Спосіб виплавлення хромистого чавуну, легованого алюмінієвими відходами

Винахід відноситься до металургії і може бути використаний в ливарному виробництві для одержання зносостійких і жаростійких виливок. Існує спосіб одержання сплавів шляхом сплавлення шихтових матеріалів, суть якого полягає в тому, що в печі розплавляють основний компонент сплаву, його перегрівають, а потім до перегрітого сплаву вводять легуючий елемент в твердому або в рідкому стані. Температур у сплаву доводять до потрібного рівня, проводять металургійну обробку (рафінування, модифікування), а потім сплавом заповнюють ливарні форми [див. Курдюмов A.B., Пикунов М.В., Бахтиаров P.A. Плавка и затвердевание сплавов цветных металлов. M.: Металлургия, 1968, с. 7]. Спосіб виплавки синтетичного чавун у у плавильних індукційних печах полягає в тому, що у перегрітий до 1490°С сплав разом з феросплавами вводять сталеву металошихту в кількості 6-7% від маси рідкого металу [див. а. с. СССР № 901281, С21В11/10, C21C1/00 опубл. 30.01.82]. До недоліків таких способів відноситься великий угар легуючи х елементів, який може досягати 30%, нерівномірний розподіл легуючих елементів в об'ємі сплаву. Найбільш близький за своїми параметрами і призначенню є спосіб виплавлення синтетичного феритного чавун у, який полягає в тому, що на карбюризатор завантажують 25-30% металевої шихти, розплавляють, порціями вводять 75-80% металевої шихти, перегрівають розплав до 1370-1390°С і вводять залишкову кількість шихти при підтримці указаної температури [див. а. с. СССР № 1122706, С21С 1/08 опубл. 07.11.84, БІ № 41]. До недоліків відомого способу відноситься великий угар легуючих елементів, який досягає 30%, висока поруватість у виливках. Великий угар легуючи х елементів зумовлений тим, що легуюча металева шихта з меншою густиною розплавляючись останньою, плаває і окислюється (згорає) на поверхні рідкого сплаву з більшою густиною. Додаткове перемішування для повного розчинення всіх легуючи х елементів в розплаві забирає певний проміжок часу, за який збільшується угар сплаву і зменшується вихід годного при металургійному переробленні. Поруватість у виливках виникає за рахунок виділення вуглецю з розплаву у вигляді графітової піни під час розчинення алюмінію хромістим чавуном. В основу винаходу поставлено задачу зменшення угару легуючих елементів і ліквідація поруватості у виливках. Поставлена задача вирішується тим, що в способі виплавки хромістого чавун у легованого алюмінієвими відходами, який полягає в завантаженні всього карбюризатора і порціями металошихти по мірі її розплавлення, перегрівання розплаву і його виливання, згідно з винаходом на весь карбюризатор подають легкоплавкі брикетовані алюмінієві відходи, які приважують низьковуглецевим ферохромом, а ферохром - сталевим брухтом. Такий спосіб завантаження металевої шихти приводить до зменшення угару легуючи х елементів: вуглецю, алюмінію і хрому, - а також до зникнення поруватості у виливках. Зменшення угару вуглецю, алюмінію і хрому відбувається завдяки почерговому розплавленню металевої шихти під постійним тиском більш важкого матеріалу, що не допускає виходу на поверхню більш легких компонентів ши хти і їх окислення. Повна відсутність поруватості у виливках з умовлена тим, що графітова піна не утворюється, так як відбувається рівномірне розчинення, не більше концентраційної рівноваги, спочатку вуглецю у алюмінії, потім вуглецю і алюмінію у ферохромі і, нарешті, вуглецю, алюмінію і хрому в залізі сталевого брухту. Параметри способу за винаходом були перевірені на практиці. Синтетичний хромістий чавун. легований алюмінієвими відходами, виплавляли в переклазовому тиглі високочастотної плавильної печі ІСТ 0.04. Температуру вип уску сплаву вимірювали термопарою ВР ГОСТ 3044. В якості шихтових матеріалів використовували: карбюризатор - графітовий бій, алюміній - брикет із стружки алюмінієвого сплаву Діб ДСТУ 3211, ферохром марки ФХ015 ГОСТ 4757, сталевий брухт марки AI ГОСТ 2787. По відомому способу металева шихта, яка складалася із брикетів алюмінієвої стружки, подрібненого ферохрому і сталевого брухту не була розділена по густині її складових, а завантажувалася у тигель плавильної печі вперемішку. На карбюризатор завантажували 25 % всієї металевої ши хти, яку розплавляли, а потім порціями вводили 75 % металевої шихти від залишку і перегрівали розплав до 1390°С, наостаннє ввели залишкову кількість шихти підтримуючи вказану ви ще температур у. Розплав розливали по ливарним формам для одержання зразків для вивчення угару вуглецю, алюмінію і хрому, а також наявність поруватості у виливках. По способу, що заявляється на карбюризатор подали всю наважку брикетованих алюмінієвих відходів, алюмінієві брикети привантажили необхідною кількістю ферохрому, а останній - металевим брухтом. По мірі плавлення алюмінієвого брикету і ферохрому у тигель печі додавали металевий брухт до оптимальної кількості згідно з шихтовкою. Після розплавлення при температурі 1540°С сплав розливали по ливарних формах для одержання зразків для вивчення угару вуглецю, алюмінію і хрому, а також наявність поруватості у виливках. Результати проведених перевірок подані в таблиці. Як видно із таблиці, при виплавці сплаву по способу за винаходом угар вуглецю, хрому і алюмінію зменшується, а виливки не уражені поруватістю від утворення графітової піни. Таким чином, порівняльні випробування показали, що угар вуглецю зменшився в 4,27 разів, хрому - в 4,92 рази і алюмінію - в 2,1 рази при виплавці хромового чавуну легованого алюмінієм по способу за винаходом. Поруватість у виливках одержаних після плавки по новому способу не спостерігалась, в той час як поруватість у виливках одержаних від плавлення по відомому способу досягала 30-40 %. Таблиця Угар елементів при одержанні сплавів і поруватість у виливках № п/п 1 заявлений спосіб 2 відомий спосіб С 4,4 18,8 Угар елементів, % Cr 1,3 6.4 Поруватість, % Al 14,7 30,7 Не має 30-40