способ обработки чугунного расплава

Формула изобретения

Способ обработки чугунного расплава, включающий продувку расплава азотом, отличающийся тем, что продувку проводят совместно с водяным паром в течение 5 - 20 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии чугуна и может быть использовано для повышения свойств отливок из доменного чугуна после их термообработки.

Известна обработка жидкого чугуна водяным паром [1], которая позволяет усреднять и корректировать температуру и химический состав чугуна, удалять спель. Однако в структуре чугуна после обработки присутствует большое количество выделений графита, снижающих механические свойства отливок.

Наиболее близким по сущности к заявляемому является способ продувки расплава чугуна азотом, который дополнительно уменьшает объемную долю графита и размеры его выделений [2] . Однако уровень уменьшения объемной доли и размеров пластинчатого графита недостаточен, что отрицательно сказывается на механических свойствах чугуна.

Задачей предлагаемого способа продувки расплава является уменьшение объемной доли выделений графита и их измельчение. Таким образом достигается задача улучшения механических характеристик чугуна, что в конечном итоге приводит к снижению металлоемкости деталей при тех же значениях конструкционной прочности или ее повышения при тех же размерах чугунных изделий.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что обработку чугунного расплава осуществляют совместной продувкой жидкого металла азотом и водяным паром.

Использование совместной продувки расплава азотом и водяным паром позволяет получить в структуре доменного чугуна после термической обработки (отжиг при температуре 600-900^oC, 1 час, охлаждение с печью) уменьшение объемной доли графита и измельчение пластин графита за счет частичного растворения при термической обработке по сравнению с продувкой расплава азотом.

Оптимальное время продувки расплава составляет 5-20 минут. Продолжительность продувки менее 5 минут недостаточна, так как практически не оказывает влияния на объемную долю и размеры включений графита. Увеличение времени продувки более 20 минут приводит к графитизации чугуна после термической обработки и, следовательно, к снижению механических характеристик отливок.

Пример: В качестве примера использовали доменный чугун следующего химического состава, вес.%: углерод - 4,3; кремний - 0,6; марганец - 0,75; фосфор - 0,20; сера - 0,016; титан - 0,02; хром - 0,06; свинец - 0,002; железо - остальное. Продувку расплава проводили в разливочном ковше вместимостью 60 тонн на АО ЗСМК. Подачу азота и водяного пара осуществляли через две находящиеся рядом фурмы с пористыми соплами. Давление газа и водяного пара при продувке составляло 3-4 атм при расходе реагентов не более 20-40 м³/час. Температура начала продувки - не менее 1270^oC. Время продувки 5-20 минут. До и после продувки жидкого чугуна отбирали пробы для металлографического анализа. Образцы подвергали отжигу при температурах: 600, 700, 800 и 900^oC. Эффективность обработки расплава оценивали по результатам количественной металлографии на оптическом анализаторе "EPIQANT" (объемная доля графита). Полученные результаты приведены в таблице. Как видно из приведенных результатов эффективность данного способа обработки расплава чугуна выше по сравнению с известными способами. Так, минимальное значение объемной доли графита отвечает образцам с продувкой расплава азотом и водяным паром отжига при 900^oC в течение 1 часа и составляет 8,6%, что в 1,8-2,5 раза ниже, чем у образцов, приготовленных с использованием известных способов.

Предложенный способ обработки чугунного расплава может быть использован при приготовлении отливок из доменного и серого чугунов, в частности для крупногабаритных поддонов и изложниц, используемых для заливки стали.