RU2360007C2 - Method of magnesium-bearing nanomodifying agent receiving - Google Patents
Method of magnesium-bearing nanomodifying agent receiving Download PDFInfo
- Publication number
- RU2360007C2 RU2360007C2 RU2007127300/02A RU2007127300A RU2360007C2 RU 2360007 C2 RU2360007 C2 RU 2360007C2 RU 2007127300/02 A RU2007127300/02 A RU 2007127300/02A RU 2007127300 A RU2007127300 A RU 2007127300A RU 2360007 C2 RU2360007 C2 RU 2360007C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnesium
- iron
- chloride
- mixture
- cast iron
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Colloid Chemistry (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.The invention relates to the field of metallurgy and can be used in the production of ductile iron with spherical graphite.
Известен способ получения магнийсодержащей лигатуры, включающий ввод гранулированного магния в расплавленный поток кремнийсодержащего ферросплава одновременно с солевой добавкой при соотношении 10:(0,2-1). В качестве солевой добавки используют смесь галоидов щелочных и щелочноземельных металлов, температура плавления которой ниже на 50-200°С температуры плавления магния (Патент РФ №2058416, М. кл. С22С 35/00, С21С 1/10, 20.04.1996).A known method of producing a magnesium-containing ligature, comprising introducing granular magnesium into the molten stream of a silicon-containing ferroalloy simultaneously with a salt additive in a ratio of 10: (0.2-1). As a salt additive, a mixture of halogens of alkali and alkaline earth metals is used, the melting point of which is lower by 50-200 ° C of the melting point of magnesium (RF Patent No. 2058416, M. cl. C22C 35/00, C21C 1/10, 04/20/1996).
Недостатком данного способа является то, что при введении гранулированного магния в расплав ферросилиция происходят значительные потери магния в связи с его испарением, так как температура испарения металлического магния (1120°С) ниже температуры плавления ферросилиция 1220-1400°С. Не исключаются потери магния при вводе модификатора в чугун, так как солевая добавка испаряется при температуре плавления чугуна. Снижается также качество модифицирования чугуна с шаровидным графитом.The disadvantage of this method is that when granular magnesium is introduced into the ferrosilicon melt, significant losses of magnesium occur due to its evaporation, since the evaporation temperature of metallic magnesium (1120 ° C) is lower than the melting point of ferrosilicon 1220-1400 ° C. Magnesium losses are not ruled out when a modifier is introduced into cast iron, since the salt additive evaporates at the melting point of cast iron. The quality of the modification of nodular cast iron is also reduced.
Другим недостатком вышеуказанного способа является необходимость для его осуществления дорогостоящего специализированного металлургического оборудования: индукционной печи, ковша дозатора, мощного источника электрической энергии. Потребуется соответствующий расход электроэнергии для расплавления и технологического перегрева ферросилиция в пределе 1400-1500°С. Поэтому для использования данного способа необходимы значительные амортизационные и энергетические затраты.Another disadvantage of the above method is the need for its implementation of expensive specialized metallurgical equipment: induction furnace, metering bucket, a powerful source of electrical energy. An appropriate energy consumption will be required for the melting and technological overheating of ferrosilicon in the range of 1400-1500 ° C. Therefore, to use this method requires significant depreciation and energy costs.
Известен способ получения металлосодержащих углеродных наноструктур из органического соединения с добавками неорганических солей, который включает нагрев до 300°С смеси поливинилового спирта и хлоридов металлов, в частности хлорида меди (1) или (2), взятых в мольных соотношениях поливиниловый спирт: хлорид меди (20-1):1. Исходную смесь поливинилового спирта и хлорида меди (2) готовят смешением растворов указанных соединений с последующим ее высушиванием для получения геля (Патент РФ №2221744, М. Кл. С01В 31/02, В82В 3/00, опуб. 20.01.2004).A known method for producing metal-containing carbon nanostructures from an organic compound with the addition of inorganic salts, which includes heating to 300 ° C a mixture of polyvinyl alcohol and metal chlorides, in particular copper chloride (1) or (2), taken in molar ratios of polyvinyl alcohol: copper chloride ( 20-1): 1. The initial mixture of polyvinyl alcohol and copper chloride (2) is prepared by mixing solutions of these compounds and then drying it to obtain a gel (RF Patent No. 2221744, M. Cl. C01B 31/02, B82B 3/00, publ. 20.01.2004).
