RU2375461C2 - Method of cast iron receiving with globular graphite - Google Patents
Method of cast iron receiving with globular graphite Download PDFInfo
- Publication number
- RU2375461C2 RU2375461C2 RU2007104691/02A RU2007104691A RU2375461C2 RU 2375461 C2 RU2375461 C2 RU 2375461C2 RU 2007104691/02 A RU2007104691/02 A RU 2007104691/02A RU 2007104691 A RU2007104691 A RU 2007104691A RU 2375461 C2 RU2375461 C2 RU 2375461C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- cast iron
- magnesium
- cored wire
- flux
- Prior art date
Links
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии и в частности к литейному производству изделий из чугуна, имеющего в структуре графит шаровидной формы.The invention relates to metallurgy and, in particular, to the foundry of cast iron products having spherical graphite in the structure.
Известен способ получения высокопрочного чугуна с графитом в структуре шаровидной и вермикулярной формы, включающий расплавление шихты в плавильном агрегате, доводку температуры расплава до 1420÷1480°С, его первоначальное модифицирование до появления эффекта перемодифицирования с получением вермикулярного графита лигатурой, содержащей 8÷40% РЗМ, 20÷60% кремния, 0,5÷6,0% кальция, 0,1÷3,0% магния, 0,1÷15% алюминия, 0,1÷2,5% меди в количестве до 2,5% от массы расплава, подаваемой на разливочный желоб печи или в раздаточный ковш, вторичное модифицирование расплава лигатурой в количестве 0,1÷1,2% от массы металла, содержащей РЗМ, кальций, магний и кремний при температуре металла 1300÷1400°С (см. п. РФ №2188240 по кл. С21С 1/10, С22С 37/04, заявл. 19.04.2001, опубл. 27.08.2002 «Способ получения высокопрочного чугуна»).A known method of producing high-strength cast iron with graphite in the structure of a spherical and vermicular form, including melting the charge in the melting unit, adjusting the melt temperature to 1420 ÷ 1480 ° C, its initial modification to the effect of overmodification to obtain vermicular graphite with a ligature containing 8 ÷ 40% rare-earth metals , 20 ÷ 60% silicon, 0.5 ÷ 6.0% calcium, 0.1 ÷ 3.0% magnesium, 0.1 ÷ 15% aluminum, 0.1 ÷ 2.5% copper in an amount of up to 2.5 % of the mass of the melt fed to the casting trough of the furnace or into the dispensing ladle, secondary modification of the spread Avaligature in an amount of 0.1 ÷ 1.2% of the mass of a metal containing REM, calcium, magnesium and silicon at a metal temperature of 1300 ÷ 1400 ° C (see paragraphs of the Russian Federation No. 2188240 according to class C21C 1/10, C22C 37 / 04, declared 04/19/2001, published on 08/27/2002 "Method for producing high-strength cast iron").
Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:
1. Нестабильность технологического процесса и усвоения элементов из лигатуры в связи с ее подачей в виде отдельных кусков лигатуры на разливочный желоб печи либо в раздаточный ковш.1. The instability of the technological process and the assimilation of elements from the ligature in connection with its filing in the form of separate pieces of the ligature on the casting trough of the furnace or in the transfer ladle.
2. Высокая стоимость обработки металла лигатурой, содержащей до 40% РЗМ.2. The high cost of metal processing with a master alloy containing up to 40% rare-earth metals.
3. Необходимость проведения отдельной операции вторичного модифицирования расплава, без которой при данном составе лигатуры не обеспечивается модифицирование чугуна с получением в структуре нужной формы графита.3. The need for a separate operation of the secondary modification of the melt, without which, with this composition of the ligature, the cast iron is not modified to obtain the desired form of graphite in the structure.
Наиболее близким по технической сущности, достигаемому результату и выбранным в качестве прототипа является способ получения чугуна с шаровидным графитом (см. п. РФ №2110582 по кл. С21С 1/10 заявл. 7.10.96, опубл. 10.05.98 «Способ получения чугуна с шаровидным графитом из чугуна ваграночной плавки с температурой расплава ниже 1300°С») из ваграночной плавки с температурой расплава ниже 1300°С, включающий расплавление исходной шихты, выпуск из печи в открытый разливочный ковш, сфероидизирующую обработку расплава магний-кальцийсодержащим порошковым проволочным модификатором и заливку металла в формы. При этом сфероидизирующая обработка ведется по двухэтапной схеме, включающей в себя вначале ввод расчетного количества магний-кальцийсодержащего порошкового проволочного модификатора в виде мерных концов на желоб вагранки, а затем - в стояк литниковой системы в процессе сборки литейной формы.The closest in technical essence, the achieved result and selected as a prototype is a method for producing spheroidal graphite iron (see Cl. RF No. 2110582, class C21C 1/10, statement 7.10.96, publ. 05.10.98 “Method for producing cast iron with spherical graphite from cast iron cupola melting with a melt temperature below 1300 ° C ") from cupola melting with a melt temperature below 1300 ° C, including the melting of the initial charge, discharge from the furnace into an open casting ladle, spheroidizing the melt processing with magnesium-calcium flux-cored wire a modifier and pouring metal into molds. In this case, spheroidizing treatment is carried out according to a two-stage scheme, which includes first introducing the calculated amount of magnesium-calcium-containing flux-cored wire modifier in the form of measured ends onto the cupola of the cupola, and then into the riser of the gate system during assembly of the mold.
