Способ получения модифицированного чугуна

Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к способу получения модифицированного чугуна с шаровидным графитом для изготовления деталей машин и оборудования. Осуществляют выплавку чугуна заданного состава, засыпку на зеркало чугуна покровного материала, выдержку его до образования плотного вязкого покрова и введение в расплав твердого модификатора на основе церия, магния и никеля. Перед введением в расплав твердый модификатор выдерживают в воде, а выплавку и модифицирование чугуна ведут в тигле индукционной печи при уровне расплава чугуна не выше уровня верхнего витка индуктора печи и при частоте тока индуктора 50-2400 Гц, причем перед засыпкой на зеркало чугуна покровного материала величину номинальной мощности, подводимой к индуктору печи, уменьшают на 5-50%, после чего полученный чугун сливают в ковш. Изобретение позволяет повысить коэффициент распределения магния и церия по объему жидкого чугуна для заливки литейной формы. 8 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к способу получения модифицированного чугуна с шаровидным графитом, который может использоваться для изготовления деталей машин и оборудования.

Известен способ модифицирования жидкого чугуна под сыпучим покровным материалом, включающий выплавку чугуна заданного состава, размещение слоя твердого измельченного модификатора на дне ковша, нанесение на поверхность модификатора слоя покровного материала, заполнение ковша расплавом чугуна и засыпку зеркала жидкого чугуна тем же покровным материалом, который состоит из углеродного пассиватора (измельченный кокс) и теплоизолирующей добавки (вспученный перлит).

(SU 1077929, С21С 1/10, опубликовано 07.03.1984)

В процессе модифицирования жидкого чугуна в нижних его слоях, находящихся в донной части ковша, образуются пузырьки паров магния из твердых частиц лигатуры при ее контакте с расплавом. Во время их всплытия на поверхность расплава происходит усвоение магния чугуном. При таком процессе модифицирования коэффициент распределения магния по объему чугуна составляет 0,8.

Однако недостатками данного способа являются низкий процент усвоения магния расплавом (55-65%).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ модифицирования жидкого чугуна, включающий выплавку в плавильной печи чугуна заданного состава, слив из плавильной печи расплава в ковш, засыпку зеркала жидкого чугуна покрывным материалом - порошком флюсперлита «Барьер», который, коагулируя шлак, образует с ним плотный вязкий покров, введение через зазор между футеровкой ковша и покровным материалом в расплав чугуна твердого тяжелого модификатора на основе церия, магния и никеля и засыпку зазора покрывным материалом. При таком процессе усвоение магния и церия достигает 95%.

(RU 2422546, С22С 1/10, опубликовано 27.06.2011)

Модифицирование расплава чугуна идет в процессе опускания модификатора в донную часть ковша. Поэтому недостатком данного способа модифицирования являются низкий коэффициент распределения магния и церия по объему жидкого чугуна (до 0,6), находящегося в ковше. Усвоение магния и церия верхними слоями расплава в ковше происходит в большей степени, чем нижними. Поэтому отливки, полученные из металла верхних слоев ковша, содержат 95% графита правильной формы, а отливки, полученные из металла нижних слоев ковша, - 55%, что отрицательно сказывается на прочностных характеристики этих отливок.

Задачей изобретения и его техническим результатом является повышение коэффициента распределения магния и церия по объему жидкого чугуна, которым будут заливать литейные формы.

Технический результат достигается тем, что способ получения модифицированного чугуна включает выплавку чугуна заданного состава, засыпку на зеркало чугуна покровного материала, выдержку его до образования плотного вязкого покрова и введение в расплав твердого модификатора на основе церия, магния и никеля, причем перед введением в расплав модификатор выдерживают в воде, а выплавку и модифицирование чугуна ведут в тигле индукционной печи с частотой тока 50-2400 Гц при уровне расплава чугуна не выше уровня верхнего витка индуктора печи, перед засыпкой покровного материала на 5-50% уменьшают величину номинальной мощности, подводимой к индуктору печи, после чего модифицированный чугун сливают в ковш.

