Шихта для выплавки синтетического чугуна

 

Изобретение относится к области металлургии. Целью изобретения является повышение твердости и прочности чугуна при растяжении, снижение его себестоимости. Шихта предложенного состава содержит, мас.%: флюс 1,0-3,0; карбюризатор 1,0-5,0; ферросилиций (45%-ный) 4,0-8,0; ферромарганец (75%-ный) 0,5-1,0; отходы руднотермической плавки титановых шлаков - остальное. Отходы руднотермической плавки титановых шлаков содержат легирующие элементы: хром, никель, молибден, титан, ванадий, ниобий, цирконий. Использование шихты предложенного состава позволяет повысить марку выплавляемого чугуна при экономии ценных шихтовых материалов . 1 з.п. ф-лы, 2 табл. I сл с i сл

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (594 С 22С3500 С

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

jp 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц "

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ . вг (21) 3984661/22-02 (22) 11.07.85 (46) 15.05.87. Бюл. Ф 18 (71) Запорожский титано-магниевый комбинат им. 60-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Г.Н.Ковальчук, Б.П.Титомер„

А.И..Еременко, M.È.Ìèëîñëàâñêèé, M.Í.ÁûñòðåíèH и М.Н.Беркун (53) 669-13.196(088.8) (56) Иоффе А.Я. Мищурин С.С. Оптимизация состава металла и шихты для серого .чугуна. — Литейное производство, 1982, Р. 7, с. 10-11. (54, ШИХТА ДЛЯ ВЫПЛАВКИ СИНТЕТИЧЕСКОГО ЧУГУНА (57) Изобретение относится к области металлургии. Целью изобретения является повышение твердости и прочности чугуна при растяжении, снижение его себестоимости. Шихта предложенного состава содержит, мас.Х: флюс

1,0-3,0; карбюризатор 1,0-5,0; ферросилиций (453-ный) 4,0-8,0; ферромарганец (757-ный) 0,5-1,0; отходы руднотермической плавки титановых шпаков — остальное. Отходы руднатермической плавки титановых шлаков содержат легирующие элементы: хром, никель, молибден, титан, ванадий, ниобий, цирконий. Использование шихты предложенного состава позволяет повысить марку выплавляемого чугуна при экономии ценных шихтовых материалов. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

0,1 131045

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в литейном производстве при выплавке чугуна.

Цель изобретения — повышение твер- 5 дости и предела прочности чугуна при растяжении и снижение его себестоимости.

Шихта для выплавки синтетического чугуна предложенного состава содер- 1О жит, мас,X:

Карбюриэатор 1,0-5.,0

Ферросилиций 457.-ный 4,0-8,,0 . Ферромарганец 757.-ный 0,5-1„0

Флюс 1,0-3,.0 15

Отходы руднотермичес.— кой плавки титановых шлаков Остальное

Отходы руднотермической плавки титановых шлаков содержат следукщие 20 компоненты, мас.7.:

Углерод 1,0-2,0

Кремний 0,2-0,4

Марганец 0,1 — 0,3

Хром 0,2-0,5 25

Никель 0,1-0,4

Молибден 0,2-0,5

Титан 0,01-0,!

Ванадий 0Ä01 — О.".

Ниобий 0,02-0,1 30

Цирконий 0,01-0, 1

Железо Остальное

Ферромарганец вводится в состав шихты для связывания в отливках из выплавляемого чугуна серы, присутствующей в чугуне в качестве неизбежной примеси, в тугоплавкие неметалли-. ческие включения, которые в процессе затвердевания отливки являются центрами для выделения графитовых включе- щ ний. Растворяясь в карбиде железа, марганец повышает его устойчивость, способствуя повышению предела прочности и твердости чугуна.

Введение в шихту ферромарганца ме- 45 нее 0,5 мас.X недостаточно для связывания серы, способствующей отбелу и снижению жидкотекучести чугуна. Увеличивается усадка металла.

При введении в шихту ферромарганца 50 более 1,0 мас.7. избыток марганца в выплавляемом чугуне вызывает отбел:чугуна. Такой чугун имеет черезмерно высокую твердость и хрупкость.

Флюс в количестве lI 0-3,0 мас.X 55 обеспечивает при выплавке чугуна из предлагаемой шихты образование защитного шлака в количестве, необходимом для адсорбции выделяющихся из расплава металла газов и различных вредных включений, оказывающих отрицательное влияние на прочность и другие физикомеханические свойства металла.

