RU2170267C1 - Method of cast-iron inoculation by magnesium - Google Patents
Method of cast-iron inoculation by magnesium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2170267C1 RU2170267C1 RU2000110389A RU2000110389A RU2170267C1 RU 2170267 C1 RU2170267 C1 RU 2170267C1 RU 2000110389 A RU2000110389 A RU 2000110389A RU 2000110389 A RU2000110389 A RU 2000110389A RU 2170267 C1 RU2170267 C1 RU 2170267C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnesium
- cast iron
- iron
- cast
- metal
- Prior art date
Links
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 106
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 title claims abstract description 106
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 104
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 title 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 abstract 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 16
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 14
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 7
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 7
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910001141 Ductile iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 5
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical class [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001060 Gray iron Inorganic materials 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229910000723 Meehanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940125652 NAMI Drugs 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UVTGXFAWNQTDBG-UHFFFAOYSA-N [Fe].[Pb] Chemical compound [Fe].[Pb] UVTGXFAWNQTDBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 235000019621 digestibility Nutrition 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- PEVNIEPIRVCPAW-UHFFFAOYSA-J sodium;1h-imidazole;methylsulfinylmethane;ruthenium(3+);tetrachloride Chemical compound [Na+].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Ru+3].CS(C)=O.C1=CNC=N1 PEVNIEPIRVCPAW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано различными металлургическими предприятиями при обработке расплава чугуна магнием для повышения эффективности производства, снижения себестоимости и повышения качества чугуна с шаровидным графитом. The invention relates to metallurgy and can be used by various metallurgical enterprises in the processing of a cast iron melt with magnesium to increase production efficiency, reduce costs and improve the quality of nodular cast iron.
Модифицирование чугуна магнием (Mg) получило в США, Англии и других странах достаточно широкое распространение еще в начале XX века. Например, использовался патент ВБ от 22.02.1928 г.[1]. Внедрение процесса модифицирования чугуна магнием привело к созданию целого направления в металлургии и появлению высококачественных чугунов с шаровидным графитом, которое сегодня представляет важнейшую народнохозяйственную задачу, так как она затрагивает интересы и проблемы многих отраслей промышленности. Modification of cast iron with magnesium (Mg) was quite widespread in the USA, England and other countries at the beginning of the 20th century. For example, the WB patent of 02.22.1928 was used [1]. The introduction of the process of modifying cast iron with magnesium has led to the creation of a whole direction in metallurgy and the emergence of high-quality cast iron with spherical graphite, which today represents the most important national economic task, since it affects the interests and problems of many industries.
Широкое применение чугунов с шаровидным графитом способствует:
получению значительной экономии металла за счет облегчения веса чугунных деталей и удлинения срока их службы;
увеличению долговечности машин и точности их работы;
замене в ряде случаев стального литья и поковок, а также заготовок из цветных металлов высококачественным чугуном как материалом менее дефицитным, более дешевым и обладающим рядом технологических преимуществ.The widespread use of nodular cast iron contributes to:
significant savings in metal by lightening the weight of cast iron parts and lengthening their service life;
increase the durability of machines and the accuracy of their work;
replacement in some cases of steel casting and forgings, as well as non-ferrous metal blanks with high-quality cast iron as a material less scarce, cheaper and with a number of technological advantages.
Поиски все новых и новых решений по усовершенствованию способов модифицирования чугуна магнием велись постоянно и эта проблема остается и сегодня во многом нерешенной. Searches for more and more new solutions to improve the ways of modifying cast iron with magnesium were carried out constantly, and this problem remains largely unresolved today.
Распространенный способ модифицирования металлическим магнием в литейных ковшах имеет много недостатков, состоящих в основном в следующем:
значительный пироэффект с выбросом брызг металла и образованием дымообразной окиси магния, вызывающий необходимость в установке специальных камер для модифицирования,
повышенный процент потери металла в виду брызг и сплесов,
незначительная усвояемость магния металлом, требующая повышенной его присадки (расхода),
значительные потери тепла металлом на излучение и конвекцию в процессе модифицирования, а также на нагрев и испарение повышенного количества вводимого магния, снижающие начальную температуру чугуна в ковше и затрудняющие соблюдение оптимальной температуры заливки,
транспортировка жидкого металла к камере для модифицирования связана также с потерей тепла и понижением температуры металла в ковше.A common method of modifying with metallic magnesium in casting ladles has many disadvantages, consisting mainly of the following:
significant pyroelectric effect with the emission of metal spatter and the formation of smoke-like magnesium oxide, which necessitates the installation of special cameras for modification,
increased percentage of metal loss due to splashes and splashes,
insignificant assimilation of magnesium by metal, requiring its increased additive (consumption),
significant metal heat losses due to radiation and convection during the modification process, as well as to heating and evaporation of an increased amount of introduced magnesium, which reduce the initial temperature of cast iron in the ladle and make it difficult to maintain the optimum pouring temperature,
transportation of liquid metal to the modification chamber is also associated with heat loss and lowering the temperature of the metal in the ladle.