Технический результат также достигают тем, что при частоте тока индуктора 2400 Гц засыпку покровного материала и введение модификатора осуществляют после уменьшения величины номинальной мощности, подводимой к индуктору печи, на 5-15%; при частоте тока индуктора 500 Гц засыпку покровного материала и введение модификатора осуществляют после уменьшения величины номинальной мощности, подводимой к индуктору печи, на 15-25%; при частоте тока индуктора 50 Гц засыпку покровного материала и введение модификатора осуществляют после уменьшения величины номинальной мощности, подводимой к индуктору печи, на 40-50%; твердый модификатор вводят между футеровкой тигля и покрывным материалом; время введения в расплав твердого модификатора составляет менее 5 секунд; твердый модификатор вводят в количестве 1,0-1,5% от массы модифицируемого жидкого чугуна; место введения твердого модификатора в расплав чугуна засыпали покровным материалом; в качестве покровного материала используют порошок флюсперлита «Барьер».

Способ по изобретению можно проиллюстрировать следующим примером.

Для расплавления железоуглеродистых шихтовых материалов и выплавки легированного чугуна заданного состава использовали среднечастотную (500 Гц) индукционную печь. При ведении процесса при номинальной мощности на индукторе идет процесс интенсивного перемешивания расплава, что не дает возможности сформировать на поверхности расплава защитного покрова.

При достижении температуры жидкого чугуна 1440°С уменьшали величину номинальной мощности, подводимой к индуктору печи, на 20-21% и засыпали зеркало расплава покрывным материалом - порошком флюсперлита «Барьер» в количестве 0,5% от массы обрабатываемого расплава. При уровне расплава в тигле не выше уровня верхнего витка индуктора электропечи и появления выпуклого мениска расплава при снижении мощности создаются условия быстрого затягивания твердого модификатора в донную часть тигля электропечи, где происходило его растворение, что обеспечивало повышение коэффициента распределения магния и церия по объему жидкого металла. При этом образующийся после выдержки порошка флюсперлита плотный вязкий покров не разрушается.

Затем в жидкий чугун между футеровкой тигля индукционной печи и покровным материалом вводили известный твердый сфероидизирующий модификатор на основе церия, магния и никеля в количестве 1,0% от массы обрабатываемого расплава. Модификатор содержал магний, церий, железо и никель при следующем соотношении компонентов, мас. %: магний 7,0-8,0, церий 8,0-10,0, железо ≤ 1,5, Ni - остальное. Перед введением в расплав твердый модификатор предварительно выдерживали в воде в течение времени (несколько минут), достаточного для пропитки его водой и окисления наружной поверхности компонентов. Благодаря этому в сочетании с уменьшением интенсивности перемешивания расплава от снижения величины номинальной мощности, подводимой к индуктору, начало взаимодействия модификатора с расплавом происходило с задержкой, т.е. через 5 секунд после введения модификатора в расплав, и протекало менее интенсивно. Время введения модификатора в расплав составило 4 сек, после чего место введение засыпали порошком флюсперлита «Барьер».

Задержка интенсивного взаимодействия модификатора и расплава происходило, за счет образования вокруг частиц модификатора паровой подушки и окисленности ее наружной поверхности. Благодаря этому горение магния и церия на начальной стадии взаимодействия компонентов модификатора и расплава не происходило, что уменьшало их угар.

Дополнительно к этому при сливе жидкого чугуна из тигля индукционной печи в ковш его нижние слои перемешиваются с верхними слоями за счет чего коэффициент распределения магния и церия по объему расплава еще больше выравнивается и достигает 0,96.

После модифицирования чугун имел следующее содержание элементов, мас. %: углерод 3,5, кремний 1,8, хром 8,0, марганец 1,0, никель 4,5, бор 0,3, ванадий 0, 6, медь 0,4, церий 0,03, магний 0,03, железо остальное.

Аналогичные результаты были получены при осуществлении способа по изобретению на других индукционных печах с иными частотными характеристиками. При этом для высокочастотной индукционной печи с частотой тока индуктора 2400 Гц достижение технического результата обеспечивается при засыпке покровного материала и введении модификатора после уменьшения величины номинальной мощности, подводимой к индуктору печи, на 5-15%, а для низкочастотной индукционной печи с частотой тока индуктора 50 Гц - после уменьшения величины номинальной мощности, подводимой к индуктору печи, на 40-50%.

Результаты сравнительного анализа известного способа и способа по изобретению для получения модифицирования чугуна с шаровидном графитом приведены в таблице.

