Устройство для модифицирования сплавов Советский патент 1983 года по МПК C21C1/00 

1

Изобретение относится к металлургии, машиностроению и может быть исполь-зовано при производстве высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, высококачественны) сталей и других сплавов, при изготовлении отли-i вок и слитков.

Известно устройство для модифицирования сплавов, включающее поплавковую диафрагму с углублением. Модификатор перед выпуском в ковш сплава закрывают поплавковой диафрагмой, углубление (полость) которой заполняют разливаемым металлом до начала заполнения ковша недостаткам этого устройства для модифицирования относятся нестабильность процесса, связанная с тем, что динамический напор струи заливаемого расплава, поступающей не по оси. .поплавковой диафрагмы, вызывает ее крен и соответственно всплывание модификатора на поверхность, т.е. в зазор между стенкой ковша и диафрагмой, где частично окисляется, что требует дополнительного неэффективного расхода модификатора присадки.

Кроме того, поступление струи расплава из разливочного желоба несим метрично относительно оси ковша и поплавковой диафрагмы веде7 возникновению реактивной силы смещающей саму поплавковую диафрагму в направР лении ее действия - к стенке ковша. А поскольку стенки ковша имеют настилы, выступы и наросты, которые могут удерживать в какой-нибудь точке поднимающуюся вместе с зеркалом рас5 плава поплавковую диафрагму, то создаются условия для переворачивания последней. Это также снижает стабильность и надежность устройства.

о Недостатком устройства таюхе является невысокая -интенсивность процесса модифицирования обусловленная тем, что в центральной зоне поплав. ковой диафрагмы перемешивание невелико И| создается зона перемодифйцированного расплава.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для получения высокопрочного чугуна, включающее,поплавковый реактор с модификатором, устанавливаемый в выемку ковша и плиту (диафрагму) с отверстиями, изготовленную из углеродосодержащего материала. Плита прижата к дну ковша стопором, который фиксируется креплением 23.

Недостатками известного устройства являются сложность в изготовлеНИИ реактора с модификатором и приспособлений для его крепления, а также большёя трудоемкость в подготовке процесса модифицирования. Данное устройство не обеспечивает, стабильность процесса модифицирования, происходит ошлаковывание и окомкование лигатуры, особенно при использовании чугуна с низкой температурой перегрева (ниже ), например, чугуна ваграночной плавки и модификатора с низким содержанием магния (меньше 5%).

Целью изобретения является повышение эффективности и стабильности процесса модифицирования.

Поставленная цель достигается тем что в устройстве, содержащем ковш с помешенным в него поплавков1}1м реактором, согласно изобретению, поплавковый реактор выполнен в виде М-образной воронки, с тангенциально расположеуными у ее днища щелевыми ка- . налами, соединяющими внутреннюю и наружную полости реактора.

На фиг. 1 представлено устройство для модифицирования сплавов, общий вид; на фиг. 2 - разрез Л-А на

фиг. 1.

.В ковш 1 помещен выполненный из

графита поплавковый реактор 2 в виде М-образной воронки, на который через направляющую воронку 3 подают расплавленный металл в приёмную воронку k реактора. Расплавленный металл чет рез тангенциальные щелевые каналы 5, выполненные у днища реактора, направляется в полость 6, где расположен модификатор.

Устройство работает следующим образом.

На дно ковша 1 засыпают измельченный модификатор в .виде смеси компонетов из сплава и устанавл1;1вают на него поплавковый реактор 2, изготовленный из огнеупорного .и термост9йкого материала, например графита, или углеродосодержащего материала.

Жидкий металл из разливочного желоба подают в направляющую воронку 3, установленную на конце желоба, либо асимметрично на ковше, и из нее в приемную воронку 4 поплавкового реактора 2.

Расплав из приемной воронки через тангенциальные щелевые каналы 5 подают в полость 6 поплавкового реактора 2.