Для частичного устранения указанных недостатков кусковой магний вводился в железные цилиндры, которые герметически закрывались, а люк ваграночного копильника после внесения цилиндров с магнием закрывался крышкой с грузом. Это позволило:
1. уменьшить отрицательный эффект пироэффекта при модифицировании,
2. уменьшить потери тепла металлом в процессе модифицирования,
3. уменьшить расход магния.To partially eliminate these drawbacks, lump magnesium was introduced into iron cylinders, which were hermetically closed, and the hatch of the cupola box after making cylinders with magnesium was closed with a lid with a load. It allowed:
1. reduce the negative effect of the pyroelectric effect upon modification,
2. reduce heat loss by the metal during the modification process,
3. reduce the consumption of magnesium.
Усвоение магния металлом доходило до 16 - 19% против 5 - 10% в случае модифицирования магнием в литейных ковшах [2, стр. 1,2,3,4, 11]. The assimilation of magnesium by metal reached 16–19% against 5–10% in the case of magnesium modification in casting ladles [2, pp. 1,2,3,4, 11].
Попытки устранить указанные выше недостатки при вводе в расплав чугуна компактного магния предпринимались и следующим образом: ковш с жидким металлом подводится под зонт - вентиляционное устройство, в конструкции которого крепится штанга с прикрепленным к ней слитком магния, которая и вводится в расплав, при этом зонт накрывает ковш, являясь своего рода крышкой и непосредственно вентиляционным устройством. Способ ввода в чугун магния в неупакованном открытом виде с помощью штанги не требует применения дорогостоящих материалов в виде труб или листовой стали для изготовления присадочных стаканов. Attempts to eliminate the above disadvantages when introducing compact magnesium into the cast iron melt were made as follows: a ladle with liquid metal is brought under an umbrella - a ventilation device, in the construction of which a rod is attached with an ingot of magnesium attached to it, which is introduced into the melt, while the umbrella covers bucket, being a kind of lid and directly ventilation device. The method of introducing magnesium into cast iron in unpacked open form using a rod does not require the use of expensive materials in the form of pipes or sheet steel for the manufacture of filler glasses.
Недостатком является малая устойчивость слитка магния или лигатуры при погружении в перегретый чугун, а также преждевременное возгорание магния. Вследствие происходящего при этом растрескивания и всплытия кусков магния и лигатуры большая часть ее теряется, в результате чего количество магния в чугуне не остается стабильным. Предпринимались попытки снизить расход магния с помощью использования поворотных ковшей конвертного типа, когда заклад компактного магния производят в одну из горловин ковша, закрываемую конической графитной пробкой и с дальнейшим поворотом ковша таким образом, чтобы расплав чугуна находился над заложенным в горловину компактным магнием. При этом весь магний оказывается под слоем расплава и происходит его взаимодействие с расплавом, расход магния несколько уменьшается, усвоение увеличивается. The disadvantage is the low stability of the magnesium ingot or ligature when immersed in superheated cast iron, as well as the premature ignition of magnesium. Due to the cracking and surfacing of pieces of magnesium and ligature, most of it is lost, as a result of which the amount of magnesium in cast iron does not remain stable. Attempts have been made to reduce magnesium consumption by using envelope-type swivel buckets, when compact magnesium is put into one of the neck of the bucket, closed with a conical graphite stopper and then the bucket is rotated so that the molten iron is above the compact magnesium in the neck. In this case, all of the magnesium is under the melt layer and its interaction with the melt occurs, the consumption of magnesium decreases slightly, and assimilation increases.
Созданы также устройства для обработки чугуна магнием под давлением в автоклаве. Devices have also been created for treating cast iron with magnesium under pressure in an autoclave.
Вследствие того, что модифицирование чугуна магнием проходит под большим внешним давлением, магний не переходит как обычно бурно в парообразное состояние, а спокойно растворяется в расплаве. Усвояемость магния в этом случае в 2-2,5 раза больше, чем в обычных условиях модифицирования в литейных ковшах [3; стр. 45, 46, 47, 48, 49]. Due to the fact that the modification of cast iron by magnesium takes place under high external pressure, magnesium does not, as usual, rapidly transform into a vaporous state, but quietly dissolves in the melt. The digestibility of magnesium in this case is 2-2.5 times greater than under ordinary conditions of modification in casting ladles [3; p. 45, 46, 47, 48, 49].