К основным недостаткам способа относятся:The main disadvantages of the method include:
1. Ограниченная применимость способа только для ваграночных плавок.1. The limited applicability of the method only for cupola swimming trunks.
2. Низкая температура обработки чугуна - ниже 1300°С, - что не позволяет модификатору прореагировать со всем объемом расплава и приводит либо к неоднородному распределению в структуре включений графита нешаровидной формы, либо к значительному перерасходу модификатора - до 20 кг на тонну металла.2. The low temperature of cast iron processing is below 1300 ° С, which does not allow the modifier to react with the entire melt volume and leads either to a non-uniform distribution of non-spherical graphite inclusions in the structure, or to a significant over-expenditure of the modifier - up to 20 kg per ton of metal.
3. Присадка модификатора двухстадийно в виде порошковой проволоки, укладываемой на желоб печи, а затем и в литниковую систему не обеспечивает равномерное взаимодействие магний-кальциевого материала со всем объемом расплава. Это достигается только при обработке порошковой проволокой всего объема расплава в идентичных условиях, например в ковше перед заливкой металла в формы. При такой технологии процесс модифицирования является одностадийным.3. The additive modifier in two stages in the form of a flux-cored wire, laid on the gutter of the furnace, and then in the gating system does not provide uniform interaction of magnesium-calcium material with the entire volume of the melt. This is achieved only when flux-cored wire treats the entire melt volume under identical conditions, for example, in a ladle before pouring metal into molds. With this technology, the modification process is one-step.
4. В прототипе не оговорены основные технологические параметры процесса модифицирования металла порошковой проволокой: количество вводимого материала на тонну расплава, скорость подачи модификатора в единицу времени, содержание магния в модификаторе и т.д., то есть важнейшие параметры, определяющие эффективность десульфурации, сфероидизации и инокулирования металла, а следовательно, качество получаемого чугуна с графитом шаровидной формы.4. The prototype does not specify the main technological parameters of the process of modifying metal with flux-cored wire: the amount of input material per ton of melt, the feed rate of the modifier per unit time, the magnesium content in the modifier, etc., that is, the most important parameters that determine the effectiveness of desulfurization, spheroidization and inoculation of metal, and therefore, the quality of the resulting spheroidal graphite cast iron.
5. В прототипе не предусмотрена такая важнейшая технологическая операция, как инокулирующая обработка расплава, предотвращающая нежелательное образование цементита в структуре чугуна.5. The prototype does not provide such an important technological operation as inoculating melt treatment, which prevents the undesirable formation of cementite in the structure of cast iron.
При создании изобретения ставилась задача повышения качества производимого чугуна.When creating the invention, the task was to improve the quality of the produced cast iron.
Техническим результатом, достигаемым при реализации изобретения, является повышение механических свойств чугуна за счет получения в структуре готовых изделий равномерно распределенных включений графита шаровидной формы.The technical result achieved by the implementation of the invention is to increase the mechanical properties of cast iron by obtaining uniformly distributed spherical graphite inclusions in the structure of finished products.
Указанная задача решается за счет того, что в известном способе получения чугуна с шаровидным графитом, включающем выплавку промежуточного продукта, выпуск расплава в ковш, обработку расплава порошковой проволокой с магнийсодержащим наполнителем и последующую заливку металла в форму, согласно изобретению обработку расплава ведут при температуре 1300÷1550°С порошковой проволокой, наполнитель которой содержит железо, кремний и не менее 18 мас.% магния, при скорости подачи проволоки 0,1÷2,5 м/с и расходе магния 0,5÷3 кг на тонну расплава.This problem is solved due to the fact that in the known method for producing spheroidal graphite iron, including smelting an intermediate product, releasing the melt into a ladle, treating the melt with a flux-cored wire with magnesium-containing filler, and then pouring the metal into a mold, according to the invention, the melt is processed at a temperature of 1300 ÷ 1550 ° C with flux-cored wire, the filler of which contains iron, silicon and not less than 18 wt.% Magnesium, with a wire feed speed of 0.1 ÷ 2.5 m / s and a magnesium flow rate of 0.5 ÷ 3 kg per ton of melt.
Наполнитель порошковой проволоки может дополнительно содержать 0,5-10 мас.% в суммарном количестве РЗМ, бария, кальция, титана, алюминия.The filler of the cored wire may additionally contain 0.5-10 wt.% In the total amount of rare-earth metals, barium, calcium, titanium, aluminum.
Перед подачей в расплав порошковой проволоки в ковш предварительно может быть введена кальцинированная сода или смесь кальцинированной соды и плавикового шпата в равном соотношении в количестве 1÷5 кг на тонну расплава.Before feeding the flux cored wire into the melt, soda ash or a mixture of soda ash and fluorspar can be introduced into the ladle in an equal ratio of 1 ÷ 5 kg per ton of melt.
