Металургійний брикет для виробництва синтетичного чавуну

Металургійний брикет для виплавки синтетичного чавуну, що містить вуглецевмісний, кремнієвмісний матеріали та зв'язку, який відрізняється тим, що як вуглецевмісний та кремнієвмісний матеріал він містить вторинний продукт виробництва вуглеграфітової продукції вуглецево-кремнієву суміш, а як зв'язку - матеріал із групи оксидних систем, що утворюють цементи та додатково містить феросилікомарганець фракції від 0 до 5 мм при наступному співвідношенні компонентів, мас % вуглецево-кремнієва суміш 70-75 % феросилікомарганець 10-15% звязка 15-20% Найбільш близькими за технічною сутністю та ефекту, що досягається є модифікуючи брикети для синтетичного чавуну, які містять феросиліцій ФС-75, зв'язку та карбюризатор, в ролі карбюризатора виступає кокс, в ролі зв'язки - 40% водяний розчин твердого осаду технічних лігносульфонатів при наступному співвідношенні компонентів, ваг % феросиліцій ФС-75 коксик 40% водяний розчин твердого осаду технічних лігносульфонатів (АС 1574667 СССР, С22С35/00, Бюл № 24,1990 г) Склад зазначених брикетів забезпечує тільки донавуглецювання розплаву та зниження від білу тонкостінних виливок, але не усуває його повністю Метою припущеного винаходу є усунення відбілу в тонкостінних виливках, стабілізація твердості по глибині виливка, підвищення засвоєння вуглецю, а також використання вторинних матеріалів 1ён#Ьбництва вуглеграфітової продукції та феросплавного виробництва 60-90Поставлена мета досягається за рахунок того, що металургійний брикет містить в ролі вуглець та кремніємісткого матеріалу вторинний продукт електротермічного виробництва вуглеграфітової продукції вуглецево-кремнієву суміш, в ролі зв"зки використовуються матеріали із групи оксидних о ,Й, o C QO O O. 10 00,0 57847 систем, що утворюють цементи (ДСТУ Б В 2 7-4696), додатково містить феросилікомарганець (ДСТУ 3548-97) фракції від 0 до 5 мм при наступному співвідношенні компонентів, ваг % вуглецево-кремнієва суміш 70-75% феросилікомарганець 10-15% зв'язка 15-20% На відміну від більшості, брикети що замовляються, вводяться безпосередньо в металургійний агрегат разом з шихтою, що спрощує технологічний процес плавки Вуглецево-кремнієва суміш - є вторинним продуктом хіміко-термічних реакцій виробництва вуглеграфітової продукції і вона, на відміну від тих що використовуються, має більшу питому поверхню, що сприяє кращому та більш стабільному засвоєнню вуглецю, а також не містить шкідливих домішок (сірка, фосфор та летючі речовини), котрі здійснюють негативний вплив на МІЦНОСНІ характеристики сплавів та їх однорідність по перетину різностінних виливок, підвищує якість чавуну за рахунок додаткового графітизуючого ефекту кремнію У суміші відсутня схильність до поглинання вологи, вона стійка до окислювальної атмосфери при температурі рідкого металу, довгий час зберігає високий розкислювальний потенціал Вуглецево-кремнієва суміш містить оптимальне співвідношення вуглецю зв'язаного (Сзв) в сполуки кремнію та вільного (Свл), за рахунок їх комплексного впливу забезпечується синергетичний принцип їх дії Співвідношення Сзв Свл - 1 7 є оптимальним з позицій сполучення його дії на процеси структуроутворення в чавуні (зародкоутворення і кристалізації графіту, морфологія та розподіл графітових включень) Введення до складу брикету вуглецевокремнієвої суміші в кількостях, що заявляються, дозволяє отримувати виливки без відбілу Введення до складу брикету феросилікомарганцю фракції від 0 до 5мм обґрунтовується тим, що сумісне їх брикетування з вуглецевокремнієвою сумішшю, дозволяє