Легирующая смесь для выплавки валкового чугуна

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к легирующим смесям для обработки железоуглеродистых сплавов в жидком состоянии, и может быть использовано в вальцелитейном производстве. Целью изобретения является улучшение механических свойств чугуна в рабочем слое и сердцевине валков. Легирующая смесь для выплавки валкового чугуна содержит, мас.%: углерод 18-28

отвальный материал операции переработки отходов производства вольфрам-никель-медьсодержащих сплавов 47-57 и подовый шлак от сжигания мазута остальное. Использование легирующей смеси позволяет уменьшить относительный износ рабочего слоя на 20-27% и увеличить предел прочности при изгибе сердцевины валков на 5-15%. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 С 22 С 35 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4452483/31-02 (22) 01.07.88 (46) 07.03,90. b,ë. Р 9 (71) Днепропетровский металлургический институт и Днепропетровский завод прокатных валков (72) H.П.Котешов, О.N.Ìàñè÷-Стукало, Н.A,ÍHêoëàåâ, С.А.Хоменко, А.В.Соценко, А.Н.Слюсарь, Н.С.Козаченко, О.Л.Костелов, К.Г.Габисов, A.К.Доев, С.И.Биндер и В.Х.Хестанов (53) 669.15-198(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 910825, кл. С 22 C 35/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР Ф 1082853, кл. С 22 С 35/00, 1984. (54) ЛЕГИРУЮЦАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ВЫПЛАВКИ

ВАЛКОВОГО ЧУГУНА

Изобретение относится к металлургии, в частности к легирующим смесям для отработки железоуглеродисTblx cIIJIaBoB В жидком сОстОянии, и может быть использовано в вальцелитейном производстве.

Целью изобретения является улучшение механических свойств чугуна в рабочем слое и сердцевине валков.

Легирующая смесь для выплавки,волнового чугуна сопержит углерод, подовый шлак от сжигания мазута и отвальный материал операции переработки отходов производства вольфрам-никельмедьсодержащих сплавов при следующем соотношении компонентов, мас.%:

2 (57) Изобретение относит=.я к мета.лургии в частности к .ipгирующим смесям для обработки железоуглеродистых сплавов в жидком ссс.,оянии, и может быть использовано в вальцелитейном производстве. Целью изобретения является улучшение механических свойств чугуна в рабочем слое и сердцевине валков. Легирующая смесь для выплавки валкового чугуна содержит, мас.%: углерод 18-28; отвальный материал операции переработки отходов производства вольфрам-никель-медь=содержащих сплавов 47-57; подовый шлак от сжигания мазута остальное.

Использование легирующей смеси позволяет уменьшить Относительный износ рабочего слоя на 20-27% и увеличить предел прочности при изгибе сердцевины валков на 5-15%. 1 табл.

Углерод 18-28

Отвальный материал операции переработки отходов производства вальфрам-никель-медьсодержащих сплавов 47-57

Подовь1й шлак от сжигания мазута Остальное

Отвальный материал операции переработки отходов производства И-Ni-Cu сплавов после фильтрации и сушки содержит, мас.%: NiO 36,0-48,0; СиО

12,5-23,0; ИадИО, 11,0-14,5; Na<0 остальное.

При выплавке валкового чугуна предлагаемую легирующую смесь в от1548239 личие or известной смеси загружают послойно на подину плавильного агрегата под металлошихту. В прсцессе нагрева и плавления завалки происходят

5 восстановительные процессы, За счет углерода смеси (пековый или графитизированный кокс, электродный бой) высшие окислы ванадия (содержащиеся в подовом шлаке от сжигания мазута) и высшие окислы вольфрама, образовавшиеся при разложении вольфрамовокислого натрия (содержащегося в овальном материале) восстанавливаются до низплж по парофазовому механизму. Параллельно происходит восстановление окислов никеля и окислов меди (содержащихся в отвальном материале) и окислов никеля (содержащихся в подовом шлаке от сжигания мазута). После расплавления шихты и образования шлака за счет углерода расплава завершается восстановление окислов ванадия, вольфрама, никеля и меди. Образовавшаяся при разложении вольфрамовокислого натрия внесенная отвальным материалом окись натрия способствует получению жидкоподвижного шпака„ тем самьи улучшаются условия диффузии восстановленных легирующих элементов из шлаковой фазы в расплавчугуна, При кристаллизации расплава после заливки его в кокильно-песчаную форму

35 влияние ванадия, н>икеля, меди и вольфрама проявляется слецующим образом.

Ванадий способствует кристаллизации чугуна по метастабильной диаграмме, уменьшая количество свободного графита как в структуре чугуна рабочего слоя, так и в сердцевине валка. Никель в рабочем слое и сердцевине повышает дисперсность продуктов эвтектоидного пре13ращения аустенита ТрМ самым увеличивает вязкость чугуна.

При медленном охлаждении никель способствует графитизации чугуна и предотвращает выделение карбидов в структуре шеек валка. Графи.тизируюшдй эффект никеля усиливается доголнительным действием в этом направле нии меди.

Действие меди, как графитизатора„обратно пропорционально скорости кристаллизации расплава. В структуре чугуна

55 сердцевины валка медь способствует графитизации и перлитизации, а также измельчает графит, повышая тем самым предел прочности чугуна. Вольфрам в рабочем слое измельчает карбидные включения ванадия и хрома, что в комплексе с упрочнением металлической матрицы за счет повышения дисперсности продуктов превращения аустенита способствует повьш3ению износостойкости чугуна, Уменьшая размеры эвтектического зерна и измельчая графитные включения, вольфрам способствует повышению прецела прочности чугуна сердцевины.

При содержании углерода менее

18 мас.7 не достигается возможный уровень восстановления ванадия, никеля, меди и вольфрама из--за недостатка восстановителя. Увеличение содержания углерода сверх 28 мас.X. не приводит к дальнейшему повышению степени восстановления укаэанных элементов из окислов, однако сопровождается частичным растворением углерода в расплаве, вследствие чего не выдерживается заданный химический состав чугуна.

При содержании отвального материала менее 47 мас.У. не. достигается заметное повышение физико-механических свойств чугуна рабочего слоя и сердцевины из-за недостаточного уровня легирования никелем, медью и вольфрамом. Если отвальнсго материала содержится в легирующей смеси в количестве, большем 57 мас./, то избыточное содержание в чугуне никеля и меди вызывает выделение графита в рабочем слое (больше допустимого количества), что сопровождается снижением износостойкости чугуна.

Подовый шлак от сжигания мазута в дополнение к углероду и отвальному материалу операции переработки отходов производства N-i!1i-Си сплавов, взятых в оптимальных пределах, позволяет получать в чугуне заданное (0,15-0,30 мас.Х) содержание ванадия.

Пример. В идентичных условиях вальцелитейного цеха завода прокатных валков проводят сравнительные плавки чугуна для сортопрокатных валков. Чугун, содержащим, мас.X: углерод 3,30-3,60; кремний 0,56-0,60; марганец 0,56-0,60; фосфор 0,3; хром 1,0-1,2; никель 1,0-1,1; медь

0 04-0,06, выплавляют в 6-тонной электропечи с кислой футеровкой.

Количество легирующей смеси во всех случаях составляет 3-5Х от массы

15 металлозавалки, В составе легнрующих смесей используют графитизированный кокс, известняк, ферросилиций, а также подовый шлак от сжигания мазута, содержащий, мас./: VzO> 40,5;

Si0z 19,0; Fe,O> 10,8; FeO 3,2; Ni0 18,5; МпО 1,8; С 1,28; примеси остальное, и отвальный материал операции переработки отходов производства W-Ni-Cu сплавов, содержащий, мас.Х: NiO 41,9; СиО 17,6; Na

12,3; N z0 остальное.

С использованием каждого состава смесей (табл. 1) проводят 3-5 плавок.

При использовании известной смеси в чугуне дополнительно получают О, 150,30/ ванадия и О, 13-0,27Х никеля (к 1,0-1, 1 . никеля из металлошихты), а при использовании предлагаемой смеси дополнительно получают 0,15-0,30Х ванадия; 0,87-1,1/ никеля (к 1,01,1Х никеля иэ металлошихты), 0,270,43 . меди (к 0,04-0,06Х меди нз металлошихты) и О, 15-0,23 вольфрама.

