Способ получения чугуна с шаровидным графитом Советский патент 1982 года по МПК C21C1/10 

ключается в том, что на дно ковша укладывают послойно ( в один или два слоя ) магниевую лигатуру и защитное железосодержащее покрытие (листовая сталь или стальная высечка ) толщиной 1, мм, в количестве 1,,0 от массы жидкого металла и заливают расплав чугуна в ковш Г 2 j. Существенным недостатком этого спо соба является то, что в процессе заполнения ковша расплавом защитное покрытие вместе с лигатурой ЖКМК всплывает на поверхность расплава и магний интенсивно выгорает с сильным пироэффектом, потому что железосодержащее покрытие не обеспечивает задержку магниевой лигатуры на дне ковша в процессе его заполнения, а это значительно снижает эффективность усвоения магния из лигатуры. Кроме того, для полного растворения железосодержащего покрытия и лигатуры необходимо рас плав заливать при более , в про тивном случае при модифицировании происходит большое падение температуры расплава за счет прогрева и плавле ния покрытия и лигатуры, что вызывает дополнительные трудности при разливке обработанного в ковше расплава из-за низкой жидкотекучести. Цель изобретения - повышение эффективности модифицирования и, в связи с этим, повышение механических свойств чугуна при одновременном снижении расхода дорогостоящих магниевых лигатур. Поставленная цель- достигается тем, что в способе получения чугуна с шаровидным графитом, включающем укладку на дно ковша магниевой лигатуры, накрывание ее защитным железосодержащим- покрытием.и заливку расплава в ковш, заливку расплава в ковш ведут в две стадии: сначала на 1/6-1/10 объ ема ковша при температуре чугуна 12бО-1., выдерживают расплав до затвердевания в ковше, после чего заливают остальной чугун при его температуре 1380-1420°С. Граничные значений интервалов температур заливки расплава в ковш и режимы модифицирования выбраны на основании анализа данных о температурах плавления магниевых лигатур и проведенных исследований по оптимизации условий модифицирования о При заливке расплава чугуна в ковш на первой стадии в интервале 12бО-1280 С обеспечивается достаточная жидкотекучесть расплава любого химического состава, не происходит плавления лигатур, а только наблюдается прогрев лигатуры, и спекание железосодержащего покрытия и лигатуры с футеровкой ковша, а при заливке расплава чугуна выше принятого температурного интервала происходит плавление лигатуры и угар магния, что снижает коэффициент усвоения магния из лигатуры Для обеспечения полного спекания за1цитного железосодержащего. покрытия и лигатуры с футеровкой ковша и прогрева лигатуры достаточно ковш на 1 стадии заливки заполнять на 1/6-1/10 его объема и выдержать расплав в ковше до затвердевания. При заполнении ковша менее, чем на 1/10 его объема происходит неполное спекание лигатуры и покрытия, а при заливке остальной порции металла происходит всплывание кусков модификатора и угар магния со значительным пироэффектом. При заполнении ковша более, чем на .1/6 его объема происходит неполное растворение лигатуры и сильное падение температуры расплава в ковше на второй стадии заливки расплава в ковш на оставшийся объем, что вызывает трудности при разливке металла в формы после модифицирования в связи с низкой его жидкотекучестью и снижает эффективность усвоения магния из лигатуры. В результате предварительной обработки лигатуры и защитного железосодержащего покрытия в ковше на первой стадии заливки расплава происходит спекание и прогрев их до 800-1000°С,, поэтому для обеспечения равномерного растворения лигатуры в процессе заполнения ковша на оставшийся объем на второй стадии, расплав чугуна необходимо заливать при 1380-1 20с. При заливке расплава в ковш на второй стадии при температуре ниже 1380°С происходит неполное растворение лигатуры, а при температуре выше , происходит неравномерное растворение лигатуры, а сразу бурная реакция с очень сильным барботажем расплава парами выгорающего магния и возможны выбросы металла из ковша, что значительно снижает эффективность усвоения магния из лигатуры и технологичность данного способа. За счет предварительной обработки магниевой лигатуры в ковше обеспечиваются необходимые условия дпя эффективного модифицирования расплава и повышения усвоения магния из лигатур. В результате эффективного модифи цироваиия и рафинирования расплава чугуна в ковше в структуре чугуна уве личивается доля перлита ь металлической основе и тем самым происходит повышение механических свойств чугуна, особенно временное сопротивление разрыау в литом состоянии. Плавку чугуна осуществляют в высокочастотной индукционной печи с основной футеровкой, в качестве шихтовых материалов используют следующие материалы: Предельный чугун М-2, % 85-80 Отходы углеродистой стали Ст 3, %15-20 Ферросилиций ФС. 75. Сверх 100 тигель печи загружают передельный чугун и стальные отходы (для снижения содержания углерода ), после pac983 плавпения вводят ферросилиций. Расплав чугуна предлагаемого состава (С - 3,6%; 51- 1,П; МП . 0, Р 0, S 0,03%) перегревают до f500°C, сфероидизирующее модифициро вание проводят в заливочном ковше емкостью 20 кг, прогретом до 26,0800 0. В качестве модификатора йс пользуют лигатуруЖКМК 6 (Zt 5,0%; Са 8,5%; Мд - 5,0% РЗН 1, Fe - ост.)., которую вводят различными способами в заливочном ковше, в количестве 1,,5% от массы жидкого чугуна, а при 13 0-13бО С заливают формы для получения литых стандартных образцов (трефа). Определение механических свойств чугуна проводят в соответствии с ГОСТ 7293-79.г., а « структуру оценивают на шлифах, выре-. занных из литых заготовок. Результаты испытаний приведены в таблице.