При присадке флюса менее 1,0 мас.7 не обеспечивается образование в процессе плавки необходимого количества защитного шлака, Ухудшается адсорбция выделяющихся из расплава металла включений, что вызывает снижение прочности чугуна. Увеличивается угар металла, возрастают потери тепла, что вызывает увеличение затрат электроэнергии на нагрев. Не обеспечивается защита расплава от воздействия внешней среды, расплав поглощает атмосферные газы, загрязняющие металл и снижающие его прочность.

При присадке более 3,0 мас.X флюса затрудняется ведение металлургических процессов, ухудшается усвоение карбюризатора и легирующих элементов из-за большого количества защитного шлака, что тоже отрицательно сказывается на физико-механических свойствах металла, таких как прочность и твердость. Нерационально используется объем печи, так как меньше вводится железосодержащего компонента.

Карбюризатор в количестве 1,05 0 мас.7 обеспечивает необходимую степень науглероживания чугуна, выI плавляемого иэ предлагаемой шихты.

В совокупности с ферросилицием, вводимым в шихту в количестве 4,08,0 мас.7, карбюризатор способствует получению чугуна с высокой твердостью и прочностью на растяжение, так как при таком соотношении карбюризатора и ферросилиция в чугуне образуются мелкие графитовые включения, имеющие завихренную форму. Измельчение графитовых включений происходит за счет того, что кремний образует дополнительные центры кристаллизации графита.

При введении в шихту карбюризатора. менее 1,0 мас.7. и ферросилиция менее 4,0 мас.X отливки из выплавляемого чугуна приобретают так называемую белую структуру, состоящую из ледебурита и цементита. Такие отливки имеют высокую твердость и хрупкость и требуют специальной термообработки— высокотемпературного отжига.

При введении в шихту карбюризатора более 5,0 мас.7. и ферросилиция

3 131045 более 8,0 мас.7. снижается прочность чугуна на растяжение, так как происходит полная ферритизация металлической матрицы, разобщенной растворами внедрения кремния в железе и графитом, приобретающим чешуйчатую форму.

В качестве железосодержащего компонента в составе шихты используются отходы руднотермической плавки титановви шлаков (РТПТ), содержащие цен- fp ные легирующие элементы, такие как хром, никель, молибден и другие.

Содержащиеся в отходах РТПТ ни" кель, хром, ванадий, молибден и другие легирующие элементы заметно влия- 15 ют на условия кристаллизации и графитизации синтетических чугунов. Благодаря наличию легирующих элементов повышается твердость и прочность на .растяжение чугуна за счет измельче- 20 ния графитовых включений и изменения их формы. Чугун, выплавляемый из такой шихты, имеет перлитную структуру, обусловливающую высокую прочность на растяжение — примерно в 1,5 раза вы- 25 ше, чем у чугуна, выплавляемого из известной шихты.

Пример. В дуговой печи ДСП-3 было проведено 5 опытных плавок синтетического чугуна. Для II, III H IV 30 плавок использовали шихту, в составе которой компоненты содержались в предлагаемых пределах. Для I плавки— ниже, а для V плавки — выше предлагаемых пределов. До 1007 шихту допол- 35 ияли отходами РТПТ.

Порядок загрузки шихты в печь: около 2/3 флюса (известь); карбюри затор; отходы плавки титановых шлаков. 40

Остаток флюса давался в печь по мере необходимости.

После расплавления отходов и достижения металлом температуры 13501450 С в него вводили расчетные ко- 45 личества ферросилиция и ферромарганца.

Полученный синтетический чугун использовали для отливки различных деталей машин. 50

В качестве карбюризатора использовали отходы производства электродной промышленности — графитовую крошку, в качестве флюса — обожженную известь и плавиковый шпат. 55

Перед выпуском плавки контроль качества чугуна осуществляли по заливаемой в песчаную форму технологической клиновой пробе на отбел.

0 4

Для исследований отливались стандартные образцы диаметром 30 мм.

Для получения сравнительных данных проводили также выплавку синтетического чугуна из шихты известного состава, принятого в качестве прототипа. Из этого чугуна также отливались образцы диаметром 30 мм.