Недостатком указанного способа является то, что он использован для получения углеродных медьсодержащих наноструктур и не может быть использован для получения модификатора для сфероидизации углерода в чугуне, так как медь не является сфероидизирующим элементом.The disadvantage of this method is that it is used to obtain carbon copper-containing nanostructures and cannot be used to obtain a modifier for spheroidizing carbon in cast iron, since copper is not a spheroidizing element.
Задачей, решаемой изобретением, является получение модификатора, обладающего комплексом свойств для получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.The problem solved by the invention is to obtain a modifier having a set of properties for producing high-strength nodular cast iron.
Способ получения магнийсодержащего наномодификатора характеризуется тем, что смешивают водные растворы поливинилового спирта, хлоридов магния и железа, взятых в мольном соотношении (5-10):1:1 соответственно, выпаривают указанную смесь с образованием геля, после чего проводят карбонизацию при температуре 350-500°С в атмосфере инертного газа с образованием углеродных нанотрубок, заполненных хлоридом магния и железа.A method of producing a magnesium-containing nanomodifier is characterized by mixing aqueous solutions of polyvinyl alcohol, magnesium chloride and iron, taken in a molar ratio (5-10): 1: 1, respectively, evaporating this mixture with the formation of a gel, after which carbonization is carried out at a temperature of 350-500 ° C in an inert gas atmosphere with the formation of carbon nanotubes filled with magnesium chloride and iron.
В процессе получения наномодификатора смешивают водные растворы поливинилового спирта, хлоридов магния и железа, затем их выпаривают с образованием геля, что является предварительной стадией перед карбонизацией. В процессе карбонизации образуются углеродные нанотрубки, частично заполненные хлоридом магния и хлоридом железа, т.е. хлорид магния и хлорид железа оказываются заключенными в углеродные нанотрубки. Карбонизация в атмосфере инертного газа дополнительно защищает от окисления магний, железо, углерод. При вводе в жидкий чугун нанотрубки освобождаются от хлорида магния и хлорида железа. Магний обеспечивает сфероидизацию чугуна, хлорид железа способствует погружению модификатора в расплав. Углеродные нанотрубки способствуют измельчению зерна в чугуне. При вводе наномодификатора в чугун потери магния не значительны, так как он заключен в нанотрубки. При соотношении поливинилового спирта к хлориду магния и хлориду железа в нагреваемой смеси более (10):1:1 образуются нанотрубки, не заполненные хлоридом магния и хлоридом железа, поэтому модификатор не тонет в расплаве металла, что повышает угар магния. Снижается эффект модифицирования.In the process of obtaining a nanomodifier, aqueous solutions of polyvinyl alcohol, magnesium chloride and iron are mixed, then they are evaporated to form a gel, which is a preliminary step before carbonization. In the process of carbonization, carbon nanotubes are formed, partially filled with magnesium chloride and iron chloride, i.e. magnesium chloride and iron chloride are trapped in carbon nanotubes. Carbonization in an inert gas atmosphere additionally protects magnesium, iron, carbon from oxidation. When introduced into molten iron, nanotubes are freed from magnesium chloride and iron chloride. Magnesium provides spheroidization of cast iron, iron chloride helps immersion of the modifier in the melt. Carbon nanotubes contribute to the grinding of grain in cast iron. When a nanomodifier is introduced into cast iron, magnesium losses are not significant, since it is enclosed in nanotubes. When the ratio of polyvinyl alcohol to magnesium chloride and iron chloride in the heated mixture is more than (10): 1: 1, nanotubes are formed that are not filled with magnesium chloride and iron chloride; therefore, the modifier does not sink in the molten metal, which increases magnesium fumes. The effect of modification is reduced.
При соотношении поливинилового спирта к хлориду магния и хлориду железа в нагреваемой смеси менее (5):1:1 хлорид магния и хлорид железа частично оказываются вне углеродных нанотрубок и при введении наномодификатора в чугун увеличиваются потери магния. Модифицирование недостаточно эффективно.When the ratio of polyvinyl alcohol to magnesium chloride and iron chloride in the heated mixture is less than (5): 1: 1, magnesium chloride and iron chloride partially appear outside the carbon nanotubes and, when a nanomodifier is introduced into cast iron, magnesium losses increase. Modification is not effective enough.
При температуре нагрева смеси менее 350°С карбонизации не происходит, при температуре нагрева более 500°С начинается разрушение нанотрубок.At a temperature of heating the mixture less than 350 ° C, carbonization does not occur; at a temperature of heating above 500 ° C, the destruction of nanotubes begins.
