Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СИНТЕТИЧЕСКОГО ГРАФИТИЗИРОВАННОГО ЧУГУНА
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СИНТЕТИЧЕСКОГО ГРАФИТИЗИРОВАННОГО ЧУГУНА

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СИНТЕТИЧЕСКОГО ГРАФИТИЗИРОВАННОГО ЧУГУНА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве шихтовой заготовки для чугунолитейного производства. В процессе выплавки металл охлаждают до (1380-1420)oС, сливают в ковш. В ковш предварительно загружают ферросилиций из расчета получения в металле (0,8-1,2)% кремния и углеродсодержащий материал в количестве 0,5-1,0 кг на тонну металла. Разливают в чушки, заканчивая разливку не позднее чем через 20 мин после слива металла в ковш. Способ позволяет получить графитизированную структуру чугуна в чушке и сохранить этот эффект в чугуне с низким содержанием кремния при его повторном переплаве. 2 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2186123
Класс(ы) патента: C21C1/10, C21B11/10
Номер заявки: 2000124544/02
Дата подачи заявки: 26.09.2000
Дата публикации: 27.07.2002
Заявитель(и): Открытое акционерное общество "Северсталь" (RU)
Автор(ы): Курганов Виктор Александрович (UA); Крохотин В.Л. (RU); Дворянинов Виктор Александрович (UA); Гоч Николай Григорьевич (UA); Владов В.А. (RU); Хрущев М.С. (RU)
Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество "Северсталь" (RU)
Описание изобретения: Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве шихтовой заготовки для чугунолитейного производства.
Известен способ выплавки синтетического чугуна в индукционных печах, по которому металлошихту после расплавления прогревают до температуры (1550 - 1600)oC и затем вводят ферросплавы, в том числе и ферросилиций (см. А.С. СССР 372269, кл. С 21 В 11/10).
Однако этот способ малоэффективен, так как необходимость высокого перегрева расплава приводит к повышенному расходу электроэнергии.
Недостатком известного способа является наличие отбела чугуна в отливках, что снижает физико-механические свойства металла с низким содержанием кремния.
Наиболее близким к предлагаемому является способ выплавки синтетического чугуна из металлоотходов в плавильных печах, включающих загрузку в завалку металлошихты, углеродсодержащих материалов, перегрев расплава до 1480 - 1490oС и ввод в расплав ферросплавов (в том числе и ферросилиция) совместно с металлодобавками (см. А.С. СССР 901281, кл. С 21 В 11/10, С 21 С 1/10).
Однако известный способ имеет ограниченное применение и не может быть использован при производстве шихтовой заготовки с низким (до 0,8 - 0,9)% содержанием кремния для чугунолитейного производства, т.к. структура чушек чугуна практически полностью состоит из цементита, что сохраняет склонность к отбелу чугуна при повторном переплаве.
В основу настоящего изобретения поставлена техническая задача: усовершенствовать способ производства синтетического чугуна для шихтовой за счет корректировки технологии выплавки, ковшевой обработки графитизаторами и разливки в чушки с целью получения графитизированной структуры в чушке и сохранения этого эффекта в чугуне с низким содержанием кремния при его повторном переплаве. Это позволит практически полностью исключить отбел чугуна и повысить его физико-механические свойства, т.е. повлиять на наследственность шихтовой заготовки.
Поставленная задача решается тем, что по известному способу выплавки синтетического чугуна, включающему загрузку в завалку металлошихты, углеродосодержащих материалов, перегрев расплава, последующее охлаждение и слив в ковш, металл охлаждают до (1380 - 1420)oС, сливают в ковш, в который предварительно загружают ферросилиций из расчета получения в металлошихте (0,8 - 1,2)% кремния и углеродосодержащие материалы в количестве (0,5 - 1,0) кг/т металла, и разливают в чушки, заканчивая разливку не позднее чем через 20 мин после слива металла в ковш.
Новые существенные признаки изобретения:
1. Перед сливом в ковш металл охлаждают до (1380 - 1420)oС.
2. В ковш предварительно загружают ферросилиций и углеродосодержащие материалы;
3. Ферросилиций загружают в ковш в количестве, обеспечивающем получение в готовом металле (0,8 - 1,2)% кремнения.
4. Углеродосодержащие материалы загружают в ковш в количестве (0,5 - 1,0) кг/т металла.
5. Металл разливают в чушки.
6. Разливку металла заканчивают не позднее чем через 20 мин после слива в ковш.
В результате реализации предлагаемого способа производства синтетического чугуна чугун приобретает новые наследственные свойства и по своему качеству даже при достаточно низком (до 1,2%) содержании кремния соответствует по своим параметрам чугунам литейного класса.
Обработка исходного чугуна, который по своему химическому составу является передельным, ферросилицием и углеродсодержащим материалом непосредственно перед разливкой в чушки ("позднее" модифицирование) существенно повышает его склонность к графитизации, ликвидируется отбел, уменьшается междендритная ориентация графитовых включений, изменяется эвтектическое зерно. Новые наследственные признаки, приобретенные чугуном в результате "позднего" модифицирования, сохраняются при вторичных переплавах. Все это обеспечивает улучшение механических и технологических свойств готовых отливок.
Для отработки оптимальных параметров способа проводили специальные эксперименты в промышленных условиях. Металл выплавляли в 10-тонной индукционной печи ИЧТ-10М. В качестве металлошихты использовали стальной и чугунный лом. После расплавления металлошихты и науглероживания отсевами сухого тушения кокса металл охлаждали до (1380 - 1425)oС и сливали в нагретый ковш. Ферросилиций или другие ферросплавы в печь не вводили. В качестве модификатора использовали ферросилиций ФС-75 фракцией (10 - 20) мм, который вводили в ковш в количестве (8 - 12) кг на тонну металла в зависимости от содержания кремнения в расплаве перед выпуском, что обеспечивало получение в готовом металле (0,7- 1,3)% кремния.
В качестве углеродсодержащего материала в ковш загружали аморфный графит в количестве (0,4 - 1,1) кг/т металла.
После выпуска металл разливали в чушки массой 20 кг, заканчивая разливку через (15 - 20) мин.
Повторный переплав синтетического графитизизированного чугуна, произведенного по указанным выше режимам, осуществляли в индукционной печи ИЛТ-1М. В конце процесса разливки графитизированного чугуна отбирали стандартные клиновые пробы на отбел и пробы для механических испытаний.
Результаты эксперимента приведены в табл. 1. Как следует из данных, приведенных в табл. 1, наибольший эффект обеспечивается только при реализации способа в пределах параметров заявляемого изобретения (опыты 1 -6).
Выплавка, обработка в ковше и разливка чугуна при заданных параметрах обеспечивает придание чугуну новых наследственных технологических качеств за счет изменения макроструктуры и повышения температуры эвтектического превращения, что способствует затвердеванию чугуна по стабильной системе с практически полной ликвидацией отбела, получением перлитной структуры с равномерным неориентированным графитом. Полученные свойства графитизированного чугуна сохраняются и после повторного переплава.
Как следует из данных табл. 1, максимальный эффект модифицирования чугуна сохраняется в ковше не более 20 мин. По этой причине ферросилиций необходимо вводить в металл непосредственно перед его разливкой, т.е. в ковш, а разливку заканчивать не позднее чем через 20 мин. Углеродсодержащий материал, например аморфный графит, который вводится в ковш совместно с ферросилицием, является дополнительным модификатором и одновременно защищает ферросилиций от окисления, т.к. при его горении создается восстановительная атмосфера.
Нижний предел температуры металла перед выпуском 1380oС обусловлен тем, что при более низкой температуре возникают затруднения при разливке чугуна. При температуре металла перед выпуском более 1420oС дополнительный положительный эффект модифицирования отсутствует, одновременно возрастают энергозатраты и угар ферросилиция (опыт 13).
При содержании кремния в готовом чугуне менее 0,8% эффект модифицирования снижается как по интенсивности, так и по времени действия (опыт 7).
При более высоком содержании кремния (опыт 8) дополнительный положительный эффект отсутствует, при этом возрастает удельный расход ферросилиция.
Расход углеродсодержащего материала (аморфного графита) менее 0,5 кг/т металла приводит к повышенному угару ферросилиция, одновременно снижается графитизирующий эффект модифицирования чугуна, особенно в конце разливки.
Расход углеродсодержащего материала более 1,0 кг/т металла нецелесообразен, т.к. не приводит к дополнительному положительному эффекту.
Важнейшим условием устойчивой технологии является разливка графитизированного чугуна не более чем за 20 минут после ввода модификатора, так как только в этом случае достигается максимальный эффект графитизации чугуна, а его наследственные свойства практически полностью сохраняются при повторном переплаве.
Повторный переплав графитизированного чугуна и для сравнения чугуна, выплавленного по известному способу, производили в индукционной печи ИЛТ-1М. Для оценки наследственных свойств переплавляемого чугуна отбирали клиновые пробы на отбел.
В табл. 2 приведены показатели, полученные при переплаве этих чугунов.
Как следует из данных, приведенных в табл. 2, синтетический графитизированный чугун, произведенный по предлагаемому способу, сохраняет свои положительные наследственные свойства после повторного переплава, поэтому может использоваться в качестве шихтовой заготовки для чугунолитейного производства.
Чугун, произведенный по известному способу, не обладает такими качествами, о чем свидетельствуют результаты проб чугуна на отбел.
Формула изобретения: Способ производства синтетического графитизированного чугуна преимущественно в индукционных печах, включающий загрузку в завалку металлошихты, углеродсодержащих материалов, перегрев расплава, последующее охлаждение и слив в ковш, отличающийся тем, что металл охлаждают до (1380 - 1420)oС, сливают в ковш, в который предварительно загружают ферросилиций из расчета получения в металле (0,8 - 1,2)% кремния и углеродсодержащий материал в количестве (0,5 - 1,0) кг на тонну металла, и разливают в чушки, заканчивая разливку не позднее чем через 20 мин после слива металла в ковш.