Перед заливкой металла в форму в ковш может быть дополнительно введена с расходом 1÷5 кг на тонну расплава порошковая проволока, наполнитель которой представляет собой ферросилиций или смесь ферросилиция и 1÷8 мас.% в суммарном количестве бария, кальция, алюминия.Before pouring metal into the mold, a flux-cored wire can be additionally introduced at a flow rate of 1 ÷ 5 kg per ton of melt, the filler of which is ferrosilicon or a mixture of ferrosilicon and 1 ÷ 8 wt.% In the total amount of barium, calcium, aluminum.
Исследования, проведенные по патентной и научно-технической информации, показали, что заявляемый способ неизвестен и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критериям новизна и изобретательский уровень.Studies conducted on patent and scientific and technical information have shown that the claimed method is unknown and does not follow explicitly from the studied prior art, i.e. meets the criteria of novelty and inventive step.
Заявляемый способ получения чугуна может быть реализован на любом предприятии, специализирующимся в данной отрасли, т.к. для этого требуются известные материалы и стандартное оборудование, т.е. является промышленно применимым.The inventive method for producing cast iron can be implemented at any enterprise specializing in this industry, because this requires well-known materials and standard equipment, i.e. is industrially applicable.
Большинство современных технологий изготовления изделий из чугуна, имеющего в структуре графит шаровидной формы (ЧШГ), как правило, включают обработку расплава магнийсодержащими модификаторами, являющимися наполнителями порошковой проволоки, вводимой в жидкий металл непосредственно перед его кристаллизацией. Магниевый модификатор, взаимодействуя с расплавом, оказывает десульфурирующее, а затем и сфероидизирующее воздействие на чугун. Качество получаемых изделий, т.е. их структура и механические свойства, определяется многими особенностями технологии модифицирования: составом и количеством вводимых модификаторов, температурой и химсоставом обрабатываемого расплава, размерами и формой получаемых изделий и т.д. Все перечисленные технологические факторы оказывают взаимосогласованное влияние на формирование требуемой структуры и свойства чугунных изделий, поэтому крайне важно грамотное управление процессами, происходящими в металле на различных этапах модифицирования. Наиболее стабильно, полно и однородно по объему всего металла модифицирование осуществляется в случае обработки расплава в разливочном (промежуточном) ковше при подаче в чугун модификаторов, являющихся наполнителями порошковой проволоки, оболочка которой выполнена из стальной ленты.Most modern technologies for the manufacture of cast iron products with spherical graphite (spherical graphite) in the structure, as a rule, include melt processing with magnesium-containing modifiers, which are fillers of flux-cored wire introduced into the liquid metal immediately before its crystallization. The magnesium modifier, interacting with the melt, has a desulfurizing and then spheroidizing effect on cast iron. The quality of the products obtained, i.e. their structure and mechanical properties are determined by many features of the modification technology: the composition and amount of modifiers introduced, the temperature and chemical composition of the processed melt, the size and shape of the products obtained, etc. All of the listed technological factors have a mutually agreed effect on the formation of the required structure and properties of cast iron products, therefore, it is extremely important to correctly control the processes occurring in the metal at various stages of modification. The most stable, complete and uniform in volume of all metal modification is carried out in the case of melt processing in a casting (intermediate) ladle when modifiers are fed into cast iron, which are fillers of cored wire, the shell of which is made of steel tape.
Качество структуры чугуна с шаровидным графитом оценивается по ГОСТ 3443-87, а его механические свойства по ГОСТ 7293-85; в случае равномерного распределения графита в структуре - балл ШГр1, при неравномерном распределении - балл ШГр2, при шаровидной правильной или неправильной форме включений - балл ШГф5 и балл ШГф4 соответственно, а при неблагоприятной компактной форме - балл ШГф3. В случае чугуна с шаровидным графитом, имеющим перлитную основу, высокими механическими свойствами считаются значения предела прочности более 600 МПа.The structure quality of nodular cast iron is evaluated according to GOST 3443-87, and its mechanical properties according to GOST 7293-85; in the case of a uniform distribution of graphite in the structure, a ShGr1 score, with an uneven distribution, a ShGr2 score, with a spherical correct or irregular shape of inclusions, a ShGf5 score and a ShGf4 score, respectively, and with an unfavorable compact form, a ShGf3 score. In the case of nodular cast iron having a pearlite base, tensile strengths of more than 600 MPa are considered high mechanical properties.
Экспериментально установлено, что эффективная обработка расплава с получением чугуна, имеющего в структуре однородный шаровидный графит, может происходить в достаточно широком температурном диапазоне 1300÷1550°С при введении порошковой проволоки с магнийсодержащим модификатором со скоростью 0,1÷2,5 м/с и расходом 0,5÷3 кг магния на тонну расплава.It was experimentally established that the effective processing of the melt with the production of cast iron having a uniform spherical graphite in the structure can occur in a rather wide temperature range of 1300 ÷ 1550 ° C with the introduction of flux-cored wire with a magnesium-containing modifier at a speed of 0.1 ÷ 2.5 m / s and 0.5 ÷ 3 kg of magnesium per ton of melt.