С целью более полного взаимодействия расплава чугуна с магнием применяются устройства, в которых, например, слиток магния плавает на поверхности расплава чугуна, пополняемого льющимся на слиток магния чугуном, распыляемым инертным газом, при этом как магний, так и чугун соприкасается только с инертным газом. В этом случае расход магния уменьшается, усвоение увеличивается, но установка сложна в изготовлении и технологически сложна в действии [4, стр. 56]. In order to more fully interact with the molten iron and magnesium, devices are used in which, for example, a magnesium ingot floats on the surface of a molten iron, replenished with cast iron pouring onto a magnesium ingot sprayed with an inert gas, while both magnesium and cast iron are in contact only with inert gas. In this case, the consumption of magnesium decreases, assimilation increases, but the installation is difficult to manufacture and technologically difficult to operate [4, p. 56].
С целью уменьшения угара магния и дополнительного рафинирования чугуна перед присадкой магния в ковш вводят флюс, образующий шлак, удельный вес которого меньше удельного веса магния. Таким образом, шлак прикрывает магний и тем самым изолирует его от воздуха, находящегося в емкости с чугуном; уменьшается угар магния и увеличивается степень его усвоения [5]. Способ незначительно уменьшает перерасход магния, кроме того, взаимодействие шлака с чугуном может утяжелить покровный слой, что приведет к взаимодействию магния с кислородом. In order to reduce the fumes of magnesium and additional refining of cast iron before adding magnesium to the ladle, a flux is added to the ladle, forming slag, the specific gravity of which is less than the specific gravity of magnesium. Thus, the slag covers the magnesium and thereby isolates it from the air in the container with cast iron; magnesium fumes decrease and the degree of its assimilation increases [5]. The method slightly reduces the excessive consumption of magnesium, in addition, the interaction of slag with cast iron can make the coating layer heavier, which will lead to the interaction of magnesium with oxygen.
В другом случае, чтобы сократить пылегазовыделения при обработке магнием, устранить пироэффект, снизить расход магния, обработку ведут в открытой емкости под слоем защитного газа с плотностью, превышающей значительно плотность воздуха [6]. Способ несколько снижает расход магния, но требования усвоения магния чугуном ведут к повышенной загрузке магния, так как все-таки защита тяжелым газом в малой степени предотвращает прорыв газообразного магния сквозь слой защитного газа и вытекающие из этого следствия. In another case, in order to reduce dust and gas emissions during magnesium treatment, eliminate the pyroelectric effect, reduce magnesium consumption, the treatment is carried out in an open container under a layer of protective gas with a density significantly exceeding the density of air [6]. The method slightly reduces the consumption of magnesium, but the requirements for the absorption of magnesium by cast iron lead to increased loading of magnesium, since nevertheless protection with a heavy gas to a small extent prevents the breakthrough of gaseous magnesium through the protective gas layer and the ensuing consequences.
Аналог
Известен способ, при котором конструктивные особенности емкости для чугуна, имеющей внутри ковша на днище пазуху, загружаемую кусковым магнием и прикрываемую сверху загрузку стальным скрапом и возможностью постепенной заливки чугуна в емкость и возможностью регулируемого отвода продуктов газовыделения через специальное отверстие в стенке емкости, дают возможность обеспечения более полного усвоения магния чугуном [7].Analogue
There is a method in which the design features of a container for cast iron, with a sinus inside the bucket on the bottom, loaded with lump magnesium and covered from above with steel scrap and the ability to gradually pour cast iron into the container and the possibility of controlled removal of gas evolution products through a special hole in the container wall, make it possible to provide more complete absorption of magnesium by cast iron [7].
Были попытки (8) модифицирования чугуна магнием при помощи фурм, вдувающих в расплав порошкообразный или гранулированный магний. Сложность аппаратурно-технологического оформления и обслуживания, а также само по себе производство порошкообразного или гранулированного магния чрезвычайно осложняют осуществление и указанных попыток и перенесение их даже в доработанном виде в обычное металлургическое или чугунолитейное производства. Известен способ (9) получения чугуна с шаровидным графитом, заключающийся в укладке на дно ковша Ni-Mg-Ce лигатуры, накрывании ее железосодержащим покрытием и заливке металла в ковш. При укладке на дно ковша между магниевой лигатурой и защитным покрытием укладывают послойно модифицирующие компоненты (ферросилиций и силикокальций) в порядке убывания их активности (по отношению к сере, кислороду и по сфероидизирующему воздействию на графит), при этом между лигатурой и модифицирующими компонентами укладывают защитный слой стружки и дроби. Attempts have been made (8) to modify cast iron with magnesium using tuyeres that blow powdered or granular magnesium into the melt. The complexity of the hardware and technological design and maintenance, as well as the production of powdered or granular magnesium in itself, extremely complicates the implementation of these attempts and transferring them even in a modified form to a regular metallurgical or iron foundry. The known method (9) for producing spheroidal graphite iron, which consists in laying the ligature on the bottom of the Ni-Mg-Ce ladle, covering it with an iron-containing coating and pouring metal into the ladle. When laying on the bottom of the bucket between the magnesium ligature and the protective coating, layer-by-layer modifying components (ferrosilicon and silicocalcium) are laid in the decreasing order of their activity (with respect to sulfur, oxygen and the spheroidizing effect on graphite), while a protective layer is laid between the ligature and the modifying components shavings and fractions.