Таким образом, техническим результатом способа является снижение потерь магния при получении модификатора и снижение его угара при модифицировании путем заключения его в нанотрубки. Кроме того, значительно снижены энергетические затраты на получение модификатора.Thus, the technical result of the method is to reduce the loss of magnesium upon receipt of the modifier and the reduction of its fumes during modification by enclosing it in nanotubes. In addition, significantly reduced energy costs to obtain a modifier.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6 представлены фрагменты структуры магнийсодержащего наномодификатора. Предлагаемый способ получения магнийсодержащего наномодификатора реализован следующим образом.The invention is illustrated by drawings, where Figs. 1, 2, 3, 4, 5, 6 show fragments of the structure of a magnesium-containing nanomodifier. The proposed method for producing a magnesium-containing nanomodifier is implemented as follows.
Пример 1Example 1
Смешивали водные растворы поливинилового спирта (ПВС), хлоридов магния и железа в мольном соотношении ПВС:MgCl2:FeCl2=10:1:1. Смесь растворов разливали с толщиной слоя 5 мм в керамическую посуду. Смесь растворов выпаривали при температуре 100°С с образованием геля, а затем проводили карбонизацию при нагреве до температуры 350°С в атмосфере аргона. На фиг.1 показан фрагмент структуры нанотрубок, заполненных хлоридами магния и железа.Mixed aqueous solutions of polyvinyl alcohol (PVA), magnesium chloride and iron in a molar ratio of PVA: MgCl 2 : FeCl 2 = 10: 1: 1. A mixture of solutions was poured with a layer thickness of 5 mm into ceramic dishes. The mixture of solutions was evaporated at a temperature of 100 ° C with the formation of a gel, and then carbonization was carried out by heating to a temperature of 350 ° C in an argon atmosphere. Figure 1 shows a fragment of the structure of nanotubes filled with magnesium and iron chlorides.
Пример 2Example 2
Смешивали водные растворы поливинилового спирта (ПВС), хлоридов магния и железа в мольном соотношении ПВС:MgCl2:FeCl2=10:1:1. Смесь растворов разливали с толщиной слоя 5 мм в керамическую посуду. Смесь растворов выпаривали при температуре 100°С с образованием геля, а затем проводили карбонизацию при нагреве до температуры 500°С в атмосфере аргона. Структура полученного наномодификатора показана на фиг.2, аналогична показанной на фиг.1.Mixed aqueous solutions of polyvinyl alcohol (PVA), magnesium chloride and iron in a molar ratio of PVA: MgCl 2 : FeCl 2 = 10: 1: 1. A mixture of solutions was poured with a layer thickness of 5 mm into ceramic dishes. The mixture of solutions was evaporated at a temperature of 100 ° C with the formation of a gel, and then carbonization was carried out by heating to a temperature of 500 ° C in an argon atmosphere. The structure of the obtained nanomodifier is shown in figure 2, similar to that shown in figure 1.
Пример 3Example 3
Смешивали водные растворы поливинилового спирта (ПВС), хлоридов магния и железа в мольном соотношении ПВС:MgCl2:FeCl2=5:1:1. Смесь растворов разливали с толщиной слоя 5 мм в керамическую посуду. Смесь растворов выпаривали при температуре 100°С с образованием геля, а затем проводили карбонизацию при нагреве в атмосфере аргона до температуры 350°С. На фиг.3 показан фрагмент структуры нанотрубок, заполненных хлоридами магния и железа.Mixed aqueous solutions of polyvinyl alcohol (PVA), magnesium chloride and iron in a molar ratio of PVA: MgCl 2 : FeCl 2 = 5: 1: 1. A mixture of solutions was poured with a layer thickness of 5 mm into ceramic dishes. The mixture of solutions was evaporated at a temperature of 100 ° C with the formation of a gel, and then carbonization was carried out by heating in an argon atmosphere to a temperature of 350 ° C. Figure 3 shows a fragment of the structure of nanotubes filled with magnesium and iron chlorides.
Пример 4Example 4
Смешивали водные растворы поливинилового спирта (ПВС), хлоридов магния и железа в мольном соотношении ПВС:MgCl2:FeCl2=5:1:1. Смесь растворов разливали с толщиной слоя 5 мм в керамическую посуду. Смесь растворов выпаривали при температуре 100°С с образованием геля, а затем проводили карбонизацию при нагреве в атмосфере аргона до температуры 500°С. Структура полученного наномодификатора показана на фиг.4, аналогична показанной на фиг.1, 2, 3.Mixed aqueous solutions of polyvinyl alcohol (PVA), magnesium chloride and iron in a molar ratio of PVA: MgCl 2 : FeCl 2 = 5: 1: 1. A mixture of solutions was poured with a layer thickness of 5 mm into ceramic dishes. The mixture of solutions was evaporated at a temperature of 100 ° C with the formation of a gel, and then carbonization was carried out by heating in an argon atmosphere to a temperature of 500 ° C. The structure of the obtained nanomodifier is shown in figure 4, similar to that shown in figures 1, 2, 3.
Пример 5Example 5
Смешивали водные растворы поливинилового спирта (ПВС), хлоридов магния и железа в мольном соотношении ПВС:MgCl2:FeCl2=11:1:1. Смесь растворов разливали с толщиной слоя 5 мм в керамическую посуду. Смесь растворов выпаривали при температуре 100°С с образованием геля, а затем проводили карбонизацию при нагреве в атмосфере аргона до температуры 500°С. На фиг.5 показан фрагмент структуры нанотрубок, видно, что получены нанотрубки, мало заполненные хлоридами магния и железа. В результате этого увеличивается угар магния при вводе модификатора в чугун.Mixed aqueous solutions of polyvinyl alcohol (PVA), magnesium chloride and iron in a molar ratio of PVA: MgCl 2 : FeCl 2 = 11: 1: 1. A mixture of solutions was poured with a layer thickness of 5 mm into ceramic dishes. The mixture of solutions was evaporated at a temperature of 100 ° C with the formation of a gel, and then carbonization was carried out by heating in an argon atmosphere to a temperature of 500 ° C. Figure 5 shows a fragment of the structure of nanotubes, it can be seen that the obtained nanotubes, poorly filled with magnesium and iron chlorides. As a result, magnesium fumes increase when a modifier is introduced into cast iron.
Пример 6Example 6
Смешивали водные растворы поливинилового спирта (ПВС), хлоридов магния и железа в мольном соотношении ПВС:MgCl2:FeCl3=4:1:1. Смесь растворов разливали с толщиной слоя 5 мм в керамическую посуду. Смесь растворов выпаривали при температуре 100°С с образованием геля, а затем проводили карбонизацию при нагреве до температуры 500°С. На фиг.6 показан фрагмент структуры нанотрубок, видно, что получено избыточное количество кристаллической фазы хлоридов магния и железа. В результате этого увеличивается угар магния при вводе наномодификатора в чугун.Mixed aqueous solutions of polyvinyl alcohol (PVA), magnesium chloride and iron in a molar ratio of PVA: MgCl 2 : FeCl 3 = 4: 1: 1. A mixture of solutions was poured with a layer thickness of 5 mm into ceramic dishes. The mixture of solutions was evaporated at a temperature of 100 ° C to form a gel, and then carbonization was carried out when heated to a temperature of 500 ° C. Figure 6 shows a fragment of the structure of nanotubes, it is seen that an excess of the crystalline phase of magnesium and iron chlorides is obtained. As a result, magnesium fumes increase when a nanomodifier is introduced into cast iron.
При температурах нагрева смеси менее 350°С и выше 500°С встречаются единичные нанотрубки, что не позволяет полученный продукт использовать в качестве модификатора.At mixture heating temperatures of less than 350 ° C and above 500 ° C, single nanotubes are encountered, which does not allow the product to be used as a modifier.
Изучение структуры и состава полученных продуктов карбонизации проводилось методом просвечивающей электронной микроскопии на просвечивающем электронном микроскопе JEM-200CX.The structure and composition of the obtained carbonization products were studied by transmission electron microscopy using a JEM-200CX transmission electron microscope.
Полученный модификатор был опробован при получению чугуна с шаровидным графитом марки ВЧ60, результаты экспериментов приведены в табл.1, которые показали, что при вводе модификатора в расплав чугуна образуется шаровидный графит, оптимальными являются примеры 1, 2, 3, 4. Количество вводимого в чугун наномодификатора определяли расчетным путем. При получении наномодификатора практически полностью исключены потери магния, уменьшаются потери магния при вводе наномодификатора в чугун.The obtained modifier was tested to obtain cast iron with spheroidal graphite grade ВЧ60, the experimental results are shown in Table 1, which showed that when modifier is introduced into the molten iron, spherical graphite is formed, examples 1, 2, 3, 4 are optimal. The amount of cast iron nanomodifier was determined by calculation. Upon receipt of the nanomodifier, magnesium losses are almost completely eliminated; magnesium losses are reduced when the nanomodifier is introduced into cast iron.
Предлагаемый способ получения магнийсодержащего наномодификатора позволяет получить модификатор для получения чугуна с шаровидным графитом, практически исключены потери магния при получении модификатора, угар магния при модифицировании чугуна снижается в 1,5-2 раза. Способ энгергетически малозатратен.The proposed method for producing a magnesium-containing nanomodifier makes it possible to obtain a modifier for producing spheroidal graphite cast iron, magnesium losses are almost eliminated when receiving the modifier, magnesium fume during cast iron modification is reduced by 1.5-2 times. The method is energetically low cost.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007127300/02A RU2360007C2 (en) | 2007-07-16 | 2007-07-16 | Method of magnesium-bearing nanomodifying agent receiving |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007127300/02A RU2360007C2 (en) | 2007-07-16 | 2007-07-16 | Method of magnesium-bearing nanomodifying agent receiving |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007127300A RU2007127300A (en) | 2009-01-27 |
| RU2360007C2 true RU2360007C2 (en) | 2009-06-27 |
Family
ID=40543514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007127300/02A RU2360007C2 (en) | 2007-07-16 | 2007-07-16 | Method of magnesium-bearing nanomodifying agent receiving |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2360007C2 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2058416C1 (en) * | 1992-09-21 | 1996-04-20 | Акционерное общество "Камский автомобильный завод" | Method for production of magnesium-containing alloying composition |
| RU2221744C2 (en) * | 2002-04-08 | 2004-01-20 | Институт прикладной механики УрО РАН | Method to produce metal-containing carbon nanostructures from organic compound with additives of inorganic salts |
-
2007
- 2007-07-16 RU RU2007127300/02A patent/RU2360007C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2058416C1 (en) * | 1992-09-21 | 1996-04-20 | Акционерное общество "Камский автомобильный завод" | Method for production of magnesium-containing alloying composition |
| RU2221744C2 (en) * | 2002-04-08 | 2004-01-20 | Институт прикладной механики УрО РАН | Method to produce metal-containing carbon nanostructures from organic compound with additives of inorganic salts |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ХАРРИС П. Углеродные нанотрубы и родственные структуры. Новые материалы XXI в. - М.: ТЕХНОСФЕРА, 2003, с.209, с.299-306. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007127300A (en) | 2009-01-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2700220C1 (en) | Cast iron modifier and method for production of cast iron modifier | |
| KR102218576B1 (en) | Cast iron inoculant and method for producing cast iron inoculant | |
| Riposan et al. | Three-stage model for nucleation of graphite in grey cast iron | |
| Li et al. | Effects of in-situ γ-Al2O3 particles and heat treatment on the microstructure and mechanical properties of A356 aluminium alloy | |
| JP2016503460A (en) | Inoculant alloys for thick cast iron parts | |
| TW200827456A (en) | Improved method of producing ductile iron | |
| NO20172063A1 (en) | Cast iron inoculant and method for production of cast iron inoculant | |
| CN104878274A (en) | Melting method of high-strength vermicular graphite iron | |
| JP2007182620A (en) | Graphite spheroidizing agent | |
| RU2360007C2 (en) | Method of magnesium-bearing nanomodifying agent receiving | |
| WO2022202914A1 (en) | Spheroidal graphite cast iron, spheroidal graphite cast iron manufacturing method, and spheroidizing treatment agent | |
| WO2010029564A1 (en) | Nodulizer for the production of spheroidal graphite iron | |
| Kopyciński et al. | The influence of iron powder and disintegrated steel scrap additives on the solidification of cast iron | |
| Aguado et al. | Effect of carbon equivalent and alloying elements on the tensile properties of superfine interdendritic graphite irons | |
| RU2844947C1 (en) | Method of producing cast iron with spherical graphite | |
| JP3947413B2 (en) | Manufacturing method of high purity cast iron | |
| JP3797818B2 (en) | Graphite spheroidized alloy for cast iron production | |
| RU2528598C1 (en) | Production of modifier for aluminium alloys | |
| CN101994053A (en) | Nodular cast iron ultrafine particle nodularizer | |
| JPH0454723B2 (en) | ||
| Rakovets et al. | Effects of complex modifiers containing nanocarbon additives on the structure and properties of high-strength cast iron | |
| RU2026405C1 (en) | Cast iron | |
| Firican et al. | Enhancing rare earth inoculant effect in compacted graphite cast irons and influence on graphite shape factors | |
| Stefan et al. | Inoculation Enhancing Effects on Chill Tendency in the Mould Inoculated Grey Cast Iron | |
| RU2337972C2 (en) | Fluxed cored wire filler for desulfurising and modification of cast iron |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110717 |