При более низких температурах оболочка порошковой проволоки растворяется достаточно медленно и магний не успевает равномерно разойтись по всему объему обрабатываемого металла, а при больших температурах - резко увеличивается его угар. При отдаче магния менее 0,5 кг на тонну расплава не происходит сфероидизирующая обработка, а при расходе магния более 3 кг на тонну избыток магния горит, что ухудшает как экономические показатели, так и экологические условия производства. При введении порошковой проволоки в расплав со скоростью менее 0,1 м/с стальная оболочка проволоки растворяется уже в верхней части ковша и всплывающий вверх магний взаимодействует лишь с частью металла. В случае подачи проволоки со скоростью больше 2,5 м/с она до растворения оболочки успевает, отразившись от дна, подняться к верху ковша. В этом случае нижние слои металла в ковше также не вступают в контакт с магнием. В результате во всех перечисленных вариантах имеют место неоднородность структуры расплава и кристаллизовавшегося металла и, как следствие, низкие механические свойства готовых изделий.At lower temperatures, the flux-cored wire sheath dissolves rather slowly and magnesium does not have time to evenly disperse throughout the volume of the metal being processed, and at high temperatures, its fumes sharply increase. When magnesium is delivered less than 0.5 kg per ton of melt, spheroidizing treatment does not occur, and when magnesium is used more than 3 kg per ton, excess magnesium burns, which affects both economic indicators and environmental conditions of production. When a flux-cored wire is introduced into the melt at a speed of less than 0.1 m / s, the steel shell of the wire dissolves already in the upper part of the bucket and magnesium floating upwards interacts only with a part of the metal. In the case of wire feed at a speed of more than 2.5 m / s, it manages to rise to the top of the bucket before dissolving the sheath. In this case, the lower metal layers in the bucket also do not come into contact with magnesium. As a result, the heterogeneity of the structure of the melt and the crystallized metal and, as a result, low mechanical properties of the finished products occur in all of the above options.
Помимо влияния вводимого в расплав магния важно и содержание в модификаторе других элементов. Так наличие кремния в модификаторе оказывает инокулирующее действие на металл - дополнительно увеличивается количество центров графитизации, измельчается структура отливок, предотвращается образование цементита. В этом случае обработку расплава можно производить одностадийно, т.к. состав модификатора, в отличие от прототипа, одновременно содержит десульфурирующие, сфероидизирующие и инокулирующие элементы.In addition to the effect of magnesium introduced into the melt, the content of other elements in the modifier is also important. So the presence of silicon in the modifier has an inoculating effect on the metal - the number of graphitization centers increases further, the structure of the castings is crushed, and the formation of cementite is prevented. In this case, the melt processing can be performed in one step, because the composition of the modifier, in contrast to the prototype, simultaneously contains desulfurizing, spheroidizing and inoculating elements.
Кроме того, увеличение содержания кремния в металле за счет его присутствия в составе модификатора существенно изменяет механические свойства - предел прочности и ударную вязкость, а также структуру ЧШГ.In addition, an increase in the silicon content in the metal due to its presence in the modifier significantly changes the mechanical properties — tensile strength and toughness, as well as the structure of FGG.
Наличие в модификаторе, являющемся наполнителем порошковой проволоки, таких элементов, как РЗМ, кальций, барий, титан, алюминий, начиная с 0,5% их суммарного содержания, усиливает десульфурирующий, сфероидизирующий и инокулирующий эффекты модифицирования. Однако известно, что при суммарном содержании данных элементов более 10% существуют и негативные моменты их присутствия: увеличивается загрязненность металла, появляется и усиливается неоднородность распределения этих элементов (например, «цериевая неоднородность» и т.д.), что приводит к ухудшению структуры и снижению прочностных свойств изделий.The presence of elements such as rare-earth metals, calcium, barium, titanium, and aluminum in the modifier, which is a filler of cored wire, enhances the desulfurizing, spheroidizing, and inoculating effects of the modification, starting from 0.5% of their total content. However, it is known that when the total content of these elements is more than 10%, there are also negative moments of their presence: the metal contamination increases, the distribution of these elements becomes inhomogeneous and intensifies (for example, “cerium inhomogeneity”, etc.), which leads to a deterioration in the structure and reduce the strength properties of products.
