Сплав для производства чугуна и способ его получения

 

Изобретение относится к сплавам для производства чугуна и способам получения сплавов. Целью изобретения является повышение теплофизических свойств чугуна и снижение себестоимости сплава. Сплав содержит . мас.%: 0.01-0,12 Сч; 0,06-0,67 Мп; 0,01-0.12 V; 0.10-2,42 SI; 0,,24 AI; 2, 4,0 С; 0,01-0,10 Си; 0,01-0,10 TI; 0.05-0,38 N1; 0.007-0,12 N, железо и регламентированные примеси - остальное. Сплав получают путем смешения в ковше двух углеродистых полупродуктов. Первый получают продувкой расплава ванадийсодержащего чугуна в конвертере окислительным газом, а второй получают смешением в конвертере обычного полупродукта и металлосодержащих отходов абразивного производства в соотношении 1 :(0,05-0,5). При этом весовое соотношение смешиваемых полупродуктов составляет (0,8-1,2):,). При обработке предлагаемым составом ваграночного чугуна его теплопроводность уменьшилась, термостойкость возросла более чем в 2 раза при 500°С, окалиностойкость при 800°С понизилась и также уменьшился коэффициент линейного расширения при 500°С. Себестоимость предлагаемого сплава при этом по сравнению с известным модификатором снизилась до 74,5-91,5 руб/т. 2 с. п. ф... 2 табл Ј

союз советских социАлистических

P ECllYBJiNK

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4691681/02 (22) 16.05.89 (46) 07.07.92. Бюл. М 25 (71) Чусовский металлургический завод (72) А.И. Сазухин, Г.А. Кокорин, И.Н. Губайдуллин, В.Н. Зеленов, Ю.С. Щекалев, О.Н. Кокареко и Ю.П. Белый (53) 669.046.516:15-198(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1184863, кл. С 22 С 35/00. 1984.

Авторское свидетельс1 СССР

М 396365, кл, С 21 В 5/02, 1 . 3.

1 (54) СПЛАВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЧУГУНА

И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к сплавам для производства чугуна и способам получения сплавов. Целью изобретения является повышение теплофизических свойств чугуна и снижение себестоимости сплава; Сплав содержит, мас,g: 0,01-0,12 Сч; 0.06-0,67 Мп;

0,01-0,12 Ч; 0,10-2,42 Si; 0;005 — 0,24 AI; 2,4—

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам сплавов, используемых при производстве высококачественных чугунов, композициям металлошихт для их получения, а также к способам их выплавки.

Целью изобретения является повышение теплофиэических свойств чугуна и снижение себестоимости сплава.

Пример 1. В промышленный 22 т конвертер с донной воздушной продувкой заливают 1,8 т ванадийсодержащего агло,, Ы „, 1745774 А1 (и)з С 22 С 35/00, С 21 В 5/02

4,0 С; 0,01-0,10 Cu 0,01-0,10 Ti; 0,05 — 0,38

Ni; 0,007-0,12 N, железо и регламентированные примеси — остальное. Сплав получают .путем смещения в ковше .двух углеродистых полупродуктов. Первый получают продувкой расплава ванадийсодержащего чугуна в конвертере окислительным газом, а второй получают смешением в конвертере обычного полупродукта и металлосодержащих отходов абразивного производства, в соотношении 1:(0,05-0,5).

При этом весовое соотношение смешиваемых полупродуктов составляет (0,8-1,2):1,).

При обработке предлагаемым составом ваграночного чугуна его теплопроводность уменьшилась, термостойкость возросла более чем в 2 раза при 500 С, окалиностойкость при 800 С понизилась и также уменьшился коэффициент линейного расширения при 500 С, Себестоимость предлагаемого сплава при этом по сравнению с известным модификатором снизилась до

74,5 — 91,5 руб/т. 2 с. и. ф... 2 табл. мерата, а затем заливают 22 т ванадийсодержащего чугуна с температурой 1290 С и продувают воздухом, подаваемым снизу с интенсивностью 450 м /мин в течение 5 мин. Получают ванадийсодержащий шлак и углеродистый полупродукт. Первый задерживают в конвертере. а второй. имеющий температуру 1340 С и содержащий, мас. : С 3,8; Sl 0,04; Мп 0,03; V 0,03; Ti

0,02 P 0,07; $0,032 (железо остальное), сливают в ковш. Затем шлак скантовывают в чашу.

