Порошковий дріт для введення магнію в розплави на основі заліза

Корисна модель відноситься до чорної металургії, а саме до позапічної обробки чавуну порошковими дротами з наповнювачами, до складу яких входить магній. Відомий порошковий дріт для введення магнію в розплави на основі заліза, що складається з металевої оболонки і наповнювача, який містить у собі суміш магнію й обпаленого доломіту. Пасивація магнію обпаленим доломітом зменшує швидкість випарювання магнію, що дозволяє збільшити його кількість при відсутності викидів розплаву з ковша [авт.свід. СРСР №1655996, опубл. 15.06.91, бюл. №22]. Обробка рідкого чавуну таким дротом дозволяє видаляти з нього сірку до низьких концентрацій і одержувати в металі вміст магнію 0,02...0,03%, але цього недостатньо для одержання чавунних виливків з кулястим графітом, і це є суттєвим недоліком цього дроту. Іншим недоліком цього дроту є наявність в його складі частини, що регулювала б структуру металевої основи чавуну. Відомо також про випробування порошкового дроту, оболонка якого заповнена порошком сплаву ФСМг складу (мас. %): 17,0 Mg; 51,5 Si; 2,3 Ca; 0,86 Al; Fe - залишок [Металл и литье Украины. - 2000. - №1-2. - с. 15-16]. Цим порошковим дротом обробляли чавун у ковшах малої ємкості з метою десульфурації. У результаті, крім десульфурації, вміст магнію в чавуні збільшилося до 0,04...0,07%, що дозволило одержати виливки з перлітною структурою і графітом кулястої форми. Цей порошковий дріт використовували як прототип. Істотними недоліками прототипу є висока вартість наповнювача порошкового дроту - сплаву ФСМг, а також використання порошку сплаву, що приводить до виділення пилу під час виготовлення дроту. В основу корисної моделі поставлена задача: удосконалити порошковий дріт для введення магнію в розплави на основі заліза шляхом заповнення оболонки недорогими компонентами, що давали б можливість видаляти сірку з чавуну, легувати його магнієм, одержати виливки з кулястим графітом і регулювати структуру металевої основи чавуну. Суть корисної моделі полягає в тому, що порошковий дріт для введення магнію в розплави на основі заліза в якості наповнювача містить суміш гранульованого магнію, феросиліцію, фтористого кальцію й обпаленого доломіту при наступному співвідношенні компонентів (мас. %): магній 10...16 феросиліцій 28...37 фтористий кальцій 3...7 обпалений доломіт інше Істотною ознакою, загальною з прототипом, є наявність у порошковому дроті наповнювача, що містить у своєму складі магній, кремній і кальцій. Істотними ознаками, що відрізняють від прототипу, є: - суміш компонентів замість сплаву; - гранульований магній; - феросиліцій; - фтористий кальцій; - обпалений доломіт; співвідношення компонентів, %: магній 10...16 феросиліцій 28...37 фтористий кальцій 3...7 обпалений доломіт інше Між істотними ознаками корисної моделі і технічним результатом - зниженням собівартості обробки металу порошковим дротом, десульфурацією чавуну магнієм і одержанням структури кулястого графіту в чавунних виливках існує причинно-наслідковий зв'язок, який можна пояснити наступними доказами. Оскільки замість порошку сплаву, як це має місце в прототипі, пропонується порошковий дріт, що містить у своїй основі феросиліцій і обпалений доломіт, які мають значно меншу вартість, ніж лігатура (сплав), то наповнювач дроту приблизно в три рази дешевше в порівнянні з лігатурою. Використовується феросиліцій марки ФСи75 у виді крупки розміром 1...3мм (відходи дроблення). У якості пасиватора застосовується свіжеобпалений доломіт також у виді крупки розміром 1...3мм, що важливо в екологічному плані (не містить