Прототип
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому авторами изобретению является известный способ (10) сфероидизирующей обработки чугуна с шаровидным графитом, заключающийся в том, что в ковш перед заливкой расплавом металла помещают магнийсодержащую лигатуру в капсуллах из меди и/или никеля. Однако указанный способ не обеспечивает повышения коэффициента усвоения магния и, следовательно, не дает заметного уменьшения расхода магния.Prototype
The closest in technical essence to the invention proposed by the authors is the known method (10) of spheroidizing treatment of nodular cast iron, which consists in placing a magnesium-containing ligature in capsules made of copper and / or nickel in the ladle before pouring with molten metal. However, this method does not provide an increase in the absorption coefficient of magnesium and, therefore, does not give a noticeable decrease in the consumption of magnesium.
Таким образом, анализируя рассмотренную массу источников, включающих научно-технические, исследовательские и патентные материалы, указанные выше, почти за 100 лет применения магния для модифицирования чугуна не решена проблема ввода магния на пределе усвоения его массой расплавленного чугуна без излишков ввода, не решена проблема ввода магния в высокодисперсном состоянии, обеспечивающим спокойное взаимодействие магния и расплава чугуна в необходимых пределах усвоения, предотвращающих пироэффект, газовыделение, а следовательно, не решена проблема максимального снижения расхода дорогостоящего металла - магния. Thus, analyzing the considered mass of sources, including scientific, technical, research and patent materials mentioned above, for almost 100 years of using magnesium to modify cast iron, the problem of magnesium input has not been solved at the limit of its absorption by the mass of molten cast iron without excess input, the input problem has not been solved magnesium in a finely dispersed state, providing a quiet interaction of magnesium and cast iron melt within the necessary absorption limits, preventing the pyroeffect, gas evolution, and therefore, does not resolve The problem of maximally reducing the consumption of an expensive metal, magnesium, is given.
Отсутствие технического решения по получению и применению высокодисперсного магния (до ассоциаций отдельных молекул) в сочетании с возможностью применения его на существующем установленном оборудовании заставляет применять изощренные меры по технологическо-аппаратурному оснащению чутунолитейных производств, что само по себе крайне дорого, трудоемко и требует высококвалифицированного обслуживания и усиленных мер по технике безопасности. Как уже неоднократно упоминалось выше, несмотря на кажущуюся простоту операции добавки в жидкий чугун в определенных расчетных количествах магния, практическое выполнение задачи наталкивается на ряд трудностей, основные из которых физико-химические и термические свойства магния. Магний, имея точку кипения 1110oC, т.е. на 250-300oC ниже температуры жидкого чугуна, а удельный вес в 4,5 - 5 раз меньший, чем у чугуна, при температуре модифицирования представляет весьма трудный объект для разработки способа, смеси, содержащей компактный магний, и устройства для проведения эффективного модифицирования.The lack of a technical solution for the production and use of highly dispersed magnesium (up to associations of individual molecules) in combination with the possibility of using it on existing installed equipment makes it necessary to apply sophisticated measures for technological equipment of iron foundries, which in itself is extremely expensive, time-consuming and requires highly qualified service and enhanced safety measures. As has been repeatedly mentioned above, despite the apparent simplicity of the operation of the addition of liquid iron in certain calculated amounts of magnesium, the practical implementation of the task encounters a number of difficulties, the main of which are the physicochemical and thermal properties of magnesium. Magnesium, having a boiling point of 1110 o C, i.e. 250-300 o C lower than the temperature of liquid cast iron, and the specific gravity is 4.5 - 5 times less than that of cast iron, at a temperature of modification is a very difficult object to develop a method, a mixture containing compact magnesium, and a device for carrying out effective modification .
При погружении в расплавленный металл патрона с магнием (кусковым) мгновенно возникают пары магния, которые, поднимаясь вверх, только короткое время остаются в соприкосновении с жидкостью. Скорость диффузии магния в жидкий металл при этом оказывается меньше скорости выхода магния наружу. Вследствие этого, а также вследствие недостаточной площади контакта паров магния с жидкой массой - усвоение магния в обычных условиях незначительно [11, стр. 37]. When immersed in molten metal, a cartridge with magnesium (lumpy) instantly produces magnesium vapor, which, rising up, only for a short time remains in contact with the liquid. The rate of diffusion of magnesium into a liquid metal in this case is less than the rate of exit of magnesium to the outside. As a result of this, and also due to the insufficient contact area of magnesium vapor with the liquid mass, the absorption of magnesium under normal conditions is insignificant [11, p. 37].
