Екзотермічна суміш для живлення виливків з високолегованих сталей

Екзотермічна суміш для живлення виливків з високолегованих сталей, що складається з фероалюмінієвого терміту, алюмінію у вигляді по рошку або стружки і порошку карбону, яка відрізняється тим, що додатково до складу суміші вводять пус'єри - відходи електродугової плавки високомарганцевої сталі (пилу) при наступному співвідношенні компонентів, (в мас %) фероалюмінієвий терміт 70-76 пус'єри 20,5-25 алюмінієвий порошок або стружка 3,0-4,3 порошок карбону 0,5-0,7 Винахід відноситься до металурги, а саме до ливарного виробництва та до металотермії і може бути використаний для виготовлення виливків з підвищеним вмістом мангану Відомо застосування екзотермічних сумішей для живлення виливків за допомогою термітних ливарних додатків [1,2] Недоліком цих екзотермічних сумішей є те, що вони не можуть використовуватись для живлення виливків з високолегованих сталей, наприклад для сталі 110Г13Л Найбільш близькою до тої, що заявляється є екзотермічна суміш для обігріву додаткових частин ливарних форм [3] із наступним співвідношенням компонентів (у мас %) порошок відпрацьованих карбонових електродів електродугових печей 3-4, феросиліцій 2-3, феромарганець 0,5-0,8, фероалюмінієвий терміт решта, Недоліком прототипу є використання в ньому дорогих феросплавів легуючих елементів Завдання винаходу полягає у отриманні високомарганцевої сталі (110Г13Л, 110Г12Л) з металотермічної шихти з добуванням мангану з ВІДХОДІВ виробництва Поставлене завдання досягається таким чином, що екзотермічна суміш для живлення виливків з високолегованих сталей, що складається з фероалюмінієвого терміту, алюмінію у вигляді порошку або стружки і порошку карбону, яка відрізняється тим, що згідно винаходу додатково використовують пус'єри - відходи електродугової плавки високомарганцевої сталі (пилу) при такому співвідношенні компонентів (у мас %) фероалюмінієвий терміт 70-76, пус'єри 20,5-25, алюмінієвий порошок або стружка 3,0-4,3, порошок карбону 0,5-0,7 Переваги використання екзотермічної суміші даного складу полягають утому, що це дозволить отримувати ремонтне литво зі сталі 110Г13Л (110Г12Л) в умовах майстерень та інших виробничих приміщень не пристосованих для звичайних методів плавки а також проводити термітне зварювання деталей з високомарганцевої сталі, з'являється можливість виконувати живлення виливків з цієї сталі за допомогою термітних ливарних додатків Для досягнення вказаної мети були використані у складі металотермічної шихти пус'єри, що вловлюються фільтрами з диму, який виділяється з дугової сталеплавильної печі у процесі плавки високомарганцевої сталі Ці пус'єри мають такий ХІМІЧНИЙ склад (у мас %) перекис мангану 35-40, оксид форуму 15-25, оксид кальцію 4-7, ІНШІ сполуки решта Такий ХІМІЧНИЙ склад пус'єр дозволяє скласти на їх основі екзотермічну суміш, здатну самовільно горіти з утворенням рідкої сталі типу 110Г13Л, 110Г12Л Були проведені ВІДПОВІДНІ термохімічні та стехіометричні розрахунки з врахуванням засвоєння компонентів шихти з використанням спеціально складеної програми В результаті пропону (О 49264 ється наступний склад екзотермічної суміші (у мас ІНШІ невідновні сполуки решта Необхідний домішок алюмінієвої стружки (чис%) тотою 93-95% по металічному алюмінію) на 1кг фероалюмінієвий терміт 70-76, пус'єр визначається таким розрахунком пус'єри 20,5-25, ЗМпО2+4АІ=2АІ2О3+ЗМп (1) алюмінієвий порошок або 3,0-4,3, Г-е2Оз+2АІ=АІ2Оз+2Г-е (2) стружка порошок карбону 0,5-0,7 Молекулярна маса перекису мангану рівна 87 АЛЮМІНІЄВИЙ порошок може бути замінений Молекулярна маса оксиду форуму -160 Атомна мливом стружки У якості порошку карбону може маса алюмінію - 27 використовуватись графіт, сажа та ш Таким чином виходить, що для 1кг пус'єр на 364г оксиду мангану витрачається Адіабатична температура горіння суміші 18402890°С При ЗМІСТІ у суміші менше 21% пус'єр аді54•364 ,л = 79г алюмінієвої стружки, абатична температура горіння підвищується, але 261-0,95 вміст мангану знижується нижче нижньої границі а на 199г оксиду феруму витрачається за ГОСТ 2176-77 (менше 11,5%) Це