Приведенные данные в таблице свидетельствуют о том, что модифицирование расплава в тигле работающей индукционной печи способствует повышению коэффициента распределения магния и церия по объему расплава, находящегося в ковше с 0,6 до 0,88-0,98, а количество (усредненное) шаровидного графита увеличивается с 65 до 86-95%.

Таблица
Емкость тигля, т Масса чугуна, т Уменьшение номинальной мощности, % Место модифицирования чугуна Количество шаровидного графита, %
Ковш Индукционная печь с частотой тока, Гц
50 500 2400
Коэффициент распределения магния и церия по объему расплава, К
Известный
1 1,0 1,0 - 0,6 - - - 65
2 - - - -
3 - - - -
По изобретению
4 1,0 0,85 50 - 0,95 - - 90
5 45 - 0,96 - - 93
6 40 - 0,98 - - 95
7 1,0 0,85 25 - - 0,92 - 89
8 20 - - 0,93 - 92
9 15 - - 0,95 - 94
10 1,0 0,85 15 - - - 0,88 86
11 10 - - - 0,90 88
12 5 - - - 0,92 90

1. Способ получения модифицированного чугуна с шаровидным графитом, включающий выплавку чугуна заданного состава, засыпку на зеркало чугуна покровного материала, выдержку его до образования плотного вязкого покрова и введение в расплав твердого модификатора на основе церия, магния и никеля, отличающийся тем, что перед введением в расплав твердый модификатор выдерживают в воде, а выплавку и модифицирование чугуна ведут в тигле индукционной печи при уровне расплава чугуна не выше уровня верхнего витка индуктора печи и при частоте тока индуктора 50-2400 Гц, причем перед засыпкой на зеркало чугуна покровного материала величину номинальной мощности, подводимой к индуктору печи, уменьшают на 5-50%, после чего полученный чугун сливают в ковш.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что засыпку покровного материала и введение модификатора осуществляют при частоте тока индуктора 2400 Гц после уменьшения величины номинальной мощности, подводимой к индуктору печи, на 5-15%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что засыпку покровного материала и введение модификатора осуществляют при частоте тока индуктора 500 Гц после уменьшения величины номинальной мощности, подводимой к индуктору печи, на 15-25%.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что засыпку покровного материала и введение модификатора осуществляют при частоте тока индуктора 50 Гц после уменьшения величины номинальной мощности, подводимой к индуктору печи, на 40-50%.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что твердый модификатор вводят между футеровкой тигля и покрывным материалом.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что время введения в расплав твердого модификатора составляет менее 5 секунд.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что твердый модификатор вводят в количестве 1,0-1,5% от массы модифицируемого жидкого чугуна.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что место введения твердого модификатора в расплав чугуна засыпают покровным материалом.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве покровного материала используют порошок флюсперлита «Барьер».



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу получения хладостойкого высокопрочного чугуна для производства литых заготовок в условиях массового производства.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в машиностроении, автомобиле- и тракторостроении при производстве отливок из высокопрочного чугуна с шаровидной и вермикулярной формой графита.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в машиностроении, автомобиле- и тракторостроении при производстве отливок из высокопрочного чугуна с вермикулярной формой графита внутриформенным модифицированием.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения наноструктурированного науглероживателя для внепечной обработки высокопрочного чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом, используемого в сталеплавильном и литейном производствах.
Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при получении высокопрочных чугунов с шаровидным или вермикулярным графитом. Способ включает расплавление шихты в плавильном агрегате, температурную обработку расплава при 1300…1650°С, при этом при получении чугуна с шаровидным графитом первичное модифицирование проводят наноструктурированным науглероживателем в количестве 0,10…0,25% от массы расплава, а вторичное сфероидизирующее модифицирование осуществляют модификатором, содержащим 5…7% магния, в количестве 1,2…2,0% от массы расплава, а при получении чугуна с вермикулярным графитом первичное модифицирование проводят наноструктурированным науглероживателем в количестве 0,10…0,25% от массы расплава, а вторичное вермикуляризирующее модифицирование осуществляют модификатором, содержащим 3…5% магния и 3…6% редкоземельных элементов, в количестве 0,3…0,8% от массы расплава.
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в машиностроении и тракторостроении для изготовления деталей повышенной прочности, например коленчатые валы автомобилей.
Изобретение относится к области литейного производства, в частности к составам модификаторов, используемых в производстве легированного чугуна с шаровидным графитом.