Проблема разработки рационального способа ввода магния в расплав чугуна является фундаментальной, тогда как остальные задачи становятся уже производными (пироэффект, пылегазовыделения и т.д.), поэтому авторы не уделили много внимания рассмотрению материалов, связанных с описаниями подобных изобретений. The problem of developing a rational method for introducing magnesium into the molten iron is fundamental, while the remaining tasks are already derivative (pyroeffect, dust and gas emissions, etc.), so the authors did not pay much attention to the consideration of materials related to descriptions of such inventions.
Основой для разработки, заявляемой в качестве изобретения: "Способ модифицирования чугуна магнием", являются выполненные ранее экспериментальные работы:
подтверждающие явление самопроизвольного диспергирования магния, и разработка материалов, которые были заявлены с наименованием: "Явление самопроизвольного диспергирования алюминия и магния в расплавах щелочей" в качестве открытия [12], одним из авторов указанной разработки является Рахматуллин Р.М;
разработка, на которую выдано авторское свидетельство [13], сущность которой заключается в том, что в расплавленных щелочах при температурах от 580oC, 650oC, 660oC для гидроокисей лития (LiOH), натрия (NaOH), калия (КОН) соответственно до температур плавления металлов алюминий (AL) и магний (Mg), самопроизвольно диспергируют, сначала превращаясь в рыхлую губку, а затем в виде мелкодисперсных частиц распространяясь по всему объему щелочи.The basis for the development, claimed as the invention: "A method of modifying cast iron with magnesium", are the previously performed experimental work:
confirming the phenomenon of spontaneous dispersion of magnesium, and the development of materials that have been declared with the title: "The phenomenon of spontaneous dispersion of aluminum and magnesium in alkali melts" as a discovery [12], one of the authors of this development is R. Rakhmatullin;
development for which the certificate of authorship was issued [13], the essence of which is that in molten alkalis at temperatures from 580 o C, 650 o C, 660 o C for lithium hydroxides (LiOH), sodium (NaOH), potassium (KOH ), respectively, to the melting temperatures of metals, aluminum (AL) and magnesium (Mg), spontaneously disperse, first turning into a loose sponge, and then spreading in the form of fine particles throughout the volume of alkali.
Целью проведенных авторами разработок является: повышение показателя усвоения магния, следовательно, приведения расхода магния до количества, минимально необходимого для модифицирования чугуна, уменьшение угара металла магния за счет активизации частиц, а также паров магния вследствие получения возможно максимальной удельной поверхности магния в самом объеме расплава чугуна и взаимодействия минимального необходимого количества магния с расплавом чугуна с резким уменьшением таких явлений, как пироэффект и пылегазовыделение, что обеспечивается эффектом превращения компактного магния в дисперсный магниевый порошок и газ магния в самом расплаве чугуна. The aim of the research carried out by the authors is: to increase the rate of absorption of magnesium, therefore, to reduce the consumption of magnesium to the minimum necessary for the modification of cast iron, to reduce the fume of magnesium metal due to the activation of particles, as well as magnesium vapor due to the maximum possible specific surface area of magnesium in the volume of the molten iron and the interaction of the minimum required amount of magnesium with the cast iron melt with a sharp decrease in such phenomena as the pyroelectric effect and dust and gas emission, which effectiveness to effect conversion of the compact of magnesium particulate magnesium powder and magnesium gas into the molten iron.
Указанные цели достигаются тем, что магниевая лигатура вводится в расплав чугуна следующим образом:
1. Способ модифицирования чугуна магнием, включающий ввод магниевой лигатуры в расплав чугуна, при этом магниевую лигатуру помещают в герметически закрываемый сосуд, отличающийся тем, что герметически закрываемый сосуд с магниевой лигатурой предварительно нагревают до температуры 700-800oC.These goals are achieved by the fact that the magnesium alloy is introduced into the molten iron as follows:
1. A method of modifying cast iron with magnesium, comprising introducing a magnesium ligature into a molten iron, wherein the magnesium ligature is placed in a hermetically sealed vessel, characterized in that the hermetically sealed vessel with magnesium ligature is preheated to a temperature of 700-800 o C.
2. Металл для изготовления и геометрические размеры сосуда подбирают такими, чтобы обеспечивались требуемые физико-химические характеристики магниевой лигатуры при нагревании сосуда до температуры 700-800oC.2. The metal for the manufacture and the geometric dimensions of the vessel are selected such that the required physicochemical characteristics of the magnesium alloy are ensured by heating the vessel to a temperature of 700-800 o C.
Конкретное использование заявляемого способа модифицирования чугуна магнием заключается в следующем:
Необходимое расчетное количество магниевой лигатуры помещают в сосуд, который герметически закупоривают.A specific use of the proposed method for modifying cast iron with magnesium is as follows:
The required calculated amount of magnesium ligature is placed in a vessel, which is hermetically sealed.