пилу), особливо під час виготовлення дроту. Це також відноситься і до гранульованого магнію. Застосування гранульованого магнію дозволяє одержувати високу концентрацію магнію в чавуні і за рахунок цього - структуру кулястого графіту у виливках, а також ефективно видаляти сірку з розплаву. Обпалений доломіт (Ca-Mg) також поліпшує умови десульфурації. Для прискорення плавлення доломіту до складу наповнювача уведений фтористий кальцій (CaF2), що є гарним розжижувачем і десульфуратором. Феросиліцій також сприяє поліпшенню процесу десульфурації за рахунок кремнію, що підвищує коефіцієнт активності сірки. Але головне призначення феросиліцію марки ФСи75 - регульована структура металевої основи чавуна. Свіжеобпалений доломіт, а також феросиліцій, під час уведення дроту в розплав виступають у ролі пасиватора магнію, стримуючи його випарування і знижуючи парціальний тиск пару, що дозволяє уникнути піроефекту, що, як за звичай, має місце при введенні чистого магнію. Таким чином, відносно дешеві компоненти наповнювача порошкового дроту в сукупності забезпечують усі необхідні умови для десульфурації чавуну та легування його магнієм, одержання кулястого графіту і регулювання структури металевої основи чавунних виливків. Що стосується співвідношення компонентів наповнювача порошкового дроту, то визначальним тут є магній. Розрахунок починаємо з визначення витрати магнію на глобуляризацію графіту [Гиршович Н.Г. Справочник по чугунному литью. - М. - Л., Машгиз. - 1961. - с.800]: %Mg=[(0,04-0,1)+0,76(Sп-Sо)]/A, де Sп і Sо - вміст сірки початковий і остаточний, %; 0,04-0,1 - остаточний магній у залежності від товщини виливки, %; А - коефіцієнт засвоєння магнію. Приймаючи остаточний магній рівним 0,06%, SВ-SЗ=0,05%, А=0,20, одержуємо витрату магнію, що дорівнює 0,49%. Дозування феросиліцію знаходиться в межах (0,3...1,2)% в залежності від марки чавуну і параметрів виливки (у цьому ж довіднику). Для виливків прокатних валків приймаємо витрату феросиліцію 1,2%. Тоді співвідношення між витратою феросиліцію та магнію складає: 1,2/0,49=2,45. Для спокійного введення порошкового дроту в рідкий чавун (без викидів і піроефекту) дозування магнію в наповнювачі повинно знаходитись в межах 10...16%. При дозуванні магнію більш 16% можливі піроефект та викиди розплаву під час уведення дроту, а також зниження при цьому засвоєння магнію, що приводить до його перевитрати. А вміст магнію в дроті менш 10% приводить до збільшення тривалості обробки розплаву і більшому зниженню його температури. Використовуючи обчислене співвідношення 2,45, знаходимо вміст феросиліцію в наповнювачі порошкового дроту: (10...16)%´2,45=24,5...39,2%. Остаточно приймаємо вміст феросиліцію в наповнювачі рівним 28..37%. Об'єм порошкового дроту, що залишився, заповнюється пасиватором -обпаленим доломітом, до якого додається 3...7% фтористого кальцію з метою зниження температури плавлення обпаленого доломіту. З урахуванням можливого відхилення в компонентах від розрахункових, кінцеве співвідношення гранульованого магнію, феросиліцію, фтористого кальцію й обпаленого доломіту встановлено наступне (мас. %): магній 10...16 феросиліцій 28...37 фтористий кальцій 3...7 обпалений доломіт інше Виготовляють порошковий дріт таким чином. Компоненти наповнювача (гранульований магній, феросиліцій марки ФСи75, фтористий кальцій і свіжеобпалений доломіт) у приведеній вище пропорції з'єднують і ретельно перемішують. Суміш завантажують у бункер, з якого вона дозовано виходить і заповнює металеву оболонку. Оболонку прокатують у клеті до утворення надійного замка. Готовий порошковий дріт змотують у бухту.