Эффективность десульфурирующей и сфероидизирующей обработки расплава магнийсодержащей порошковой проволокой зависит от содержания серы в металле. При повышенных количествах серы в расплаве увеличивается доля магния, расходуемая на десульфурацию металла, что приводит к снижению однородности распределения и ухудшению формы графита в структуре чугуна. Для борьбы с этим явлением можно применять предварительную, т.е. до введения магнийсодержащей порошковой проволоки, обработку расплава десульфураторами - кальцинированной содой или смесью в равном соотношении кальцинированной соды и плавикового шпата. Исследования показали, что достаточно 1-5 кг такого материала для повышения качества чугуна: улучшения его структуры и увеличения прочностных характеристик. Применение больших количеств десульфураторов экономически нецелесообразно, т.к. не приводит к дальнейшему улучшению качества чугуна.The effectiveness of desulfurizing and spheroidizing treatment of the melt with a magnesium-containing flux-cored wire depends on the sulfur content in the metal. With increased amounts of sulfur in the melt, the proportion of magnesium spent on metal desulfurization increases, which leads to a decrease in the uniformity of distribution and to a deterioration in the shape of graphite in the structure of cast iron. To combat this phenomenon, a preliminary, i.e. before the introduction of magnesium-containing flux-cored wire, the treatment of the melt with desulfurizers — soda ash or a mixture in an equal ratio of soda ash and fluorspar. Studies have shown that 1-5 kg of such material is enough to improve the quality of cast iron: improve its structure and increase the strength characteristics. The use of large quantities of desulfurizers is not economically feasible, because does not lead to further improvement in the quality of cast iron.
Известно, что сфероидизирующее воздействие магнийсодержащих модификаторов на структуру чугуна имеет временное ограничение: спустя 15÷20 минут после обработки расплава этим материалом эффект модифицирования заметно уменьшается, а поскольку на практике при осуществлении технологического процесса получения модифицированного чугуна с шаровидным графитом всегда возможны временные задержки, качество получаемых изделий из ЧШГ бывает нестабильным. Вместе с тем существуют способы дополнительного усиления сфероидизирующего и инокулирующего эффектов. Установлено, что для этого необходимо после обработки расплава модифицирующей магнийсодержащей порошковой проволокой непосредственно перед заливкой металла в форму провести дополнительную обработку расплава порошковой проволокой с инокулирующим наполнителем - ферросилицием либо ферросилицием вместе с добавками кальция, бария, алюминия, которые еще больше увеличивают «живучесть» магния в чугуне. Экспериментально показано, что положительный эффект такой дополнительной обработки достигается при введении 1÷5 кг инокулятора-модификатора на тонну расплава. Большее количество этого материала может ухудшить равномерность распределение графита в структуре чугуна и экономически нецелесообразно.It is known that the spheroidizing effect of magnesium-containing modifiers on the structure of cast iron has a time limitation: after 15–20 minutes after the melt has been treated with this material, the modification effect is noticeably reduced, and since in practice, time delays are always possible in the process of producing modified cast iron with spherical graphite, the quality of products from chshg is unstable. However, there are ways to further enhance the spheroidizing and inoculating effects. It was established that for this it is necessary, after processing the melt with a modifying magnesium-containing flux-cored wire, immediately before pouring the metal into the mold, conduct additional processing of the melt with a flux-cored wire with inoculating filler - ferrosilicon or ferrosilicon together with calcium, barium, and aluminum additives, which further increase the “vitality” of magnesium in cast iron. It was experimentally shown that the positive effect of such an additional treatment is achieved with the introduction of 1 ÷ 5 kg of inoculator-modifier per ton of melt. A larger amount of this material can worsen the uniform distribution of graphite in the structure of cast iron and is not economically feasible.
Кроме того, при прочих равных условиях обработки расплава порошковой проволокой эффективность ее модифицирующего воздействия на структуру чугуна зависит от содержания магния в наполнителе. Одновременная десульфурирующая, сфероидизирующая и инокулирующая обработки расплава осуществляются при содержании магния в составе наполнителя-модификатора не менее 18%. При меньшем содержании магния для достижения требуемого эффекта необходимо увеличивать количество вводимой порошковой проволоки, что приводит к охлаждению металла, увеличению времени обработки, сопровождается повышением неоднородности распределения графита и падением механических свойств чугуна.In addition, ceteris paribus, melt processing by cored wire, the effectiveness of its modifying effect on the structure of cast iron depends on the content of magnesium in the filler. Simultaneous desulfurization, spheroidizing and inoculating melt processing are carried out with a magnesium content of not less than 18% filler modifier. With a lower magnesium content, in order to achieve the desired effect, it is necessary to increase the amount of flux-cored wire introduced, which leads to metal cooling, an increase in processing time, and is accompanied by an increase in the heterogeneity of the distribution of graphite and a decrease in the mechanical properties of cast iron.