Сосуд можно подвергать предварительному нагреву в нагревательной печи до температуры 700-800oC, при которой обеспечивается протекание процесса самопроизвольного диспергирования магния.The vessel can be pre-heated in a heating furnace to a temperature of 700-800 o C, at which the process of spontaneous dispersion of magnesium is ensured.
После этого (или сразу без предварительного нагрева) сосуды в необходимом для конкретного объема выплавляемого чугуна количестве помещают и закрепляют в колоколе, или на дне ковша, или в имеющиеся пазухи ковша. After that (or immediately without preliminary heating), the vessels are placed and fixed in the bell, or at the bottom of the bucket, or in the existing sinuses of the bucket, in the quantity necessary for a specific volume of cast iron.
Сосуд могут, как и в обычных производственных условиях, закрывать скрапом, железными плитами и т.п. The vessel can, as in normal production conditions, cover with scrap, iron plates, etc.
Далее производят заливку жидким чугуном по обычной технологии на существующем оборудовании. Next, pour cast iron with liquid iron according to conventional technology on existing equipment.
Список использованной литературы:
1. Патент 22.02.1928 г., Meehanite Metal Corp., Brit. N 312126 [1; стр. 6; Модифицирование чугуна, том 1, Издательство Академии наук СССР, Москва-Ленинград, 1942.List of used literature:
1. Patent 02.22.1928, Meehanite Metal Corp., Brit. N 312126 [1; p. 6; Modification of Cast Iron, Volume 1, Publishing House of the USSR Academy of Sciences, Moscow-Leningrad, 1942.
2. Г.М. Голублев. Получение высокопрочного чугуна со сфероидальным графитом путем модифицирования магнием в копильнике вагранки, ВПТИ, М., 1955 г. 2. G.M. Golubev. Obtaining high-strength cast iron with spheroidal graphite by modifying with magnesium in the depository of cupola cupola, VPTI, M., 1955
3. П. И. Степин. Технология производства высокопрочного чугуна. Заочные курсы усовершенствования ИТР пот металлургии чугунолитейного производства, М. 1956 г. 3. P.I. Stepin. Technology for the production of ductile iron. Correspondence courses for the improvement of engineering and technical training in metallurgy of iron foundry, M. 1956
4. С.И. Рябухов. Методы обработки жидкого чугуна магнием, ЦБТИ. Горький, 1959 г. 4. S.I. Ryabukhov. Methods of treating molten iron with magnesium, CBTI. Gorky, 1959
5. А. с. N 827 556, Способ модифицирования чугуна магнием, С 21 C 1/10, 1981 г. 5. A. p. N 827 556, Method for modifying cast iron with magnesium, C 21 C 1/10, 1981
6. А. с. N 1 062 270, Способ модификации чугуна магнийсодержащей лигатурой, С 21 C 1/10, 1992 г. 6. A. p. N 1 062 270, Method for the modification of cast iron with a magnesium alloy, C 21 C 1/10, 1992
7. А.с. N 1 726 963, Способ обработки чугуна магнийсодержащими лигатурами, С 21 С 1/10, 1992 г. 7. A.S. N 1 726 963, Method for treating cast iron with magnesium-containing alloys, C 21 C 1/10, 1992
8. К.И.Ващенко. Магниевый чугун, М., 1960 г. 8.K.I. Vashchenko. Magnesium Cast Iron, M., 1960
9. A.c. N 985053, Способ получения чугуна с шаровидным графитом, С 21 C 1/0, 1982 г. 9. A.c. N 985053, A method for producing spheroidal cast iron, C 21 C 1/0, 1982
10. RU 2146295, С 21 С 1/10 от 10.03.2000 г. (прототип). 10. RU 2146295, C 21 C 1/10 dated 03/10/2000 (prototype).
11. Условия получения в литье структуры чугуна с глобулярным графитом. Министерство автомобильной и тракторной промышленности СССР, НАМИ, ВЫПУСК N 64, МАШГИЗ, 1952 г. 11. Conditions for obtaining cast iron structure with globular graphite. USSR Ministry of Automobile and Tractor Industry, NAMI, ISSUE N 64, MASHGIZ, 1952
12. Заявка на предполагаемое открытие N НР32-ОТ-10591 от 17.06.82 г. "Явление самопроизвольного диспергирования алюминия и магния в расплавах щелочей". 12. Application for the alleged discovery of N НР32-ОТ-10591 dated 06/17/82, "The phenomenon of spontaneous dispersion of aluminum and magnesium in alkali melts."
13. A. C. N 176790, кл. 49L 3, Рахматуллин Р.М. и др., опубликованное 17.11.1965 г., Бюллетень N 23. 13. A. C. N 176790, cl. 49L 3, Rakhmatullin R.M. et al., published November 17, 1965, Bulletin No. 23.
