Способ обработки чугуна магнийсодержащими лигатурами

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц5 С 21 С 1/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ! ,о ) 0 (А

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4782435/02 (22) 16.01.90

{46) 07,10.92. Бюл. М 37 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт трубной промышленности (72) Т,M,Õîìåíêî, B.Ã.Ïîëèùóê, В,И,Семка, Г.M,Íàéäåíîâ, П.А.Протасов, Н.M,Óäáä, А.И.Ярмоленко, А.H,Ñîáoëåâ, H.Â.Ãîëóá и

В.Д. Коваль (56) Высокопрочный чугун с шаровидным графитом, Киев; Наукова Думка, 1974, с, 24.

Захарче гко Э. В, и др. Отливки из чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом, Киев: Наукова думка, 1986, с. 80-83, Изобретение относится к литейному производству, в частности к производству отливок из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.

Известен способ обработки чугуна магнийсодержащими лигатурами, включающий заливку чугуна в ковш через отверстие в футерованной емкости, расположенной над ковшом.

Недостатком данного способа является высокий расход лигатуры за счет недостаточной ее растворимости в чугуне.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ обработки чугуна магнийсодержащими лигатурами, включающий заливку чугуна череЗ крышку-чашу в ковш, в реагентной камере которого размещена мелкокусковая магнийсодержащая лигатура. Выпуск чугуна из ковша производится через отверстие в той же

ЯЛ 1766963 А1 (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЧУГУНД МДГН ИЙ СОДЕ РЖАЦ ИУ И Л И ГАТУ РАМИ (57) Область применения, производство отливок из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Сущность, способ обработки чугуна Mg-содержащими лигатурами в закрытом ковше заключается в отводе продуктов реакции между жидким чу-уном и лигатурой из полости ковша через отверстие, выполненное в стенке ковша при отношении объемных скоростей отводимых газов и подаваемогс в ковш жидкого чугуна, равном (10-30):1, Предложенный способ обеспечивает экономию 0,3-0,5% лигатуры при сохранении уровня механических свойств получаемого чугуна. 1 табл„2 ил. чаше, В ковшах со стациочарной крышкой для ввода магниевой лигатуры в полость ковша и сброса избытка давлениг предусмотрено специальное отверстие в крышке, При этом способе отсутствует пироэффект, предотвращается излишнее окисление магния, в результате чего усвоение магния повышается до 607.

Однако газообразные продукты реакции, скапливаясь между зеркалом металла и крышкой ковша, существенно повышают давление в рассматриваемом объеме, что приводит к увеличению газонасыщенности продуктами реакции поверхностных слоев металла. Пока давление над зеркалом металла несколько ниже упругости паров магния при температуре чугуна, процесс испарения магния протекает спокойно, но с достаточно интенсивным перемешиванием металла, являющимся обязательным усло1766963 вием эффективного модифицирования, В процессе наполнения ковша полость между зеркалом металла и крышкой уменьшается, давление в ней повышается, интенсивность перемешивания падает, Если давление в рассматриваемой полости превысит упругость паров магния, то магний в жидком состоянии всплывает на поверхность чугуна, практически не оказывая модифицирующего воздействия на обрабатываемый металл, В ковшах со стационарной крышкой, в которой предусмотрено отверстие для сброса избыточного давления, также не представляется возможность обеспечить оптимальное давление по причине инерционности клапанов избыточного давления, из-за которой отклонение давления от номинального составляет около 30%, Ei результате падает растворимость лигатуры в чугуне, что приводит к увеличению расхода лигатуры, Целью изобретения является уменьшение расхода лигатуры для модифицирования чугуна при сохранении уровня его механических свойств, Сущность изобретения заключается в том, что загрузку лигатуры в ковш осуществляют с обеспечением ее изоляции от жидкого чугуна в начальный период ее заливки, а отвод продуктов реакции из полости ковша осуществляют через отверстие, выполненное в стенке ковша при соотношении объемных скоростей отводимых газов (Vraa) и подаваемого в ковш жидкого чугуна (Чж,ч,), равном (10 — 30);1, Ка фиг. 1 представлена схема осуществления предлагаемого способа обработки чугуна, которая включает литниковую чашу

1, крышку-опоку 2.заливочное отверстие 3, ковш 4, газоотводящее отверстие 5 в стенке .ковша, газоотводящий трубопровод 6, уровень 7 металла в заполненном ковше, скрап

8, лигатуру 9, перегородку 10.

Предлагаемый способ обработки чугуна магнийсодержащими лигатурами осуществляют следующим образом, В подогретый ковш 4 загружают магниевую лигатуру 9, которую сверху нагружают стальным скрапом 8. Ковш 4 накрывают крышкой 2 с литниковой чашей 1 и подают к плавильному агрегату(не показан). Отверстие 5 в стенке ковша 4 соединяют с газоотводящим трубопроводом 6 и заполняют литниковую чашу 1 чугуном из плавильного агрегата. Через заливочное отверстие 3 жидкий чугун попадает на дно ковша 4 между боковой стенкой и перегородкой 10, отделяющей лигатуру 9 от жидкого чугуна в

15 начальный период заполнения ковша 4, чем обеспечивается ее изоляция.

Когда уровень металла станет выше перегородки 10, начинается реакция между лигатурой и жидким чугуном. Газообразные продукты реакции, накапливаясь между зеркалом металла и крышкой 2, создают избыточное давление, под действием которого устремляются в отверстие 5 и далее по трубопроводу в вентиляционную систему.