в 4-8 разів збільшити швидкість його розчинення в рідкому металі за рахунок цього підвищується засвоєння кремнію з вуглецево-кремнієвої суміші до засвоєння кремнію із феросиліцію Некондиційна фракція феросилікомарганцю також є вторинним продуктом Феросилікомарганець, як комплексний розкислювач, більш ефективний, ніж окреме введення кремнію і марганцю Вибір в ролі зв'язки матеріалу із групи оксидних систем, що утворюють цементи гідратного твердіння, дозволяє виготовити брикети достатньо високої МІЦНОСТІ, що значно знижує втрати компонентів при їх зберіганні і транспортуванні Межі вмісту компонентів в складі брикету обґрунтовується наступним Вуглецево-кремнієва суміш При ВМІСТІ в межах 70-75% забезпечує усунення відбілу, необхідний і стабільний вміст вуглецю та кремнію в металі, стабілізує твердість по глибині виливка При ВМІСТІ менше 70% не забезпечує повного усунення відбілу, не ефективна, як стабілізатор твердості, вміст вуглецю в металі не відповідає марочному При ВМІСТІ більше 75% змінюється форма графіту, і як наслідок погіршуються механічні властивості виливок, пересичення розплаву по вуглецю призводить до виходу його у вигляді графітної ПІНИ Феросилікомарганець В КІЛЬКОСТІ 10-15% забезпечує високу швидкість розчинення вуглецевокремнієвої суміші в рідкому металі, і як наслідок його повне засвоєння Забезпечує необхідний вміст марганцю в чавуні В КІЛЬКОСТІ менше 10% вміст марганцю не відповідає марочному, що знижує його десульфуруючий ефект При ВМІСТІ більше 15% з'являється надлишок марганцю, котрий починає діяти, як легуючий елемент та буде стабілізувати утворення відбілу Зв'язка В КІЛЬКОСТІ 15-20% забезпечує необхідну МІЦНІСТЬ брикету при транспортуванні та зберіганні При ВМІСТІ менше 15% знижується гідрофобність та МІЦНІСТЬ брикетів При ВМІСТІ більш ніж 20% значно збільшується тривалість терміну взаємодії компонентів брикету з металевим розплавом та збільшується КІЛЬКІСТЬ шлаку Проведений заявником пошук за науковотехнічними та патентними джерелами інформації та обраний з переліку аналогів прототип дозволяє виявити вище приведені ВІДМІННОСТІ в запропонованому технічному рішенні Отже, запропоноване технічне рішення "Металургійний брикет для виробництва синтетичного чавуну" відповідає критерію винаходу-"новизна" Проведений додатковий аналіз відомих технічних рішень для визначення їх ознак, подібних ВІДМІННІЙ частині формули технічного рішення, показав, що ці ознаки не найдені серед відомих рішень Отже, технічне рішення, що заявляється, відповідає критерію винаходу - "винахідницький рівень" Приклад конкурентного виконання Плавку чавуну здійснювали в індукційній печі ЛПЗ-57 з кислою футеровкою В ролі шихти використовували сталевий брухт 1А, 2А (ГОСТ 278788), феросиліцій ФС45 (ГОСТ 1415-78), металургійні брикети по предмету заявки Після розплавлення сталі та введення феросплаву відбирали пробу на експрес хім аналіз, потім вводили металургійні брикети, чавун перегрівали до 1450°С та витримували на протязі 5-10 хвилин Проводили повторний відбір проб на ХІМІЧНИЙ аналіз та ІНШІ властивості Графітизуюча здатність брикетів оцінювалася за величиною відбілу проби розміром 65x65x12мм, а механічні властивості в різностінних виливках по показникам твердості НВ в східчастій пробі з східцями завтовшки 10, 20, 40 і 60мм В табл 1 приведені данні про ХІМІЧНИЙ склад чавуну та про засвоєння вуглецю чавуном при плавці з використанням брикетів, що пропонуються та відомих З отриманих результатів, приведених в табл 1, слідує, що в прикладі 1 при використанні брикетів відомого складу засвоєння вуглецю склало 