В этой полости растворяется модификатор при поступлении в ковш расплава. Последний, заполняя пр 1емную воронку Ц, утяжеляет реактор 2 так, что весь модификатор в полости 6 реактора 2 оказывается погруженным в расплав. Этим достигается защита модификатора от окисления. Последняя позволяет снизить расход модификатора до минимума. Нидкий металл, выходя из приемной воронки через тангенциальные щелевые каналы струями, сообщает поплавковому реактору 2 вращательный момент, вызывающий его вращение.

Струи расплава, выходя через .тангенциальные щели и контактмруя непосредственно с прогретым модификатором в полости 6, вызывают интенсив.ную турбулизацию в реакционной полости. Этому же способствует вращение поплавкового реактора 2 вокруг оси струи, поступающей в приемную воронку .

Таким образом, достигается интенсификация протекания процесса взаимодействия модификатора с расплавом и повышение эффективности процесса модифицирования в условиях, когда исключены потери модифицирующих элементов за счет окисления, имеющего место при их контакте с атмосферой.

Устройство обеспечивает автоматическое центрирование поплавкового реактора 2 относительно оси струи из направляющей воронки 3 за счет воздействия динамического напора струи на коническую поверхность воронки k. Это приводит к повышению стабильности и надежности процесса модифицирования.

После наполнения ковша поплавковый реактор вынимают, остатки жидкого металла беспрепятственно выли веются через тангенциальны щелевые каналы и таким образом он может быть использован неоднократно.

Пример. Модифицированию подеергают чугун, выплавленный в 100. кг индукционной печи с температурой на (Желобеl tOO С и составом вес.%: С 3,6; Si 2,2; Мп 0,15; Сг 0,01; S 0,03; Р 0,06.

В качестве модификатора применяют комплексный модификатор, содержащий, вес.: Нд 6-9; Са 8-Д2; РЗМ 1-2; Si 5-55; Fe - остальное.

Поплавковый реактор выполняют, механической обработкой из графитового электрода.

При расходе модификатора 0,8% получен высокопрочный чугун с шаровидным графитом марки 60-2 при единоразовой обработке 50, 100 кг чугуна, т.е. с пределом прочности при растяжении 65-70 кг/мм, относительном удлинении 3- ударной вязкости 2,5-3,5 кгм/см НВ 255-269.

Таким образом, преимуществами .устройства для модифицирования сплавов являются интенсивная турбулизация расплава в реакционной зоне полость поплавкового реактора обеспечивает практически полное усвоение модифицирующих элементов и исключает наличие зоны п ремодифицирования расплава, отсутствие контакта легкоокисляющихся элементов модификатора с атмосферой, позволяющее снизить его расход в 2-2,S раза, стабильность процесса модифицирования, достигается за счет обеспечения в предлагаемом-устройстве .благоприятных физикохимических и гидродинамических условий в реактивной зоне.

Кроме того, существенным является автоматическое центрирование поплавко во го ре а кто ра от носи тель но ос и струи, выт екающей из направляющей воронки, удобство реализации на существу|Ьщем оборуддвании и небольшие затраты из-за многоразового использования как для малых, так и для больших количеств одноразово обрабатываемого расплава.

Экономический эффект от применения предлагаемого устройства для модифицирования составляет 20-30 руб. на 1 т высокопрочного чугуна за счет повышения эффективности модифицирования и уменьшения расхода модификатора в 1,3-1,5 раза.

Формула изобретения

Устройство для модифицирования сплавов, содержащее ковш с помещенным в него поплавковым реактором, отличающееся тем, что; с целью повышения эффективности и стабильности процесса модифицирования, поплавковый реактор выполнен в виде М-образной воронки с тангенциально расположенными у ее днища щелевыми каналами, соединяющими внутреннюю и наружную полости реактора..

Источники информации, принятые во внимание при экcneptизe

1.Авторское свидетельство СССР № i 71388, кл. С 21 С 1/00, 1973.

2.Патент Австрии № , кл. С 22 С 37/04, 1973.