Изобретение относится к способу влияния на свойства чугуна посредством добавки магния к расплаву чугуна и сенсору для измерения содержания кислорода в расплаве чугуна в этом способе.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам производства чугуна с вермикулярным графитом. .
Изобретение относится к черной металлургии и литейному производству, в частности к способам улучшения свойств чугунов, используемых в машиностроении для изготовления деталей, работающих в условиях знакопеременных нагрузок. В способе осуществляют восстановление соединения ванадия в расплаве чугуна под слоем флюса в присутствии восстановителя, в котором в качестве соединения ванадия используют пятиокись ванадия (V2O5), а в качестве восстановителя - ферросилиция (ФС75), при этом ванадий вводят в чугун методом химического диспергирования подачей на поверхность расплава смеси, содержащей 30% V2O5 , 20% ФС75 и 50% СаО. Изобретение позволяет получить высокопрочный чугун с ферритной металлической основой, полученной за счет ввода ванадия в высокодисперсном виде.1 пр.
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом без структурно свободного цементита в литом состоянии на основе металлизированных окатышей и стальных отходов. Модификатор содержит компоненты в следующем соотношении, вес.%: церий 7-10, лантан 3,5-5,0, иттрий 15-20, алюминий остальное. Изобретение направлено на повышение прочности и пластичности чугуна. 1 пр., 1 табл.