Заявляемый способ получения чугуна был опробован при производстве изделий из ЧШГ. Выплавку чугуна химсостава (мас.%) С 2,7÷2,8; Si 1,9÷2,0; Mn 0,35÷0,45; S 0,010÷0,030; Р 0,04÷0,05 осуществляли в ДСП. Далее чугун выливали в 15 т ковш, который после скачивания шлака накрывали крышкой, и при температурах в диапазоне 1250÷1580°С через отверстие в крышке обрабатывали порошковой проволокой с различным составом модификаторов-наполнителей, вводимой трайб-аппаратом в расплав со скоростью 0,05÷3 м/сек при расходе магния 0,2÷4 кг на тонну чугуна (см. таблицы 1 и 2). Порошковая проволока имела диаметр 14 мм со стальной оболочкой толщиной 0,4 мм. Различные наполнители порошковой проволоки получали механическим смешением компонентов, частицы которых имели размер 0÷3 мм.The inventive method for producing cast iron was tested in the manufacture of products from iron ore. Smelting cast iron of chemical composition (wt.%) C 2.7 ÷ 2.8; Si 1.9 ÷ 2.0; Mn 0.35 ÷ 0.45; S 0.010 ÷ 0.030; P 0.04 ÷ 0.05 was carried out in particleboard. Next, pig iron was poured into a 15 t ladle, which, after loading the slag, was covered with a lid, and at temperatures in the range 1250–1580 ° C, they were treated through a hole in the lid with flux-cored wire with various composition of modifier-fillers introduced into the melt by the tribamer at a speed of 0.05 ÷ 3 m / s with a magnesium flow rate of 0.2 ÷ 4 kg per tonne of cast iron (see tables 1 and 2). The flux cored wire had a diameter of 14 mm with a steel sheath 0.4 mm thick. Various cored wire fillers were obtained by mechanical mixing of components whose particles had a size of 0 ÷ 3 mm.
В результате обработки расплава порошковой проволокой содержание кремния в металле увеличилось до 2,4÷2,8%.As a result of processing the melt with flux-cored wire, the silicon content in the metal increased to 2.4–2.8%.
В ряде экспериментов при повышенном содержании серы в расплаве (более 0,02%) перед введением порошковой проволоки чугун дополнительно обрабатывали кальцинированной содой или смесью кальцинированной соды и плавикового шпата в соотношении 1:1 (см. таблицу 3) в количестве 1÷10 кг на тонну металла.In a number of experiments, with an increased sulfur content in the melt (more than 0.02%), iron was additionally treated with soda ash or a mixture of soda ash and fluorspar in a ratio of 1: 1 (see table 3) in an amount of 1 ÷ 10 kg before introducing flux-cored wire ton of metal.
В некоторых опытах проводили дополнительную (после введения магнийсодержащей порошковой проволоки) обработку расплава порошковой проволокой с модификаторами-инокуляторами (ферросилицием или ферросилицием вместе с кальцием, барием и алюминием) в количестве 1÷7 кг модификатора на тонну расплава (см. таблицу 4).In some experiments, an additional (after the introduction of a magnesium-containing flux-cored wire) melt was treated with a flux-cored wire with inoculant modifiers (ferrosilicon or ferrosilicon together with calcium, barium, and aluminum) in an amount of 1--7 kg of modifier per ton of melt (see table 4).
Во всех экспериментах после заключительной обработки расплава порошковой проволокой проводили скачивание шлака и, не более чем через 10 минут после обработки, заливку чугуна в форму. В структуре после кристаллизации оценивали характер распределения и форму графита, а также измеряли предел прочности металла.In all experiments, after the final treatment of the melt with a flux-cored wire, the slag was downloaded and, no more than 10 minutes after the treatment, cast iron was poured into the mold. In the structure after crystallization, the distribution character and the shape of graphite were evaluated, and the tensile strength of the metal was also measured.
Обработка по прототипу включала выплавку чугуна химсостава (мас.%) 2,7С; 2,5Si; 0,4Mn; 0,012S; 0.04Р; выпуск металла при 1280°С в 15 т ковш через желоб, скачивание шлака и заливку в форму. Модификатор в расплав вводили порошковой проволокой диаметром 14 мм с толщиной стальной оболочки 0,4 мм и наполнителем - смесью 95% магния и 5% кальция. При этом две трети количества проволоки помещали на углубление разливочного желоба печи, а оставшуюся часть подавали непосредственно в заливочную форму. Общий расход магния на тонну расплава составлял 20 кг. После кристаллизации оценивали структуру и механические свойства чугуна.The processing of the prototype included the smelting of cast iron chemical composition (wt.%) 2,7C; 2.5 Si; 0.4Mn; 0.012S; 0.04R; the release of metal at 1280 ° C in a 15 t ladle through a trench, downloading slag and pouring into a mold. The modifier was introduced into the melt with a flux-cored wire with a diameter of 14 mm with a steel sheath thickness of 0.4 mm and a filler — a mixture of 95% magnesium and 5% calcium. In this case, two thirds of the amount of wire was placed on the recess of the casting trough of the furnace, and the rest was fed directly into the casting mold. The total consumption of magnesium per ton of melt was 20 kg. After crystallization, the structure and mechanical properties of cast iron were evaluated.
Чугуны после всех видов обработок имели перлитную структуру.Cast iron after all types of treatments had a pearlite structure.
Результаты, приведенные в таблицах 1-4, свидетельствуют:The results are shown in tables 1-4, indicate:
1. Обработка расплава по прототипу (вариант 1 таблицы 1) не обеспечивает равномерное распределение (ШГр2) и глобулярную форму (ШГф3) графита в структуре, а следовательно, приводит к низким прочностным свойствам чугуна - σв - 540 МПа.1. The processing of the melt according to the prototype (option 1 of table 1) does not provide a uniform distribution (SHGr2) and globular shape (SHGf3) of graphite in the structure, and therefore leads to low strength properties of cast iron - σ in - 540 MPa.