38,2%, з брикетів, що замовляються засвоєння вище і складає 82,2-86,9% для оптимального складу брикетів В табл 2 приведені данні зміни твердості по 57847 глибині східчастої проби та по величині відбілу Використання брикетів, що пропонуються в ролі компоненту шихти забезпечує усунення відбілу, стабілізує твердість по перетину виливка, межа коливань показника твердості знижується з 12 до 5-7од НВ З аналізу отриманих результатів випливає, що в прикладі 1 при використанні брикетів відомого складу маємо підвищену величину відбілу проби (табл 2), низьку твердість при великому коливанні значень твердості та низьке засвоєння вуглецю В прикладах 2, 3, 4, 5 відбіл відсутній, добре засвоєння вуглецю, показники твердості в межах ДСТУ, межі коливань значень 5-7од НВ В прикладі 6 - межа коливань твердості декілька збільшується і складає 9 од НВ, відбувається утворення густого шлаку, збільшується час взаємодії брикетів, брикети, що не прореагували вспливають Таблиця 1 Вміст елементів в Вміст елементів в базовому розплаві, чавуні, % % Засвоєння вуглецю, % Склад брикетів, вагових % № брикету вуглецево феросиФС75 коксик кремнієва лікомар- зв'язка С суміш ганець 1 (прототип) 8,0 80,0 12,0 0,21 2 70,0 10,0 20,0 0,16 3 72,5 12,5 15,0 0,18 4 75,0 10,0 15,0 0,18 5 70,0 15,0 15,0 0,19 6 70,0 5,0 25,0 0,17 7 75,0 15,0 10,0 0,20 8 78,0 7,0 15,0 0,21 9 62,5 20,0 17,5 0,20 Si Mn С Si Mn 2,8 0,37 0,32 0,25 0,37 0,24 0,25 0,34 0,35 0,63 0,65 0,37 0,45 0 л 48 0,36 0,62 0,58 3,65 3,58 3,67 3,63 3,44 2,45 2,48 2,46 2,45 0,55 3,7 2,43 2,35 2,38 2,2 3,75 3,47 0,7 0,63 0,76 0,45 0,75 0,47 0,83 38,2 88,1 82,9 82,2 86,9 82,6 82,3 80,3 92,4 Таблиця 2 № брикету 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Властивості чавуну, обробленого брикетами Твердість, НВ, в пробах перетином, мм Величина відбілу мм 10 20 40 60 3,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,5 0,0 1,0 6,0 185 189 197 190 201 195 203 196 207 180 185 195 187 200 193 199 196 206 178 184 195 186 197 190 196 193 202 173 182 190 184 196 186 194 188 199 В прикладі 7 - з'являється відбіл, твердість вище показників за ГОСТ 1412-85, при доброму засвоєнні вуглецю спостерігається часткове розсипання брикетів при використанні та транспортуванні Приклад 8 - невеликий відбіл (табл 2), твердість в межах ГОСТ 1412-85 при відносно низькому засвоєнні вуглецю Приклад 9 - дуже великий відбіл та висока твердість при максимальному засвоєнні вуглецю Брикети, що пропонуються найбільш придатні для отримання сірих синтетичних чавунів при виробництві тонкостінних виливок, коли необхідно позбавити появу поверхневого та кромчастого відбілу, і при виробництві великих різностінних виливок, коли потрібно забезпечити однорідність Розкид показників твердості в пробах, од НВ 12 7 7 6 5 9 9 8 8 механічних властивостей металу в стінках різної товщини Можливо використання брикетів при виробництві легованого чавуну з ВІДПОВІДНИМ додатковим введенням легуючих феросплавів, а також при скрап процесі Запропонований склад брикету був розроблений на кафедрі електрометалургії в тісному співробітництві з НВФ "Техносплави" і брикети випробувані в лабораторних умовах кафедри ливарного виробництва НМетАУ Запропонований склад брикету може бути легко відтворений і використаний для виробництва високоякісних синтетичних чавунів Отже, технічне рішення, що заявляється, відповідає критерію винаходу "промислове використання" Комп'ютерна верстка О Лисенко Підписано до друку 05 08 2003 ТиражЗЭприм Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа,8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна