RU2069705C1

RU2069705C1 - Cast iron production method

Info

Publication number: RU2069705C1
Application number: RU93052790A
Authority: RU
Inventors: Василий Тимофеевич Калинин; Вадим Васильевич Шатов; Владимир Иванович Комляков
Original assignee: ТОО Компания "Средний Урал"
Priority date: 1993-11-22
Filing date: 1993-11-22
Publication date: 1996-11-27

Abstract

FIELD: foundry, production of high-strength spheroidal graphite cast iron. SUBSTANCE: method involves treating melt with magnesium silicide and silicon carbide powders with particle size of 0.01-1.00 micron and component ratio of 1: (1-3). Powders are paraffin-clad. EFFECT: increased efficiency and simplified method. 2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к литейному производству, в частности к ковшевому и внутриформенному модифицированию чугуна, и может быть использовано в литейных цехах при производстве высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. The invention relates to foundry, in particular to bucket and inside-mold modification of cast iron, and can be used in foundries in the production of high-strength nodular cast iron.

Известны способы обработки чугуна порошкообразными или гранулированными модифицирующими добавками (авт. св. N 928800, С 21 С 1/00; 1106154, С 21 С 1/00; Литовка В.И. Повышение качества высокопрочного чугуна в отливках Киев: Наукова думка, 1987). Known methods for treating cast iron with powdered or granular modifying additives (ed. St. N 928800, С 21 С 1/00; 1106154, С 21 С 1/00; Litovka VI. Improving the quality of high-strength cast iron in castings Kiev: Naukova Dumka, 1987 )

При известных способах ввода модификаторов в жидкий металл усвоение магния низкое вследствие его частичного сгорания и, следовательно, повышенного расхода модификатора на процесс, окисления при перевозках и хранении, значительного пироэффекта при вводе магния или магнийсодержащей лигатуры, выбросы жидкого металла и дымовыделения. With the known methods for introducing modifiers into a liquid metal, magnesium absorption is low due to its partial combustion and, consequently, increased consumption of the modifier in the process, oxidation during transportation and storage, significant pyroeffect during the introduction of magnesium or magnesium-containing ligature, emissions of liquid metal and smoke emission.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному является способ получения чугуна с шаровидным графитом (авт. св. 908513, В 22 D 27/20, БИ. N 8, 1982), заключающийся в том, что магнийсодержащий материал, преимущественно чистый магний, вводят в литейную форму, в виде гранул, а кремнийсодержащий материал, преимущественно ферросилиций используют зернистостью 0,5 2,0 мм при соотношении магния и кремния в модифицирующей смеси 0,16 0,20. The closest in technical essence and the achieved result to the proposed is a method for producing spheroidal graphite iron (ed. St. 908513, 22 D 27/20, BI. N 8, 1982), which consists in the fact that the magnesium-containing material, mainly pure magnesium , introduced into the mold, in the form of granules, and a silicon-containing material, mainly ferrosilicon is used with a grain size of 0.5 to 2.0 mm with a ratio of magnesium and silicon in the modifying mixture of 0.16 to 0.20.

Недостатком данного способа получения чугуна с шаровидным графитом является то, что этот способ модифицирования в литейной форме не дает положительных результатов по степени сфероидизации графита в структуре чугуна при повышенных скоростях заливки его в литейную форму. При содержании серы в исходном чугуне более 0,03 форма графита получается смешанная. Кроме того, нельзя обрабатывать чугун с температурой заливки менее 1250^oC. Таким образом применение этой смеси снижает производительность процесса модифицирования, требует повышенного расхода модифицирующей смеси, повышенной температуры чугуна и его сравнительной чистоты по вредным примесям.The disadvantage of this method of producing spheroidal graphite iron is that this modification method in the casting mold does not give positive results on the degree of spheroidization of graphite in the structure of cast iron at elevated rates of pouring it into the casting mold. When the sulfur content in the source iron is more than 0.03, the form of graphite is mixed. In addition, cast iron with a casting temperature of less than 1250 ^o C. cannot be processed. Thus, the use of this mixture reduces the performance of the modification process, requires an increased consumption of the modifying mixture, an increased temperature of cast iron and its comparative purity with respect to harmful impurities.

Цель изобретения повышение стабильности результатов модифицирования и прочности получаемого чугуна, а также улучшение санитарно-гигиенических условий труда. Указанная цель достигается тем, что магний- и кремнийсодержащие материалы вводят в жидкий чугун в виде ультрадисперсных порошков (УДП) преимущественно силицида магния и карбида кремния с размером частиц 0,01 1,0 мкм и соотношением 1:(1 3). Ультрадисперсные компоненты плакируются смесью твердых углеводородов, преимущественно парафином. The purpose of the invention is to increase the stability of the results of the modification and the strength of the resulting cast iron, as well as improving the sanitary-hygienic working conditions. This goal is achieved by the fact that magnesium and silicon-containing materials are introduced into molten iron in the form of ultrafine powders (UDP) of mainly magnesium silicide and silicon carbide with a particle size of 0.01 to 1.0 μm and a ratio of 1: (1 3). The ultrafine components are clad with a mixture of solid hydrocarbons, mainly paraffin.

Плакирование осуществляется после плазмохимического синтеза непосредственно в установке для получения ультрадисперсных порошков. Плакированные частицы порошков не насыщаются влагой, при необходимости легко прессуются в брикеты, хорошо усваиваются расплавом, что улучшает стабильность процесса и санитарно-гигиенические условия труда, не требуя затрат на экологические мероприятия. Cladding is carried out after plasma-chemical synthesis directly in the installation to obtain ultrafine powders. Clad particles of powders are not saturated with moisture, if necessary, easily pressed into briquettes, well absorbed by the melt, which improves process stability and sanitary and hygienic working conditions, without requiring environmental costs.

При введении ультрадисперсных порошков силицида магния и карбида кремния образуется громадное количество микрообъемов металла с зародышами критического размера. В расплаве уже свыше 1200^oC силицид магния разлагается:
Mg₂Si __→ 2Mg+Si
Выделяющийся в атомарном состоянии магний способствует образованию шаровидного графита. Усиливает это действие, способствуя формированию мелкодисперсной матрицы, образующийся в микрообъемах атомарный кремний, который совместно с углеродом препятствует образованию высокоуглеродистых хрупких фаз (цементита, карбидов), значительно повышая прочность чугуна.With the introduction of ultrafine powders of magnesium silicide and silicon carbide, a huge number of microvolumes of metal with critical size nuclei is formed. In the melt, already over 1200 ^o C, magnesium silicide decomposes:
Mg ₂ Si __ → 2Mg + Si
Magnesium released in the atomic state promotes the formation of spherical graphite. It enhances this action, contributing to the formation of a finely dispersed matrix, atomic silicon formed in microvolumes, which together with carbon prevents the formation of high-carbon brittle phases (cementite, carbides), significantly increasing the strength of cast iron.

Заявляемый способ прошел опробование на Кушвинском заводе прокатных валков Свердловской области при обработке чугуна следующего состава C 3,58; Si 2,35; Mn 0,58; P 0,25; S 0,05; Cr 0,20 и Ni 0,21. Использовали УДП силицида магния и карбида кремния, полученный на установках плазмохимического синтеза из отходов кремнийполимерных и титаномагниевых производств. The inventive method has been tested at the Kushvinsky factory of rolls in the Sverdlovsk region during the processing of cast iron of the following composition C 3.58; Si 2.35; Mn 0.58; P 0.25; S 0.05; Cr 0.20 and Ni 0.21. We used the UDP of magnesium silicide and silicon carbide obtained in plasma-chemical synthesis plants from waste from silicon-polymer and titanium-magnesium production.

Исходный чугун выплавляли в индукционной печи ИЧТ-6, разливали в ковши, на дно которых были уложены пакеты с силицидом магния в количестве 0,03 от массы обрабатываемого чугуна. Карбид кремния давали в литейную форму в брикетированном и в пакетированном виде. Стабильность результатов модифицирования оценивали путем подсчета дисперсии (σ²) значений прочности по результатам 10 испытаний по следующей формуле:

где σ_i значение предела прочности по результатам испытания;

среднеарифметическое значение предела прочности по результатам 10 испытаний.The initial cast iron was smelted in an IChT-6 induction furnace, poured into ladles, on the bottom of which bags with magnesium silicide in the amount of 0.03 of the mass of processed cast iron were laid. Silicon carbide was cast into briquetted and packaged form. The stability of the modification results was evaluated by calculating the variance (σ ² ) of the strength values according to the results of 10 tests according to the following formula:

where σ _{i the} value of ultimate strength according to the test results;

arithmetic mean value of tensile strength according to the results of 10 tests.

Результаты испытаний приведены в таблице. The test results are shown in the table.

Из таблицы видно, что оптимальные результаты получены при соотношении силицида магния и карбида кремния 1:(1 3). При меньшем количестве карбида кремния увеличивается количество твердых высокоуглеродистых фаз, а при большем повышается разряженность перлита матрицы и появляется ферритная кайма (анормальность перлита). The table shows that the optimal results were obtained with a ratio of magnesium silicide and silicon carbide 1: (1 3). With a smaller amount of silicon carbide, the amount of solid high-carbon phases increases, and with a larger amount of discharged perlite of the matrix, a ferrite rim appears (abnormality of perlite).

Фракционный состав ультрадисперсных порошков должен быть в пределах 0,01 1,0 мкм. При меньшем размере частиц снижается производительность установки, а при большем ухудшается усвоение модификатора и наблюдаются выбросы. The fractional composition of ultrafine powders should be in the range of 0.01 to 1.0 μm. With a smaller particle size, the performance of the installation decreases, and with a larger one, the assimilation of the modifier deteriorates and emissions are observed.

Таким образом, заявленный способ получения чугуна по сравнению с известным позволяет повышать стабильность результатов модифицирования (в 4 6 раз), предел прочности при изгибе (в 1,5 1,7 раза) и улучшать санитарно-гигиенические условия труда, что дает значительный экономический эффект. Thus, the claimed method of producing cast iron in comparison with the known allows to increase the stability of the results of the modification (4-6 times), tensile strength in bending (1.5 1.7 times) and improve sanitary and hygienic working conditions, which gives a significant economic effect .

Claims

1. A method of producing spheroidal graphite iron, comprising treating the melt with magnesium and silicon-containing materials, characterized in that the melt is treated with powders of magnesium silicide and silicon carbide with a particle size of 0.01 1.00 μm and a ratio of 1 (1 3).

2. The method according to p. 1, characterized in that the powders are clad with paraffin.