14. А.С. N 393 326, Способ раскисления щелочных и солянощелочных ванн, С 21 D 1/46,1973. 14. A.S. N 393 326, Method for deoxidation of alkaline and salt-alkaline baths, C 21 D 1 / 46.1973.
15. Доменный чугун с шаровидным графитом для круглых отливок, М., 1995 г. Машиностроение. 15. Nodular cast iron with spherical graphite for round castings, M., 1995. Engineering.
16. Б.С. Мильман. Высококачественный чугун модифицированный, ГНТИМЛ, М., 1945 г. 16. B.S. Milman. High-quality modified cast iron, GNTIML, M., 1945
17. Кушвинский завод прокатных валков, технологические инструкции к нормам вальцелитейного цеха, Металлургия, М., 1989 г. 17. Kushvinsky plant of rolling rolls, technological instructions to the norms of the rolling mill, Metallurgy, M., 1989
18. В.А.Кузнецов. Высокопрочный чугун в судостроении, Л., 1956 г. 18. V.A. Kuznetsov. High-strength cast iron in shipbuilding, L., 1956
19. Технология литейного производства, повышения качества отливок модифицированием и микролегированием серого чугуна, НИИМАШ, М., 1968 г. 19. Technology of foundry, improving the quality of castings by modifying and microalloying gray cast iron, NIIMASH, M., 1968
21. Рекомендации научно-технического совещания. Модификаторы и их применение для повышения свойств чугуна и стали, Свердловск, 1975 г. 21. Recommendations of a scientific and technical meeting. Modifiers and their use to improve the properties of cast iron and steel, Sverdlovsk, 1975
22. Н. А.Воронова. Десульфуризация чугуна магнием. Металлургия. М., 1980 г. 22. N. A. Voronova. Desulfurization of cast iron by magnesium. Metallurgy. M., 1980
23. Кристаллизация, структурообразование и свойства модифицированного чугуна, Сборник научных трудов АН УССР и Института проблем литья, Киев, 1989 г. 23. Crystallization, structure formation and properties of modified cast iron, Collection of scientific works of the Academy of Sciences of the Ukrainian SSR and the Institute of Casting Problems, Kiev, 1989
24. Е. Я.Гольдштейн. Модифицирование и микролегирование чугуна и стали, Металлургия, М., 1986 г. 24. E. Ya. Goldstein. Modification and microalloying of cast iron and steel, Metallurgy, M., 1986
25. Г. Э.Сарджвеладзе Физико-химические свойства магнийсодержащих модификаторов, АН СССР, Уральское отделение, научные доклады. Свердловск, 1991 г. 25. G. E. Sardzhveladze Physico-chemical properties of magnesium-containing modifiers, Academy of Sciences of the USSR, Ural Branch, scientific reports. Sverdlovsk, 1991
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000110389A RU2170267C1 (en) | 2000-04-26 | 2000-04-26 | Method of cast-iron inoculation by magnesium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000110389A RU2170267C1 (en) | 2000-04-26 | 2000-04-26 | Method of cast-iron inoculation by magnesium |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2170267C1 true RU2170267C1 (en) | 2001-07-10 |
Family
ID=20233807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000110389A RU2170267C1 (en) | 2000-04-26 | 2000-04-26 | Method of cast-iron inoculation by magnesium |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2170267C1 (en) |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1508221C3 (en) * | 1966-07-16 | 1975-02-13 | Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt | Master alloy for the production of cast iron with spheroidal graphite |
| SU785364A1 (en) * | 1978-12-11 | 1980-12-07 | Предприятие П/Я В-2548 | Method of producing cast iron with spherical graphite |
| SU971574A1 (en) * | 1981-04-10 | 1982-11-07 | Институт проблем литья АН УССР | Ladle for modifying ferrocarbon alloys |
| SU985053A1 (en) * | 1981-09-14 | 1982-12-30 | Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.М.И.Калинина | Method of producing cast iron with ball-shaped graphite |
| EP0104392A1 (en) * | 1982-08-26 | 1984-04-04 | Franco Zanardi | Method of producing nodular iron and a machine for the implementation thereof |
| EP0162194A1 (en) * | 1984-03-15 | 1985-11-27 | Ingenieurbüro Dr.-Ing.Karl Ableidinger Dr.-Ing.Hans Heyer | Inoculating alloy for the production of nodular cast iron |
| EP0357521A1 (en) * | 1988-08-12 | 1990-03-07 | Pechiney Electrometallurgie | Process for the production of spheroidal graphite cast iron |
| WO1992001072A1 (en) * | 1989-06-08 | 1992-01-23 | Electricity Association Services Limited | Process for making as-cast ferritic spheroidal graphitic ductile iron |
| EP0469621A2 (en) * | 1990-08-02 | 1992-02-05 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Method for spherodizing molten cast iron and ladle for use in the spherodizing |
