Спосіб виробництва високоміцного чавуну

1. Спосіб отримання високоміцного чавуну, що включає розплавлення шихти в плавильному агрегаті, модифікування, що проводять у розливочному ковші, яке складається з первинного модифікування лігатурою, що містить рідкісноземельні метали та кремній, та вторинного модифікування, який відрізняється тим, що первинне модифікування проводять спочатку лігатурою, що додатко 3 висіканням [21. Проте для реалізації цього способу як початкові умови потрібні низькосірчисті чавуни. Крім того, сталеве висікання, що присипається, різко знижує температуру оброблюваного розплаву, лігатура повністю не розчиняється і не реагує з металом, спливає в шлак і легуючі елементи вигорають на повітрі. Таким чином, засвоєння модифікаторів складає менше ніж 50 %, що сприяє відшлаковуванню модифікатора та веде до нестабільності процесу і отримання неоднорідної структури. Відомий спосіб отримання високоміцного чавуну з початкового, який включає розплавлення шихти в плавильному агрегаті, доведення температури розплаву в печі до 1420-1480°С, первинне модифікування його лігатурою в ковші, що містить рідкісноземельні метали, кремній, алюміній, кальцій, магній та мідь, і вторинне модифікування, при чому первинне модифікування проводять до появи ефекту перемодифікування чавуну з подальшим вторинним модифікуванням лігатурою, яка містить рідкісноземельні метали, магній і кремній, а кількість лігатури первинного модифікування визначають по появі кулястого графіту в чавуні в ході додавання нових порцій рідкого металу [З]. Такий спосіб введення лігатури первинного модифікування (найбільш дорогого матеріалу) припускає достатньо низький ступінь угару елементів. В той же час досягнення ефекту перемодифікування при первинному модифікуванні свідомо припускає перевитрату відповідної лігатури. Даний метод не включає використання при вторинному модифікуванні компонентів, які забезпечують достатньо тривалий період витримки метала в ковші перед розливанням, який необхідний для стабільного формування кулястого графіту в металі виробів, що проводяться при послідовній їх заливці. Найбільш близьким до запропонованого способу є спосіб отримання високоміцного чавуну, що включає розплавлення шихти в плавильному агрегаті, модифікування, яке проводять у розпивочному ковші, і складається з первинного модифікування лігатурою, що містить рідкісноземельні метали та кремній, та вторинного модифікування. Причому розплавлення шихти в плавильному агрегаті проводять з доведенням температури розплаву до 1420-1450°С, первинне модифікування початкового чавуну проводять лігатурою, що містись РЗМ 30-33 %, кремнію 43-44 %, алюмінію 8-9 % у кількості 1,4 - 1,8 % від маси розплаву, і вторинне модифікування тією ж лігатурою у кількості 0,1 - 0,5 % від маси металу [4]. Такий процес є достатньо стійким, але можливе перенасичення чавуну рідкісноземельними металами понад 0,05¸0,06 % або кремнієм понад 3,0¸3,5 %, що призводить до змін в металевій матриці відливків і зумовлює різке зниження механічних властивостей чавуну. Крім того, наявність алюмінію сприяє демодифіку здчому ефекту. В основу корисної моделі поставлена задача створення такого способу виробництва високоміцного чавуну, в якому за рахунок 45858 4 технології первинного модифікування і вживання карбонітів барію та стронцію при вторинному модифікуванні досягається підвищення стабільності процесу, забезпечується однорідність структури при отриманні високоміцного чавуну з кулястими включеннями графіту і поліпшуються механічні властивості відливок. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі отримання високоміцного чавуну, що включає розплавлення шихти в плавильному агрегаті, модифікування, що проводять у розпивочному ковші, яке складається з первинного модифікування лігатурою, що містить рідкісноземельні метали та кремній, та вторинного модифікування, згідно корисної моделі, первинне модифікування проводять спочатку лігатурою, що додатково включає сполучення з магнієм, яку укладають на дно ковша біля стінки в спеціальну кишеню в кількості 0,6 - 1,4 % від маси рідкого чавуну і прикривають феросиліцієм в кількості 45 - 60 % від частки лігатури, а вторинне модифікування проводять