1745774

Затем в пооожиий конвертер иа второй плавке заваливают 1.2 т ваиадийсодержащего чугуна и продувают в течение 4.5 мин до температуры 1370 С. Полупродукт, отделенный от ванадиевого шлака. так же, как на первой плавке, снова заливают в конвертер на предварительно присаженные металлосодержащие отходы абразивного производства в количестве 2,1 т и продувают воздухом до полного растворения отходов в течение 3 мин. При этом температура полупродукта возрастает до 1420ОC.

Полученный полупродукт сливают в ковш, где уже находится полупродукт после первой плавки.

Смесь полупродуктов через 2 мин после смешения содержит, мас. : С 3,2; Sl 1,84;

Мп 0,42; V 0,05; TI 0,07; AI 0,12; N 0,022;

Си 0,04; NI 0,26, железо и примеси остальное.

По этой технологии осуществляют выплавку полупродукта с различным соотношением металлосодержащих отходов абразивного производства.и разным соотношением смешиваемых полупродуктов.

В табл. 1 и 2 приведены составы полученных сплавов, условия получения и свойства обработанных чугунов.

Пример 2. Сплав указанного в примере 1 химического состава, разлитого на разливочной машине, используют для выплавки ваграночного чугуна для изложниц. Содержание сплава (смеси полупродуктов) в металлозавалке ваграночной шихты 72%. После проплавки шихты литейный чугун для изложниц имеет следующий состав, мас.%: С 3,4; Si 2,02; Мп.0,51; V 0,04;

Ti 0,06; Р 0.05; S 0,021; Al 0,08; N 0,018.

Полученный чугун. испытывают на теплопроводность и коэффициент линейного расширения. Теплопроводность излучают методом нестационарного теплового поля на образцах (архимедовых цилиндрах). Расчет коэффициента теплопроводности выполняют по формуле

Л=а Ср у, где Л- теплопроводность, кал/с см с а- температуропроводность, см /с;

Ср- истинная теплоемкость, кал/ С; - плотность, г/см . з

Значения Q, Ср и определяот экспериментально. Выявлено снижение теплопроводности чугуна с увеличением содержания алюминия и азота в сплаве.

Коэффициент линейного расширения (ОС 1) определяют по дилатограммам, снятым для изучения интервала эвтектоидного превращения, по формуле

Л!

Та At

35 (менее 2,4 мас.%), так же как и более 4.0 мас.% показатели технологии его получения заметно ухудшаются; снижаются и эксплуатационные свойства сплава и получаемого с его использованием чугуна, 40

Ограничение концентраций в сплаве кремния (0,10-2,42 мас.%) и марганца(0,060,67 мас.%) связано в основном с использованием сплава при выплавке чугуна.

Уменьшение концентрации кремния и марганца увеличивает теплопроводность и снижает термостойкость получаемого чугуна, в то время как их увеличение практически уже не изменяет указанные свойства. Положительно влияет увеличение кремния и мар50 ганца в сплаве на его потери при получении.; однако при повышении концентрации этих элементов выше предлагаемых этот показатель в дальнейшем остается практическй на одном и том же уровне.

Концентрация ванадия (0,01-0,12 мас.%) и титана (0,01-0,10 мас.%) в сплаве регламентируется преимущественно с позиций использования сплава для получения чугунов, в которых концентрации этих силь55 где Л! - ID — I3 изменение длины образца

5 по сравнению с эталоном, мм;.

I — длина образца, мм; а — увеличение (принимается равным

300);

Ьс — температурный интервал.

10 Установлено, что коэффициент линейного расширения при 350 550 С несколько снижается, что является весьма положительным, т. е. чугун становится менее чувст-. вительным к возникновению напряжений.

15 Полученный чугун не склонен к отбелу, обладает хорошими литейными и достаточно высокими механическими свойствами, повышенной термостойкостью и весьма низким модулем упругости, Сочетание этих

20 свойств позволяет применить чугун, полученный с использованием специального сплава, легированного абразивными отходами, содержащими модификаторы, для отливки деталей металлургического.

25 оборудования и, в частности. изложниц..

Содержание углерода в сплаве (2,4-4 0 мас. ) ограничивается преимущественно технологическими воэможностями era получения, так как именно в этом интервале

30 концентраций достигаются минимальные

его потери при сливе и разливке, стабильность получения других, в том числе и эксплуатационных свойств.

При снижении содержания углерода

1745774

20 ся с термостойкостью, теплопроводностью, а при повышенных температурах (350-650 С) — с положительным влиянием на коэффициент линейного расширения.

Сплав получают при переделе ванадиевого чугуна с извлечением ванадия в товарный шлак и получением попутного сплава— углеродистого полупродукта. При этом на первой плавке проводят обычную операцию: заваливают в порожний конвертер ar30 ломерат, заливают ванадиевый чугун, продувают его окислительным газом (в данном решении воздухом, как аэотсодержа. щим,газом), снимают полученный ванадиевый шЛак, а углеродистый полупродукт сливают в ковш

На второй плавке после всех .перечисленных операций и снятия ванадиевого шлака в конвертер в указанном соотношении присаживают металлосодержащие отходы абразивного производства и затем

40 перемешивают продувкой металла воздухом снизу в течение 0,5-2.0 мин, после чего полученный металл сливают в ковш с первым полупродуктом. Полученная смесь представляет собой предлагаемый сплав

Металлосодержащие отходы абразивного производства. например от выплавки нормальното электрокорунда, содержат, мас. 6: углерод 2.5-.3,2; кремний 7-15; титан

1-4; марганец 1-3; хром 0.5-2,0; ванадий 50

0,5-2,0; алюминий 1-5; кальций 0,2-2,0; магний 0,1-1,0; железо металлическое остальное, и представляют собой попутный продукт выплавки товарного нормального электрокорунда, получаемый при. высокой температуре (1800-2400ОС) на подине печи под слоем корунда при восстановлении примесей алюмосодержащего сырья коксом в руднотермических печах. г но кэрбидообразующих компонентов огра- . ничиваются. В то же время и снижение их менее 0,01 мас. (, технологически трудно достижимо без удорожания производства.

В состав сплава входят также медь в 5 количестве 0,01-0,10 мас,, никель 0,050,38 мас.$, хром 0,01-0,12 мас., вносимые материалами, из которых получают сплав, и существенно не влияющие на достижение поставленной цели. Однако целе- 10 сообразно, чтобы содержание меди и никеля было ближе к верхнему пределу, а содержание хрома ближе к нижнему.

Концентрация алюминия в сплаве (0,005-0,24 мас. ) ограничивается техноло- 15 гическими возможностями производства сплава, следует, однако, отметить, что при этом основное его влияние в указанном интервале концентраций в основном увязываетВследствие большой плотности (7,7-7,8 г/смэ), заметно превышающей плотность чугуна (7,0-7,2 г/смэ). и весьма невысокой температуры плавления (1370-1420 С) они хорошо растворяются в металле, в том числе и в металле, получаемом в конце продувки ванадиевого чугуна в конвертере. Концентрация их в шихте для получения сплава определяется из требуемого содержания кремния в .предлагаемом сплаве, концентрации кремния в отходах абразивного производства и степени усвоения кремния отходов, получаемым сплавом, которая должна быть не ниже 85 При концентрации отходов s шихте более, чем рекомендуется соотношением 1:0,5, степень усвоения кремния отходов металлом снижается, а содержание кремния в сплаве повышается (2,42 мас. ), что нецелесообразно. Снижение количества отходов в шихте менее, чем рекомендуется соотношением 1:0,05, также технологически неприемлемо, так как приводит к снижению концентрации кремния в получаемом сплаве менее 0,10 мас,$, что приводит к снижению технико-экономических показателей его получения и его качества; как легирующего сплава.

Дополнительная операция смешения, как показала экспериментальная обработка способа, улучшает показатели получения сплава. Сплав при этом становится более однородным по содержанию примесей, устраняются случаи недорэстворения отходов абразивного производства, уменьшается угар модифицирующих компонентов — кальция и магния. При этом весовое соотношение полупродуктов следует поддерживать в пределах 1:1. При снижении же доли обычного полупродукта ниже. рекомендуемого соотношением (0,8:1.,0) или, напротив, ее повышении выше рекомендуемого соотношением (1,2:1,0) происходит или снижение однородности получаемого сплава (вследствие недорастворения абразивных отходов) или снижения его качества вследствие ухудшения химсостава сплава.

Как следует иэ данных, представленных в табл. 1 и 2, изобретение позволяет существенно повысить теплофизические свойства чугуна и снизить себестоимость сплава.

Формула изобретения

1. Сплав для производства чугуна, содержащий хром, марганец, ванадий, кремний, алюминий, углерод, медь, титан, никель, эзоти железо, отл ич а ю щ ийс я тем, что, с целью повышения теплофиэических свойств чугуна и снижения себестоимости сплава, он содержит компоненты при следующем соотношении, мас. :

1745774

Хром 0,01-0,12

Марганец 0,06-0,67

Ванадий 0,01-0.12

Кремний 0,10-2,42

Алюминий 0,005-0,24

Углерод 2,4-4,0

Медь 0,01-0,10

Титан 0,01-0,10

Никель 0,05.-0,38

Азот 0;007-0,12

Железо Остальное

2. Способ получения сплава для производства чугуна, включающий продувку жидкого ванадийсодержащего чугуна в конвертере окислительным газом до достиТ ° ба»а ° 1 /

С)оог) Сбое

СТО»»

4>ОСТЬ

С>4>ПВВ ° руб/т

»Ос»не сесастеа»уту»04»О»у»е»4»В попьесеа»»е» сп>псе тес>>Ос>ОЙ Опал»»0

»Ость ° ll»»» стОЙ

l»4 (с несть

3,)2» (пр» т» т - зоо с) Boo с

ЛОЙ

00»0»

О

lIlI>00

2 сойер»а»»е н>04»с»е»ТОВ,»ас. 2 сюстае сппеее

Л1 С СО

КОВФЕ>Г ц»е»т 4>I»ВЙ»ОГО рас»»ре

»»Л (пр» С».

- з.п, т-500 с);с

С»

ЙОВЙПВГВВ»»Й

2

l к>Вест>е>Й

93 4

94,2

93, 6

90,5

91.5

76.5

14 .5

36>2

204,5

1l4

120 . тгг

60 ь

33.6

34,г

33 6

ЗЗ, 0

50,2

20 г6

26

2l

13,3

12,О (г,1

1З,0

14,64

012 - Dc> о,» о.оуо,oo)0,02 1,04 "0,01 0,30

О.М 0,21 о.оЗ о,ll

0,10 0 05

0il2 14,4 г,4 o,lo

3,1 0404

3,6 а,о4

4i0 O,D1

2,4 3,6

0,2l

O,12

0 05

0.5

O. 12 0,63 Ф,М 2,42

0,10 0,42 0,01 1, Гг

0,10 0,20 0,12 0,61

0,01 0,06 0,0\ Dilo

1,2 0,5 0,12 6,2 а блиц

Расход

ЖИДКОГО чугуна, кг/т .

Интенсивность пы» левыделения> и/мз сплуатационные свойства чугуна, лучаемого с применением сплава

Массовое соотношение обычного и легированноГО ОтхОдами абразивного проиЗеодства полупродукТОв

Способ полу.чения сплава

Массовое соотношение полупродукта и отходов аб,разивного производства прм получении легйрованного полупродукта

ТермостойкОстЬ чик

ЛОВ (C-3.7Z, т 650 с) ИВ (C-3,7Z) AflO llPO

ДНОСТЬ л/с» см

"3,Р, 500 С) 992 18

990 16

985 12

991 12

995 12

1OO1 )O

925 18

995 16

1007 10

1062 (30 о,в:1,2 (,O:1,О

1,2:1,0

1.O:(,О о,8 1,о

12:(,O о,811,о

),О:1,О

1,2..:1,0

296, 285 285

296

262

175

35,6

33 2

34,8

33,2

33,4

33,6

34,8

35>2

35,2

49,2

124

122

13о

142

»8

136

128

128

122

1:0,05

1:0,05

1:0,05

1:0,15

110,15

1:0,15

1:0,50

1:0 50

1:0,50

Составитель Л. Карасева

Техред М.Моргентал Корректор О. Ципле

Редактор Н. Гунько

Заказ 2365 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Предлагаемый

2

4

6

8

Известный жения в нем концентрации, мас.Я,, углерод

3,4-4,0; кремний 0,01-0,08; марганец 0,010,04; ванадий 0,01-0,04; титан 0.01-0,04 и последующий слив полученного полупро5 дуктавковш,отличающийсятем,что, с целью повышения теплофизических свойств чугуна и снижения себестоимости сплава, в ковш на полученный полупродукт сливают полупродукт второй плавки, пол10. ученный смешением в конвертере исходного полупродукта и металлосодержащих отходов абразивного производства в соотношении 1:(0,05-0,5), при этом массовое соотношение смешиваемых полупродуктов

15 составляет (0,8-1,2):1,0.