Лигатура // 2521916
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при получении высокопрочного чугуна с шаровидным графитом без структурно свободного цементита в литом состоянии. Лигатура содержит, вес.%: редкоземельные металлы 10-20, кремний 20-30, скандий 1-3, алюминий остальное. Лигатура содержит 1-3 вес.% лантана в составе редкоземельных металлов. Изобретение позволяет повысить механические свойства чугуна и устранить отбел в тонкостенных отливках. 1 з.п. ф-лы, 1 пр., 2 табл.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в машиностроении, автомобиле- и тракторостроении при производстве отливок из высокопрочного чугуна с шаровидной и вермикулярной формой графита. Сфероидизирующий модификатор в виде ферросиликомагниевой лигатуры помещают в задней части днища ковша, напротив носка, таким образом, чтобы величина перекрытия им донной части ковша не превышала длину радиуса ее окружности, после этого за время 30…60 с наполняют ковш расплавом чугуна, причем при заполнении ковша металлом струю расплава чугуна подают ближе к носку ковша. Изобретение обеспечивает высокую производительность труда без дополнительного оборудования и техники. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к конструкции ковша для обработки расплавленного металла магнием. Ковш содержит кожух с трубчатой огнеупорной футеровкой и с желобом для приема и заливки расплавленного металла. Между первым и вторым торцами и сплошной боковой стенкой футеровки образовано внутреннее пространство ковша. Футеровка ковша дополнительно содержит карман для обрабатывающего средства, расположенный рядом с первым торцом и сообщающийся с внутренним пространством ковша. Желоб для приема и заливки расплавленного металла расположен ближе к вершине, чем ко дну внутреннего пространства. В горизонтальном положении нижний объем внутреннего пространства, образованного ниже горизонтальной плоскости, находящейся посередине между верхом и дном внутреннего пространства и между первым торцом и вертикальной плоскостью, находящейся между первым и вторым торцами, больше верхнего объема внутреннего пространства, образованного выше горизонтальной плоскости и между первым торцом и вертикальной плоскостью. Использование изобретения обеспечивает более равномерное и улучшенное усвоение обрабатывающего средства. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 19 ил., 2 табл., 4 пр.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при обработке чугуна. Способ включает анализ компонентов исходного углеродсодержащего сырья по фракционному и химическому составу, дозирование, промывку потоком воды, сушку и дробление до фракции 0,1…30,0 мм. После дробления состав подвергают высокому удельному давлению до 20 ГПа и осуществляют высокотемпературный нагрев при 500…1500°С в восстановительной среде в течение 5…20 минут. Затем следует плавное охлаждение и рассев по фракциям. Далее проводят высокотемпературный нагрев при 1800…2500°С с последующей выдержкой и принудительным охлаждением со скоростью 1,5…3,0 градуса в минуту до комнатной температуры с образованием наноструктур графита до 100 нм на частицах науглероживателя, который упаковывают во влагонепроницаемую тару. Изобретение позволяет обеспечить высокую степень усвоения углерода и равномерное распределение графитовой фазы в металлической матрице чугунного литья за счет наличия наноструктур графита, и повышение физико-механических свойств, таких как предел прочности при растяжении, относительное удлинение и твердость. 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам лигатуры, которая может быть использована для производства чугуна. Лигатура содержит, мас.%: алюминий 2,0-3,0; гафний 23,0-25,0; бор 3,0-5,0; углерод 0,5-1,5; ниобий 15,0-20,0; цирконий 5,0-10,0; железо - остальное. Изобретение позволяет повысить прочность чугуна. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, в частности к литейному производству, и может быть использовано при производстве отливок из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. В способе при заполнении ковша в металлический расплав вводят смесь карбоната кальция, карбоната бария и ферросилиция 75%, а обработку сфероидизирующим модификатором осуществляют после заполнения ковша путем подачи трайб-аппаратом порошковой проволоки со сфероидизирующим модификатором ФСМг18, при этом количество каждого компонента упомянутой смеси и порошковой проволоки составляет 0,12-0,15% от веса обрабатываемого металлческого расплава. Изобретение позволяет повысить физико-механические свойства отливок из высокопрочного чугуна, при этом достигается повышение эффективности и обеспечение стабильности модифицирующего эффекта. 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к металлургии и может быть использован для получения модифицированного чугуна с высокими качественными показателями. В способе используют пыль газоочистки электротермического производства кремния, содержащую компоненты в следующем соотношении, мас. %: SiO2 75÷95, SiC 4,0÷11,0, Ссвоб 3,0÷7,0, MgO 0,4÷1,2, Al2O3 0,5÷1,0, Fe2O3 0,3÷0,9, CaO 1,0÷2,0, прочее 0,8÷2,3, при этом массу модификатора, направляемого на модифицирование, поддерживают в пределах 0,05÷0,1% от массы расплава. Изобретение позволяет получить чугун с высокими прочностными свойствами при оптимальной его твердости, что улучшает обрабатываемость отливок, а также с достаточной однородностью механических свойств в сечениях отливок различной толщины. В результате значительно улучшается качество литья, снижается литейный брак по показателю “отбел”. 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения алюминиевого чугуна с измельченной структурой из исходного, который используют при массовом производстве отливок. В способе осуществляют совместное расплавление исходного чугуна, кальцийсодержащего материала и алюмосодержащей лигатуры, при этом в качестве алюмосодержащей лигатуры используют быстро охлажденный ферроалюминий марки ФА-30, который добавляют в количестве, обеспечивающем содержание в готовом чугуне, мас.%: алюминия 20-25 и углерода 1,5-2,0, а кальцийсодержащий материал добавляют в количестве, обеспечивающем получение слоя покрывного шлака толщиной 3-5 мм, перед разливкой полученный расплав выдерживают при температуре 1570-1580°C в течение 5-10 минут. Изобретение позволяет получить алюминиевый чугун с улучшенными прочностными свойствами за счет измельчения его структурных составляющих. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к способу получения модифицированного чугуна с шаровидным графитом для изготовления деталей машин и оборудования. Осуществляют выплавку чугуна заданного состава, засыпку на зеркало чугуна покровного материала, выдержку его до образования плотного вязкого покрова и введение в расплав твердого модификатора на основе церия, магния и никеля. Перед введением в расплав твердый модификатор выдерживают в воде, а выплавку и модифицирование чугуна ведут в тигле индукционной печи при уровне расплава чугуна не выше уровня верхнего витка индуктора печи и при частоте тока индуктора 50-2400 Гц, причем перед засыпкой на зеркало чугуна покровного материала величину номинальной мощности, подводимой к индуктору печи, уменьшают на 5-50, после чего полученный чугун сливают в ковш. Изобретение позволяет повысить коэффициент распределения магния и церия по объему жидкого чугуна для заливки литейной формы. 8 з.п. ф-лы, 1 табл.

Наверх