2. Обработка расплава по заявляемому способу (варианты 3÷5, 8÷10, 13, 14 таблицы 1) формирует в структуре равномерное распределение (ШГр1) шаровидного графита (ШГф4, ШГф5), что обеспечивает высокие прочностные свойства чугуна - σв более 610 МПа.2. The processing of the melt according to the present method (options 3 ÷ 5, 8 ÷ 10, 13, 14 of table 1) forms a uniform distribution (SHGr1) of spherical graphite (SHGf4, SHGf5) in the structure, which provides high strength properties of cast iron - σ in more than 610 MPa
3. По сравнению с заявляемым способом снижение (вариант 2 таблицы 1) или повышение (вариант 6 таблицы 1) температуры обработки расплава, уменьшение (вариант 7 таблицы 1) или увеличение (вариант 11 таблицы 1) скорости подачи порошковой проволоки, снижение (вариант 12 таблицы 1) расхода магния на тонну расплава уменьшает прочностные свойства чугуна (σв менее 600 МПа), не обеспечивая формирование требуемой структуры. Увеличение расхода магния до 4 кг на тонну расплава, приводя к хорошим структурным характеристикам и механическим свойствам, сопровождается большим пироэффектом.3. Compared with the inventive method, a decrease (option 2 of table 1) or an increase (option 6 of table 1) of the melt processing temperature, a decrease (option 7 of table 1) or an increase (option 11 of table 1) of the cored wire feed rate, decrease (option 12 table 1) the consumption of magnesium per ton of melt reduces the strength properties of cast iron (σ in less than 600 MPa), without ensuring the formation of the desired structure. An increase in magnesium consumption up to 4 kg per ton of melt, leading to good structural characteristics and mechanical properties, is accompanied by a large pyroelectric effect.
4. При обработке расплава порошковой проволокой, содержащей в наполнителе менее 18% магния (варианты 1 и 2 таблицы 2), чугун не имеет удовлетворительной структуры и высоких прочностных свойств. Наилучшее качество структуры и высокие прочностные свойства формируются при обработке расплава порошковой проволокой с содержанием магния в наполнителе не менее 18% (варианты 3, 5, 10, 12 таблицы 2), причем добавки в состав модификатора 0,5÷10% суммарного количества РЗМ, кальция, бария, титана, алюминия (варианты 4, 6, 7, 8, 11, 13 таблицы 2) улучшают структуру и повышают прочностные свойства чугуна. Избыток этих элементов в составе модификатора-наполнителя (вариант 9 таблицы 2) приводит к падению прочностных свойств и ухудшению структуры чугуна.4. When treating the melt with a flux-cored wire containing less than 18% magnesium in the filler (options 1 and 2 of table 2), cast iron does not have a satisfactory structure and high strength properties. The best quality of the structure and high strength properties are formed when the melt is treated with a flux-cored wire with a magnesium content in the filler of at least 18% (options 3, 5, 10, 12 of table 2), and additives in the composition of the modifier are 0.5 ÷ 10% of the total amount of rare-earth metals, calcium, barium, titanium, aluminum (options 4, 6, 7, 8, 11, 13 of table 2) improve the structure and increase the strength properties of cast iron. An excess of these elements in the modifier-filler (option 9 of table 2) leads to a decrease in strength properties and deterioration of the structure of cast iron.
5. При модифицировании расплава с высоким (более 0,02%) содержанием серы проведение предварительной десульфурации металла кальцинированной содой или смесью кальцинированной соды и плавикового шпата в количестве 1÷5 кг материала на тонну расплава (варианты 2, 3, 6, 7, 10, 11 таблицы 3) существенно улучшает структуру и повышает механические свойства чугуна по сравнению с вариантами, в которых эта обработка не проводилась (варианты 1, 5, 9 таблицы 3). Увеличение расхода десульфураторов до 10 кг на тонну жидкого металла не приводит к дополнительному повышению качества чугуна - варианты 4, 8, 12 таблицы 3.5. When modifying a melt with a high (more than 0.02%) sulfur content, preliminary metal desulfurization with soda ash or a mixture of soda ash and fluorspar in the amount of 1 ÷ 5 kg of material per ton of melt (options 2, 3, 6, 7, 10 11 of table 3) significantly improves the structure and improves the mechanical properties of cast iron compared to the options in which this processing was not carried out (options 1, 5, 9 of table 3). An increase in the consumption of desulfurizers up to 10 kg per ton of molten metal does not lead to an additional increase in the quality of cast iron - options 4, 8, 12 of table 3.
6. Применение дополнительной инокулирующей обработки расплава порошковой проволокой с наполнителями в виде ферросилиция или смеси ферросилиций + барий, кальций, алюминий (варианты 2÷10 таблицы 4) приводит к некоторому улучшению структуры и прочностных свойств по сравнению с заявляемым вариантом без такой обработки (вариант 1 таблицы 4).6. The use of additional inoculating treatment of the melt with a flux-cored wire with fillers in the form of ferrosilicon or a mixture of ferrosilicon + barium, calcium, aluminum (options 2–10 of table 4) leads to some improvement in structure and strength properties compared to the claimed option without such processing (option 1 table 4).