| RU2074894C1 (en) * | 1993-06-21 | 1997-03-10 | Владислав Васильевич Венгер | Method to produce high-strength pig-iron with ball-shaped graphite |
| RU2146295C1 (en) * | 1999-06-09 | 2000-03-10 | ООО "Ассоциация металлургов и инвесторов" | Method of spheroidizing treatment of spherulitic iron |
-
2000
- 2000-04-26 RU RU2000110389A patent/RU2170267C1/en active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1508221C3 (en) * | 1966-07-16 | 1975-02-13 | Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt | Master alloy for the production of cast iron with spheroidal graphite |
| SU785364A1 (en) * | 1978-12-11 | 1980-12-07 | Предприятие П/Я В-2548 | Method of producing cast iron with spherical graphite |
| SU971574A1 (en) * | 1981-04-10 | 1982-11-07 | Институт проблем литья АН УССР | Ladle for modifying ferrocarbon alloys |
| SU985053A1 (en) * | 1981-09-14 | 1982-12-30 | Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.М.И.Калинина | Method of producing cast iron with ball-shaped graphite |
| EP0104392A1 (en) * | 1982-08-26 | 1984-04-04 | Franco Zanardi | Method of producing nodular iron and a machine for the implementation thereof |
| EP0162194A1 (en) * | 1984-03-15 | 1985-11-27 | Ingenieurbüro Dr.-Ing.Karl Ableidinger Dr.-Ing.Hans Heyer | Inoculating alloy for the production of nodular cast iron |
| EP0357521A1 (en) * | 1988-08-12 | 1990-03-07 | Pechiney Electrometallurgie | Process for the production of spheroidal graphite cast iron |
| WO1992001072A1 (en) * | 1989-06-08 | 1992-01-23 | Electricity Association Services Limited | Process for making as-cast ferritic spheroidal graphitic ductile iron |
| EP0469621A2 (en) * | 1990-08-02 | 1992-02-05 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Method for spherodizing molten cast iron and ladle for use in the spherodizing |
| RU2074894C1 (en) * | 1993-06-21 | 1997-03-10 | Владислав Васильевич Венгер | Method to produce high-strength pig-iron with ball-shaped graphite |
| RU2146295C1 (en) * | 1999-06-09 | 2000-03-10 | ООО "Ассоциация металлургов и инвесторов" | Method of spheroidizing treatment of spherulitic iron |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Чугун. Справочник /Под ред. Шермана А.Д. и др. М.: Металлургия, 1991, с.283. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102021468B (en) | Smokeless spheroidizing method | |
| CN106811676A (en) | A kind of high-intensity high-tenacity as cast condition QT700 10 and its production method | |
| CN110819753B (en) | Smelting process for eliminating broken graphite of thick and large ductile iron piece | |
| EA015944B1 (en) | Method of producing ductile iron | |
| CN109576567A (en) | Heavy axle bevel housing nodular iron casting and its preparation process | |
| US5087290A (en) | Agent for the treatment of cast iron melts, process for the production thereof and the use thereof for treating cast iron melts | |
| US4230490A (en) | Process for producing cast iron | |
| CN110280711B (en) | Method for producing precision casting high-performance ductile iron by using low-carbon steel scrap | |
| RU2170267C1 (en) | Method of cast-iron inoculation by magnesium | |
| US2978320A (en) | Method for producing a high strength ferrous metal | |
| CN106222528B (en) | A kind of method of the Micro shrinkage of control spherulitic iron piece with big cross section | |
| US2519593A (en) | Trough for use in alloying metals | |
| Itofuji et al. | Nucleation and growth behaviour of chunky graphite | |
| Fras et al. | The influence of oxygen on the inoculation process of cast iron | |
| SU1077929A1 (en) | Method for introducing readily vaporizing modifiers into molten cast iron | |
| CN106435334A (en) | Smelting technique of as-cast ductile iron | |
| CN100584960C (en) | Method for reducing titanium content in molten iron of ductile iron | |
| CN1042656C (en) | Fumeless spheroidization treatment technology for spheroidal-graphite cast iron and spheroidization treatment device thereof | |
| US3055753A (en) | Metallurgical processes | |
| CN201908123U (en) | Smokeless spheroidization device | |
| CN1083901C (en) | Creeping agent for producing creep graphite cast iron | |
| CN109468427A (en) | A kind of cast iron pretreating agent and preparation method thereof | |
| RU2834662C1 (en) | Method for spheroidizing inoculation of high-strength cast irons in drum ladle | |
| Kiss | Comparative Study on the In-Ladle Treatment Techniques for Nodulizing the Iron’s Graphite | |
| Pribulova et al. | IMPACT OF OUT-OF-FURNACE CAST IRON PROCESSING ON THE ENVIRONMENT |