Продолжительность плавок и режим доводки расплава по химическому составу выдерживают одинаковыми. Полученным расплавом заливают формы валков ° От валков в процессе механичес-. кой обработки отбирают темплеты (от бочки и шеек), из которых изготавливают стандартные (тангенциальные) образцы для испытаний, Интенсивность изнашивания чугуна определяют по стандарту.

Абсолютный износ чугуна оценивают по потере массы образца,.испытуемого при трении о "ролик из стали 3 после

10000 оборотов ролика. Относительный износ определяют, как отношение абсолютного износа к исходной массе образца. За единицу износа принимают относительный износ чугуна, полученного с использованием легирующей из- . вестной смеси. Предел прочности чугуна при изгибе (Gö) определяют по известной методике на образцах от шеек валков. Результаты сравнительных испытаний приведены в таблице.

Из табгицы видно, что применение смеси с содержанием ингредиентов ниже нижнего и вьппе верхнего предлагаемых пределов не обеспечивает существенного улучшения физико-механических свойств чугуна. Так, при содержании отвального материала в количестве менее 47 мас.X (плавка 2) иэ-эа недостаточного легирования чугуна нике48239

6 лем, медью и фольфрамом наблюдается незначительное повьппение износостойкости 15Х и еще меньшее увеличение предела прочности (бп).

Кроме того, из-эа повыше>ия вязкости шлака снижается степень усвоения легирующих элементов расплавом ю относительно других плавок (плавки

3-6, 8-15). При содержании отвального материала более 57 мас,X (плав- ка 6) наблюдается выделение избыточных включений графита в рабочем слое, что сопровождается снижением износостойкости.

При содержании углерода менее

18 мас.Х (плавка 7) иэ-эа н.достатка восстановителя не обеспечивается вс .= можный уровень легирова .; я расплава, 20 в результате чего при среднем расходе отвального материала .. максимальном расходе подового шлака cBOAcãâà чугуна более низкие, чем з плавках 4 и 9.

Увеличение содержания углерода более

25 28 мас. сопровождается науглероживанием расплава более допустимого, что вызывает снижение физико-механических свойств чугуна.

Внедрение предлагаемой легирующей смеси в производство позволяет улучшить физико-механические свойства чугуна и соответственно эксплуатацчонную стойкость изготовляемых из этого чугуна прокатных валков. Использова35 ние для легирования чугуна никелем в медью и вольфрамом отвального материала операции переработки отходов производства W-Ni-Cu сплавов позволяет достичь поставленной цели при эначи40 тельно меньшей себестоимости выплавляемого чугуна.

Формула и з обретения

Легирующая смесь для выплавки валкового чугуна, содержащая углерод и подовый шлак от сжигания мазута, отличающаяся тем, что, с целью улучшения механических свойств чугуна в рабочем слое и сердцевине валков, она дополнительно .содержит отвальный.материал операции переработки отходов производства вольфрамникель-медьсодержащих сплавов при следующем соотношении компонентов, мас.X:

Углерод 18-28

Отвальный материал операции переработки отходов производства

1548239 воль}1»рам-никель-медьсодержащих сплавов 47-57

Подовый шлак от сжигания мазута

Остальное

74,S . -9,О 4,О },ОО а}э

1 Нввестяав 12,5

Повреврввое сояерваяяе яр ею}вя в ч5ч рве

Предяата2 1 23,0

Повьвррявав вязкость алака

0,851 42&

12,О

Поююеввое соиервавве углерода в мтгтво

12

13 12

14, }э

1S 14

О 784

0,726

О,791

0,785

438

431

48О аг,о

57,О

47>0

S7,О

25,О

25,0

35,0

15,О

2S,O

18,О

is,о

28,О

Отвосвтеавво дртгия ютавов серия 2-15.

Составитель К.Сорокин

Редактор И.Дербак Техред A.Кравчук Корректор И.Муска,Заказ 114 Тираж 492 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101

4 з

5 4

6 5

7 6

8 7

9 .. 8

1О 9

11 }О гз,о

23,0

23,О гэ,о

}Э,О

i8,Î гзэо го,о зз,о

47,О

52 0

57,О

62,О

52,0 зг,о

52,О

52 0

52,0 зо,о гз,o го,о

}з,о

35,О зо,о

25,О

20,О !

5 О

O,8О6

0,723

0,792

0,884

0,760

0,735

0,723

О,77О

0 829

467

472

481 азэ

467

462

455