*- значительный пироэффектNote: for all treatments except option 1, the modifier contains 30% magnesium and 70% ferrosilicon (FS45)
* - significant pyroelectric effect
состав модификатора: 30% магния + 70% ферросилиция (ФС45).Note: In all experiments, the temperature of melt processing with flux-cored wire is 1500 (± 5) ° С, magnesium consumption is 2 kg / t, wire feed speed is 0.5 m / s,
modifier composition: 30% magnesium + 70% ferrosilicon (FS45).
Таким образом, результаты, представленные в таблицах 1-4, свидетельствуют, что заявляемый способ обеспечивает повышение механических свойств чугуна за счет получения в структуре готовых изделий равномерно распределенных включений графита шаровидной формы.Thus, the results presented in tables 1-4 indicate that the inventive method improves the mechanical properties of cast iron by obtaining uniformly distributed spherical graphite inclusions in the structure of finished products.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007104691/02A RU2375461C2 (en) | 2007-02-06 | 2007-02-06 | Method of cast iron receiving with globular graphite |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007104691/02A RU2375461C2 (en) | 2007-02-06 | 2007-02-06 | Method of cast iron receiving with globular graphite |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007104691A RU2007104691A (en) | 2008-08-20 |
| RU2375461C2 true RU2375461C2 (en) | 2009-12-10 |
Family
ID=39747461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007104691/02A RU2375461C2 (en) | 2007-02-06 | 2007-02-06 | Method of cast iron receiving with globular graphite |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2375461C2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1037518A (en) * | 1962-04-16 | 1966-07-27 | Combustion Eng | Method for producing cast iron resistant to heat growth |
| US3870512A (en) * | 1973-03-05 | 1975-03-11 | Deere & Co | Method of producing spheroidal graphite cast iron |
| RU2110582C1 (en) * | 1996-10-07 | 1998-05-10 | Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" | Method for producing spherulitic iron from cupola iron with melt temperature below 1300 c |
| RU2188240C1 (en) * | 2001-04-19 | 2002-08-27 | Рушаник Борис Авсеевич | Method of high-strength cast iron production |
-
2007
- 2007-02-06 RU RU2007104691/02A patent/RU2375461C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1037518A (en) * | 1962-04-16 | 1966-07-27 | Combustion Eng | Method for producing cast iron resistant to heat growth |
| US3870512A (en) * | 1973-03-05 | 1975-03-11 | Deere & Co | Method of producing spheroidal graphite cast iron |
| RU2110582C1 (en) * | 1996-10-07 | 1998-05-10 | Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" | Method for producing spherulitic iron from cupola iron with melt temperature below 1300 c |
| RU2188240C1 (en) * | 2001-04-19 | 2002-08-27 | Рушаник Борис Авсеевич | Method of high-strength cast iron production |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007104691A (en) | 2008-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102494632B1 (en) | Cast iron inoculants and methods of producing cast iron inoculants | |
| EP3478858B1 (en) | Cast iron inoculant and method for production of cast iron inoculant | |
| KR102493172B1 (en) | Cast iron inoculants and methods of producing cast iron inoculants | |
| KR102410368B1 (en) | Cast iron inoculum and method of producing cast iron inoculant | |
| KR102409324B1 (en) | Cast iron inoculum and method of producing cast iron inoculant | |
| WO2006068487A1 (en) | Modifying agents for cast iron | |
| US20240093337A1 (en) | Non-magnesium process to produce compacted graphite iron (cgi) | |
| KR102410364B1 (en) | Cast iron inoculum and method of producing cast iron inoculant | |
| RU2188240C1 (en) | Method of high-strength cast iron production | |
| RU2375461C2 (en) | Method of cast iron receiving with globular graphite | |
| EP1146130A2 (en) | Magnesium injection agent and process for ferrous metal treatment | |
| RU2620206C2 (en) | Graphitizing modification method of iron | |
| RU2618294C1 (en) | Procedure for melting synthetical nodular cast iron in induction furnaces | |
| RU2337972C2 (en) | Fluxed cored wire filler for desulfurising and modification of cast iron | |
| RU2124566C1 (en) | Briquetted mixture for inoculation of gray iron | |
| RU2139941C1 (en) | Method of production of gray iron | |
| RU2529148C1 (en) | Addition alloy to produce casts from grey cast iron | |
| SU1239150A1 (en) | Method of producing high-strength cast iron with globular graphite | |
| SU1458412A1 (en) | Iron modifier | |
| RU2704678C1 (en) | Method of cast iron modifying and modifier for implementation of method | |
| RU2495133C2 (en) | Production method of high-strength cast-irons with ball-shaped or compacted graphite based on nanostructured recarburising agent | |
| SU1097680A1 (en) | Method for producing modified grey cast iron | |
| SU1097700A1 (en) | Ferro alloy for making high tensile cast iron | |
| RU2177041C1 (en) | Method of gray cast iron production | |
| Kopyciński et al. | Effective inoculation of low-sulphur cast iron |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130207 |