після заповнення ємності ковша близько ½ металом, причому вторинне модифікування проводять лігатурою, що включає карбонати барію і стронцію в кількості 0,05 - 0,2 % від маси рідкого чавуну, що подається на струмінь металу. Доцільно, коли первинне модифіїування проводять при температурі 1380 -1420°С; Крім того, первинне модифікування проводять лігатурою, що містить: 0,09 -0,14 % Mg; 45 - 60 % Si; 0.5 - 1.5 % рідкісноземельні метали, залізо решта. Переважно, при первинному модифікуванні використовують лігатуру фракцією 1- 6 мм. Склад лігатури при первинному модифікуванні є оптимальним для виробництва високоміцного чавуну с кулястим графітом і дозволяє економити рідкісноземельні метали, що зніжує вартість лігатури і сприяє зниженню витрат на отримання чавуну. Температура первинного модифікування є оптимальною для засвоєння лігатури. Причому лігатуру використовують фракцією 1-6 мм, так як використання лігатури більшої фракції знижує її засвоєння. Використання фракцій менш ніж 1 мм є недоцільним. Завдяки тому, що при первинному модифікуванні лігатуру укладають на дно ковша біля стінки в спеціальну фугеровану кишеню і прикривають феросиліцієм забезпечується стабільний і триваліший період збереження модифікуючого ефекту рідкого чавуну. Використання при вторинному модифікуванні лігатур, що містять карбонати барію і стронцію дозволяє запобігти процесу перемодифікування, завдяки чому досягаються стабільні властивості чавуну. Причому такий спосіб, при якому модифікатор подається на струмінь металу, у кількості 0,05¸0,2 % від маси рідкого чавуну, забезпечує рівномірне за об'ємом і цілковите засвоєння компонентів, що забезпечує отримання однорідної структури. Таким чином, запропонований спосіб забезпечує підвищення стабільності процесу, отримання однорідної структури при виробництві високоміцного чавуну з кулястими включеннями 5 45858 графіту і поліпшення механічних властивостей відливок. Спосіб реалізується таким чином. Первинний чавун плавлять в мартенівській печі ємкістю 30 т. Після розплавлення метал перегрівають до 1420¸1460°С, а в ковші забезпечують температуру 1380¸1420°С. Первинний чавун в середньому містить вуглецю 2,8¸3,5 %, кремній 1,5¸2,5 %, марганець 0,4¸0,7 %, хром 0,2¸0,6 %, нікель 0,8¸2,5, фосфору до 0,12 %, сірки до 0,08 %. Залежно від відсоткового вмісту сірки і фосфору в початковому чавуні визначають частку лігатури, яка спочатку вноситься на дно ковша біля стінки в спеціальну футеровану кишеню з вогнетривкої цеглини в кількості 0,6¸1,4 % від маси рідкого чавуну і прикривають феросиліцієм в кількості 45 - 60 % від частки модифікатора. Первинна лігатура містить 0,09¸0,14 % магнію, 0,5¸1,5 % рідкісноземельних металів, 45¸60 % кремнію, фракцією до 1 - 6 мм. Після заповнення ковша металом на ½ починають проводити вторинне модифікування карбонатами барію і стронцію або лігатурами, що їх містять. Модифікатор у кількості 0,05¸0,2 % від маси рідкого чавуну подають на струмінь металу. Злитий та модифікований в ковші металл відстоюють на протязі 4-10 хв. для закінчення Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 6 реакції і спливання шлаку. Потім, шлак, що сплив, знімають з поверхні рідкого чавуну і відбирають пробу для заливки зразка, по зламу якого оцінюють якість металу. Зразки для контролю механічних властивостей і структури відбирають від партії готових виробів. Експлуатаційні властивості виробів, що виготовляються за описаним способом, відповідають характеристикам якості високоміцного чавуну. При цьому, спосіб дозволяє отримати як великі, так і мали відливки при мінімізації браку по невідповідності необхідного складу та структури чавуну. Таким чином, спосіб дозволяє досягти стабільності процесу отримання високоміцного чавуну з кулястим графітом, забезпечує однорідність структури і властивостей чавуну. Джерела інформації: 1. Чуфырин Г.Б., Героцкий Б.А., Кирилов А.Ф. «Литейное производство». - 1987. - №1 -С. 5; 2. Э.Н. Корниенко, В.В. Венгер, А.Г. Панов «Литейное производство». - 1996. - №10, -С. 19; 3. Патент РФ № 2188240, МПК7 С21с 1/10, С22с 37/04, опубл. 27.08.2002 р; 4. Патент РФ № 2156809, МПК7 С22 С37/04, опубл. 20.11.2000р. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601