине слоя и контроль толщины по- всей поверхности, под действием расплава чугуна и вследствие термического расширения труб покрытие локально отслаивается и смывается с поверхности (в этих местах становится возможно сваривание чугуна и стали), кроме того, слой краски является тепловым сопротивлением, снижающим теплопередачу к теплоносителю. Наиболее близок к предложенному способ изготовления охладительных плит металлургических агрегатов, включающий очистку и пассивирование стальной арматуры, укрепление еб в литейной форме и заливку ее чугуном с принудительным охлаждением арматуры в период заполнения формы до кристаллизации и полного затвердевания отливки-. При этом понижается теплота кристаллизации чугуна в зонах.

прилегакяцих к трубам, и сваривание предотвращается р2.

Недостатками этого способа являются низкая эффективность процесса изготовления доменных холодильников обусловленная низкой эксплуатационной стойкостью и долговечностью, так как в случае продувки труб воздухом происходит образование окалины на внут.ренней поверхности труб, ухудшающее условия- теплообмена при эксплуатации При интенсивном охлаждении трубок водой в процессе заливки предотвращается сваривание чугуна и стали, однако это приводит к ухудшению структуры отливки, способствующему отбелу чугуна и снижению его механических свойств в районах, прилегающих к трубам.

Кроме того, технология интенсивного охлаждения создает опасные условия обслуживающему персоналу.

Цель изобретения - повышение эффективности изготовления охладительных плит путем исключения трещин в стальной арматуре при эксплуатации, связанных со свариванием стальной арматуры и тела отливки, повышение эксплуатационной стойкости и срока службы охладительных плит.

Поставленная цель достигается тем что чугун перед заливкой в литейную форму модифицируют магнийсодержащим модификатором в количестве 45-5Ь кг/ жидкого чугуна, а при заливке форм обрабатывают в литниковой системе 1,и-1,2 кг/т черного веса отливки церийсодержащим модификатором.

Предложенный способ может быть реализован следующим образом.

Стальные армирующие вставки подвегают очистке от гидроокислов железа, после чего травят в течение 5-10 мин при 20-25 0 в 20%-м растворе соляной кислоты, промывают и пассивируют в 25%-м растворе нитрида натрия при 20-25®С в течение 3-5 мин, .После сушки стальные вставки Укрепляют в литейкой форме, форму собирают под заливку.

Чугун для заливки форм выплавляют в вагранке или электросталеплавильной печи, причем содержание серы долно находиться в пределах до 0,03%. При более высоком содержании серы(например, при выплаве в вагранке) чугун дополнительно обессеривают кг/т кальцинированной соды.

Выплавленный чугун должен иметь СЛедукхций химический состав; С 3,23,8; Si l,0-l,4f Mn 0,6-0,9; Р - до 0,15;S 0,03-0,1 при выплаве в вагранке.

Перед выпуском из плавильного агрегата на дно ковша укладывают железокремниймагниевую лигатуру ЖКМ-3 в количестве 45-55 кг/т жидкого чугуна.

Заливку литейных форм производят ; через специальную литниковую систему, в углублении литниковой чаши которой уложен мелкодробленный цериевый модификатор МЦ-40 в количестве 1,0-1,2 кг/т черного веса отливкн.

При такой обработке чугуна теплота его кристаллизации понижается и сваривания чугуна со стальной арматурой не происходит.

Оптимальность выбранных параметров технологии подт верждается тем,, что при опробовании введение магниевого модификатора в количестве менее 45кг/т и заливке литейных форм без обработки в литниковой системе церийсодержащим модификатором или с обработкой церийсодержащим модификатором в количестве менее 1,0 кг/т черного веса отливки эффект предотвращения сваривания не наблюдался или наблюдался частично на небольших участках зон контакта, несмотря на получение структуры чугуна с шаровидным графитом, т.е. цели, преследуемой обычно при модифицировании магний- и церий содержащими модификаторами.

Введение магниевого модификатора более 55 кг/т жидкого чугуна и цериевого модификатора более 1,2 кг/т черного веса отливки приводят к ухудшению качества отливки в целом, появлению отбела, затруднением при заливке форм и неоправданному перерасходу дорогостоящих .модификаторов. Введение только цериевого модификатора в литниковую систему также не предотвращает сваривания.

Пример. Стальные змеевики доменных холодильников очищают от гидроокислов железа в. пескоструйной камере, травят в 20%-м растворе соляной кислоты в течение 7 мин при 20°С, промывают и пассивируют в 25%-м растворе нитрида натрия в течение 5 мин при . Прсле сушки змеевики укрепляют в литейной форме.

Чугун, выплавленный в индукционной печи (химический состав, %: С 3,42; Si,25/ Nn 0,бЗ Р 0,09, S 0,022), модифицируют при выпуске 45 кг/т .жидкого-чугуна модификатором ЖКМ-3.

Заливку производят при 1240С по платиноплатинородиевой термопаре погружения через литниковую систему, в углублении чаши которой укладывают 1 кг/т черного веса отливки мелкодробленного цериевого модификатора МЦ-40.

Исследование зон контакта чугуна отливки со сталью труб змеевиков показывает стабильное отсутствие сваривания чугуна и стали.

П Р и м е Р 2. Стальные змеевики готовят так же, как и в примере 1. Чугун (химический состав: С 3,65, Si1,35; Mn 0,72; Р 0,12, S 0,028) модифицируют при выпуске в ковш 55 кг/Т жидкого чугуна модификатором ЖКМ-3. В литниковой системе при заливке формы чугун обрабатывают 1,2 кг/Т цериевого модификатора. Исследование зон контакта чугуна отливки со стэлью труб змеевиков так же, как и в примере 1, показывает стабильное отсутствие сваривания чугуна и стали или сваривание наблюдается частично на небольших участках зон контакта. Отсутствие сваривания армированных вставок с телом отливки обеспечивает повышение стойкости и долговечности доменных холодильников на 60-100% (опытные данные получены на Днепропетровском заводе металлургического оборудования), так как при растрескивании тела отливки в процессе эксплуатации не разрушаются, охлаяодающие змеевики и холодильник могут еще. очень долго эксплуатироват ся, В настоящее время кампания доменной печи полезным объектом 1750 м составляет в среднем по стране 42 мес. При повышении стойкости холодил ников на 60-100% кампания печи продлится до 84 мес. Формула изобретения Способ изготовления охладительных плит металлургический агрегатов, включающий очистку и пассивирование стальной арматуры, укрепление ее в литейной форме и заливку в нее расплавленного чугуна, отличающийся тем, что, с целью уменьшения сплавления стальной арматуры с заливаемым металлом и увеличения срока службы охладительных плит, чугун перед заливкой в литейную форму модифицируют магнййсодержащим модифиг катором в количестве 45-55 кг/т жидкого чугуна и при заливке в литниковой системе oбpaбaтьшaюt церийсодержащим модификатором в количестве 1,01,2 кг/т чернового веса отливки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 222412, кл. В 22 D 19/02, 1967. 2.Отчет ЦНИИТМАШ 72-61/12, М., 1962, Ъ. 55.