вимагає застосовувати замість частини пус'єр феромарган54-199 = 71г цю При ВМІСТІ ж у суміші понад 25% пус'єр адіаба160-0695 тична температура горіння знижується нижче або у сумі 150г допустимої (1840°С), а вміст мангану перевищує З 1кг пус'єр відновлюється 230г металічного верхню межу за ГОСТ 2176-77 (понад 15,0%) мангану і 139г металічного феруму ВІДПОВІДНО для отримання високомарганцевої сталі з 12% мангану Задані границі домішок карбону у екзотермічпотрібно ввести у систему ще 1917г феруму, в ній суміші відповідають границям вмісту карбону у тому числі 139г з пус'єр, тобто високомарганцевій сталі (0,9-1,5%), з врахуванням випалу карбону, який сягає 7-8,5% 1917-230-139=1548 феруму з термітної суміші Відомо, ЩО ВИХІД термітного феруму (сталі) зі Границі вмісту алюмінієвого порошку (млива стандартного фероалюмінієвого терміту складає стружки) обумовлені термохімічними розрахункаприблизно 50% ми, виходячи з необхідності відновлення з пус'єр мангану і форуму, але не інших елементів - алюТоді, щоб провести навуглецьовування 1917г мінію, кальцію, СИЛІЦІЮ та ін необхідно ввести 1,2%С з врахуванням випалу карбону 7%, що дає 24,5г карбону у вигляді графіЯкщо пус'єри мають малий вміст перекису мату 3 розрахунку на 1кг пус'єр ми отримаємо такий нгану, даний винахід, можна використовувати посклад металотермічної шихти у г єднуючи у необхідних пропорціях запропоновану суміш зі звичайною екзотермічною легованою суфероалюмінієвий терміт 3100, мішшю, фероалюмінієвим термітом і феромарганпус'єри 1000, цем з високим вмістом карбону або суміші порошалюмінієвий порошок або стружка 150, ків алюмінію та піролюзиту порошок карбону 24,5, Представимо склад металотермічної шихти у ВІДМІННІ ознаки винаходу очевидні - винахід рімас % зко відрізняється від аналогів і прототипу як отрифероалюмінієвий терміт 72,5, маним продуктом (високолегована термітна сталь), так і використаною сировиною (відходи пус'єри 23,4, виробництва) алюмінієвий порошок або стружка 3,5, порошок карбону 0,6 Аналіз патентної літератури показав, що не У ливарній лабораторії Чебоксарського заводу знайдено аналогічних екзотермічних сумішей для промислових тракторів була проведена термітна термітної виплавки сталі 110Г13Л з ВІДХОДІВ вироплавка на основі шихти вказаного вище розрахунбництва, на основі чого можна зробити висновок, кового складу Суміш запалювалась порошком що запропонована суміш відповідає критерію "суттитану, який у свою чергу підпалювався звичайним тєві ВІДМІННОСТІ" сірником Титан при цьому спалюється до оксиду Приклад Були використані пус'єри Чебоксартитану і не відновлюється алюмінієм і тому попаського агрегатного заводу, що виплавляє сталь дає у шлак, а не у склад термітної високолегованої 110Г13Л для виготовлення траків гусениць трактосталі Отриманий виливок високомарганцевої старів ХІМІЧНИЙ склад використаних пус'єр (у мас %) лі масою 1,5 кг був підданий хімічному аналізу, перекис мангану 36,4, який дав наступні результати оксид форуму 19,9, оксид кальцію 5,4, Таблиця Елементи Вміст, % Карбон 1,20 Манган 13,1 Техніко-економічна ефективність Використання кожної тонни пус'єр дозволяє повернути у виробництво біля 230кг мангану Одна тонна мангану у найбільш дешевому феросплаві - феромарганці ФМн75 ГОСТ4755-88 коштує 12000грнл- ВІДПОВІДНО, використання 1 тонни пус'єр дає економічний СИЛІЦІЙ 0,38 Фосфор 0,09 Сульфур 0,035 ефект у розмірі 0,23-12000=2760грн Навіть якщо врахувати вартість відходу металорізального виробництва (алюмінієвої стружки), то 2760-21,6-3000=2112 грн Насправді ефект ще більший тому, що у виробництво повертається також ферум, який вмішу 5 49264 6 ється у пус'єрах у достатньо великій КІЛЬКОСТІ 1 а с № 533664, Б И , 1976, № 40, с 76 Винахід може бути використаний для виготов2 а с № 443915, Б И , 1974, № 35, с 63 лення ремонтного литва в умовах майстерень та 3 а с № 598684 "Экзотермическая смесь для інших виробничих приміщень не пристосованих обогрева прибыльных частей литейных форм", для звичайних методів плавки Б И , 1978, № 11, с 29 - прототип Джерела інформації ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71