Диаметры вентиляционного 5 и заливочного

3 отверстий обеспечивают соотношение объемных скоростей отводимых газов и подаваемого в ковш жидкого чугуна, равное (10-30):1, при котором наблюдается минимальный расход лигатуры, Предлагаемый и известный способы обработки чугуна магниевой лигатурой были опробованы на Макеевском труболитейном

20 заводе им. Куйбышева при отливке труб диаметром 150 мм и длиной 6 м. Чугун с химическим составом С 3,6-3,7%, Si 1,9-2,1%, Мп

0,1-0,2%, Р 0,08-0,10%, S 0,09-0,10% выплавляли в вагранке с производительно25 стью 30 т в час. Температура чугуна на желобе вагранки составляла 1390-1400 С, Модифицирование чугуна массой 2,2-2,4 т производили в стаканном ковше лигатурой

Ф СМг7 (TY 14-5-134-86). Химический состав

30 лигатуры,%: Mg 7,2; Са 0,16; РЗМ 1,3; AI

0,92; Si 53,2; Fe 37,2, фракция лигатуры составляла 5-10 мм, Для создания.необходимого давления в ковше высота чугуна в литниковой чаше составляла 1,5 м, диаметр

35 заливочного отверстия — 45 мм. Химический состав чугуна после модифицирования со-. ставил,%; С 3,5-3,6; Si 2,6-3,3; Мп 0,1-0,2; P

0,08-0,10; S 0,003-0,015; Mg 0,025-0,035. Трубы отливали на центробежной машине мо40 дели ЛК-107 при температуре заливки

1270-1290 С.

Результаты сравнительных испытаний даны в таблице, Изменение величины избыточного дав45 ления в продолжение заливки показано на фиг, 2, где на оси абсцисс отложено время заполнения ковша t в секундах, на оси ординат — избыточное давление в ковше P в атмосферах, а номера сплошных кривых со50 ответствуют таблице и характеризуют отливку труб по предлагаемому способу, Кривая 1 — давление газа при отношении объемных скоростей отвода газа(Чгаз) и подачи жидкого чугуна (V®.÷.), равным 5, 1, Кри55 вая 2 — при богаз . Чж.ч, = 10:1, кривая 3 — при богаз . V ж ч. = 20, кривая 4 — при Нгаз: V ж ч. =

30, кривая 5 — при Vraa . V ж.ч. = 35.

Данные по прототипу в таблице и пунктирная линия на фиг. 2 характеризуют отливку труб иэ чугуна, обработанного

1766963

Отноше- Усвоение йие лигатуры, объемных / скоростей

Мех, свой

Расход лигатуры, o/

Скорость отвода газов, м /мин

Скорость подачи чугуна, м /мин

Диаметр газоотводя щего отверстия, мм и,,,,МПа

420-470

420-470

420-470

420-470

420 †4

1,7

1,2

1,1

1,3

1,6

61

68

69

67

4,9

4,2

2,8

2,4

0,7

39

32

26

0,14

Н и

0,14 и ототип

420-470

1.6

39 магниевой лигатурой по известному способу. Газоотводящее отверстие оборудовано клапаном, срабатывающим при давлении, превышающем 0,85 атм, которое соответствует минимальному расходу лигатуры. Пружина клапана, уравновешивающая давление 0,85 атм, начинает сжиматься, как только оно превысит 0,85 атм, но пока она полностью сожмется, давление в полости ковша достигает 1,1 атм. Несмотря на открытый клапан, давление не падает мгновенно, оно постепенно снижается до 0,85 атм, после чего клапан закрывается. В результате пульсации давления в полости ковша при модифицировании чугуна известным способом не представляется возможным обеспечить усвоение чугуном магния более 63, Это в среднем на 7-10 ниже по сравнению с предлагаемым способом, что соответственно приводит к повышенному расходу лигатуры на 20-30 .

При диаметре отверстия 32 мм отношение объемных скоростей отводимых газов и подаваемого в ковш жидкого чугуна составляет 30:1, При таком соотношении усвоение лигатуры составляет 68 . При диаметре отверстия 20 мм V<» . V ж,ч. = 10:1. При этом соотношении усвоение лигатуры составляет

67, Самое высокое усвоение лигатуры—

69 происходит при отверстии 26 мм. При этом содержание магния в зоне модифицирования ниже предельно допустимой нормы.

При V газ . V x.ч. = 35: 1 (вы ше предлагаемого) усвоение лигатуры существенно снижается и составляет 61, При таком соотношении избыточное давление в ковше не превышает 0,6 атм, поэтому пары магния быстро проходят через металл, не успев

5 полностью усвоиться, При V г» . V ж.ч. = 5: 1 (ниже предлагаемого) усвоение лигатуры также заметно снижается и составляет 63 . При таком соотношении избыточное давление 1,1 атм

10 очевидно приближается к упругости паров магния, которые проходят через металл настолько спокойно, что не обеспечивают достаточного его перемешивания, с повышением усвоения лигатуры снижается

15 ее расход по сравнению с известным способом.

Таким образом, применение предлагаемого способа по сравнению с известным позволяет уменьшить расход лигатуры при

20 сохранении механических свойств чугуна.

Формула изобретения

Способ обработки чугуна магнийсодержащими лигатурами, включающий загрузку в закрытый ковш лигатуры с обеспечением

25 ее изоляции от жидкого чугуна в начальный перйод заливки в ковш и отвод продуктов реакции из полости ковша, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью снижения расхода лигатуры при сохранении уровня механиче30 ских свойств чугуна, отвод продуктов реакции осуществляют через отверстие, выполненное в стенке ковша, при отношении объемных скоростей отводимых газов и подаваемого в ковш жидкого чугуна, равном

35 (10-30):1.

1766963

P;r

4,D

D ао

УиГ, Я

Составитель В.Полищук

Редактор С.Кулакова Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Заказ 3522 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