У полученных образцов определяли марку по ГОСТ 1412-79 по пределу прочности на растяжение и твердости чугуна.

Составы шихты и результаты испыта" ний сведены в табл. f.

Как видно из табл. 1, оптимальным является состав шихты для III плавки.

Чугун, полученный иэ этой шихты, превосходит чугуны, полученные при остальных плавках, по твердости и прочности на растяжение, что обусловливает получение чугуна более высокой марки. Несколько уступают по этим показателям чугуны, полученные из шихты для II u IV плавок. Чугун, полученный при V плавке, по твердости несколько уступает чугуну, полученному при IV плавке, однако имеет значительно более низкую прочность на растяжение.

Марка, прочность на растяжение и твердость чугуна, полученного из шихты для II, III и ЕЧ плавок, значительно выше, чем чугуна, полученного из известной шихты.

Чугун, полученный при I плавке, имеет отбел, который обусловливает его высокую хрупкость, низкую жидкотекучесть и большую усадку, что отрицательно сказывается на качестве отливок.

Использование предлагаемой шихты для выплавки синтетического чугуна обеспечивает снижение себестоимости чугуна за счет использования более дешевого сырья (см. табл. 2}; повышение прочности чугуна на растяжение; повышение твердости чугуна; повышение марки выплавляемого чугуна; экономию ценных шихтовых материалов, таких как чушковые чугуны, прокатная обреэь и др.; использование по назначению ценных легирующих элементов.

Формула и э о б р е т е н и я

1. Шихта для выплавки синтетического чугуна, содержащая карбюризатор, ферросилиций 457-ный и железо1310450

Табл

Составы шихты и свойства выплавленного чугуна

ТР, ЪТС:Т

I 0,8

II 1,0

ТП 3,0

17 5,0

94,4

09 35

4,0

93,5

0,5

1,0

88,25

6,0

0,75

2,0

83,0

8,0

80,6

По прототипу 4 0

20 60

Продолжение табл.1

Характеристика полученного чугуна

Предел прочности на растяжение, ИПа

Марка

ГОСТ

14 12-79

Твердость, ПримечаНВ ние

Плавка

Прокатна обрезь

500 Отбел

СЧ 30 300

СЧ 35 350

СЧ 30 300

СЧ 18 180

229

220

210

По про. 88 0 тотипу

СЧ 20 200

219.5 аодержащий компонент, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения твердости и предела прочности чугуна при растяжении и снижения его себестоимости, она дополнительно содержит ферромарганец 75%-ный, флюс, а в качестве железосодержащего компонента отходы руднотермической плавки титановых шлаков при следующем соотношении компонентов, мас.%: 10

Карбюриэатор 1,0-5,0

Ферросилиций

45%-ный 4i0-8,0

Ферромарганец

75%-ный 0,5-1,0 15

Флюс 1,0-3,О

Отходы руднотермической плавки титановых шлако

2. Шихта, по и. щ а я с я тем, чт термической плавки содержат следующие

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Никель

Молибден

Титан

Ванадий

Ниобий

Цирконий

Железо в Остальное 1, о т л и ч а юо отходы руднотитановых шлаков компоненты, мас.%:

1,0-2,0

0,2-0,4

О, 1-0,3

0,2-0,5

0,1-0,4

0,2-0 5

0,01-0, 1

О, 01-0, 1

0,02-0,1

О, 01-0, 1

Остальное и ц а 1

1310450

Таблица

Стоимость 1 т шихтовых материалов для выплавки синтетических чугунов

Составляющие шихты

Стоимость

1 т, руб.

Шихта

Предлагаемая (на среднем уровне) По прототипу

Количество, Стоимость, т, руб. оличество,Стоимость т руб.

Прокатная обрезь 58

0,8725 50,605

25,416

28,8

6,0

8,0

200

О, 20

0,2

Ферросилиций

457-ный

8,1

0,060

0,060

8,1

135

Ферромарганец

75Х-ный

0,0075

2,25

2,25

300

0,0075

Итого за 1 т шихты

41, 966

69, 155

1,0

1,0

Составитель Н.Шепитько

Редактор Л.Пчелинская Техред Н.Глущенко Корректор Л.Патай

Заказ 1870/27 Тираж 605 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4

Отходы РТПТ

Карбюризатор

Флюс

0,040

0,020

0,8825

0,030

0,020