Сравнивают эффективность описываемого и известного способов получения чугуна по влиянию на структуры, механические свойства и на остаточное содержание магния в чугуне.

По известному способу: лигатуру ЖКМК 6 укладывают на дно прогретого заливочного ковша, прикрывают стальным листом и стальной высечкой толщиной 1,5-3,0 мм в количестве 1,5-2,0 от массы жидкого металла и заливают расплав чугуна из индукционной печи в ковш при Й20-1«60 С (см. таблица, варианты 1-3 ), в процессе заполнения ковша наблюдается всплывание кусков лигатуры и значительный пироэффект.

По предлагаемому способу: лигатуру ЖКМК 6 укладывают на дно прогретого заливочного ковша емкостью 20 кг, прикрывают стальным листом толщиной 1,0-1,5 мм, заливку расплава в ковш из индукционной печи ведут в два этапа, Сначала расплав чугуна из печи выливают в промежуточный ковш емкостью 5 кг, где расплав чугуна охлаждают до Т 12бО-1280°С, после чего охлажденный расплав заливали в заливочный ковш на 1/6-1/10 его объема и выдерживают расплав чугуна в заливочном ковше до затвердевания. Затем из индукционной печи при Т Н20-1380°С расплав чугуна заливают в тот же заливочный ковш на оставшийся объем. При .заполнении ковша наблюдается равномерное растворение лигатуры, барботаж расплава парами выделяющегося магния без всплывания лигатуры и выбросов расплава из ковша (см. таблица, варианты 4-6),

Как видно из данных таблицы предла гаемый способ (варианты 4-6 ) - при соблюдении обоснованных режимов модифицирования имеет явные преимущества по сравнению с известным при введении равного количества лигатуры ЖКМК: остаточное содержание магния в чугуне увеличивается в 1,2-1,3 раза; расход магниевой лигатуры, благодаря повышению эффективности усвоения магния на 20%, уменьшается в среднем на 20 и составляет 2,0% от массы жидкого металла; механические свойства чугуна в литом состоянии, особенно вpe менное сопротивление разрыву, повышаются на 15-20%.

Кроме того, благодаря предварительной обработке лигатуры и железосодержащего покрытия в ковше перед заливкой расплава значительно уменьшилась масса вводимого защитного покрытия и температура расплава перед модифицированием, что несомненно также повышает эффективность предлагаемого способа.

Существенное влияние на стабильность технологии получения чугуна с шаровидным графитом предлагаемым способом оказывают термовремённые факторы П0И модифицировании чугуна. Так при заливке расплава в ковш при температуре выше Т -, на 1 стадии (вариант 7 ) или выше Т 2 на 2 стадии (вариант 9 ) происходит интенсивный угар магния и пироэффект, что резко снижает эффективность усвоения магния из лигатуры. Если при заливке расплава в ковш его температура будет ниже Т на 2 стадии (вариант 10) то не обеспечивается полное усвоение лигатуры из-за низкой температу ры расплава и часть лигатуры может остаться нерастворенной на дне ковша При заполнении ковша расплавом на 1 стадии заливки менее, чем на 1/10 его объема (вариант П ), происходит неполное спекание лигатуры и защитного покрытия с футеровкой ковша в процессе выдержки, вследствие чего лигатура.всплывает на поверхность при модифицировании расплава, при заполнении более, чем на 1/6 объема ковша (вариант 8 ) из-за резкого падения температуры расплава в ковше часть лигатуры остается нерастворенной на дне ковша после разливки, что отрицательно влияет на остаточное содержание магния в чугуне.

Формула изобретения

Способ получения чугуна с шаровидным графитом, включающий укладку на дно ковша магниевой лигатуры, накрывание ее защитным железосодержащим покрытием и заливку расплава в ковш, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности модифицирования при одновременном снижении расхода лигатур и повышения механических свойств чугуна, расплав заливают в ковш последовательно в две стадии: сначала на 1/6-1/10 объема ковша при температуре чугуна 12601280°С выдерживают расплав до затвердевания в ковше, после чего заП98505312

ливают остальной чугун при его тем- 1. Авторское свидетельство СССР пературе 1380-11«20°С.IP 78536, кл. С 21 С 1/10, 1979.

Источники информации,2. Патент США Н 3017267,

принятые во внимание при экспертизе кл. 75-130, опублик. 1962,