RU2127320C1 - Способ обработки расплава магнием - Google Patents
Способ обработки расплава магнием Download PDFInfo
- Publication number
- RU2127320C1 RU2127320C1 SU4894810A SU4894810A RU2127320C1 RU 2127320 C1 RU2127320 C1 RU 2127320C1 SU 4894810 A SU4894810 A SU 4894810A SU 4894810 A SU4894810 A SU 4894810A RU 2127320 C1 RU2127320 C1 RU 2127320C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnesium
- melt
- reaction
- less
- processing
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C1/00—Refining of pig-iron; Cast iron
- C21C1/10—Making spheroidal graphite cast-iron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C1/00—Refining of pig-iron; Cast iron
- C21C1/10—Making spheroidal graphite cast-iron
- C21C1/105—Nodularising additive agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/08—Making cast-iron alloys
- C22C33/10—Making cast-iron alloys including procedures for adding magnesium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии. По способу обработки расплава магнием для получения обработанного расплава, содержащего неметаллические включения в количестве менее 100 г/т, магний вводят на глубину от поверхности расплава не менее 200 мм. Регулируют испарение магния с получением энергии смещения не менее 1000 Вт/м3. Над поверхностью расплава в реакционном сосуде создают неокислительную атмосферу. Магний могут вводить в виде чистого кускового, гранулированного магния или в смеси с реакционно-нейтральным веществом, например железными опилками, при содержании Mg в смеси не менее 40%. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение касается способа обработки магнием, предназначенного для получения обработанного расплава с содержанием неметаллических включений менее 100 г/т, а также устройство для проведения этого способа.
При обработке расплава чугуна магнием с целью воздействия на строение графита таким образом, чтобы образовывался шаровидный графит, образуются большие количества неметаллических соединений, например, окислов, сульфидов и тому подобных. Причина этого эффекта заключается в высоком сродстве магния к кислороду и сере.
Большая часть неметаллических реакционных продуктов выделяется уже при обработке расплава чугуна или в период времени между окончанием обработки и разливки вследствие разницы в удельном весе частиц шлака (примерно 3000 кг/м3) и расплава (примерно 7000 кг/м3). Однако известно, что часть реакционных продуктов, а именно частицы, которые меньше 12,5 мкм также и по прошествии обычных, имеющихся в распоряжении промежутков времени, остаются в расплаве во взвешенном состоянии.
Скорость флотации может вычисляться с относительно достаточной точностью по уравнению Стокса.
где L - высота флотации в мм;
d - размер частиц в мкм;
δFe - удельный вес чугуна в кг/м3 (7000);
δS cnblacke - удельный вес шлаков в кг/м3 (3000);
t - продолжительность флотации в секундах;
μ = динамическая вязкость (0,007).
Практические измерения показали, что при традиционных методах обработки количества взвешенных частиц составляет от 200 до 600 г/т обработанного чугуна, которые затем попадают с потоком чугуна в литьевую форму. Исследования показали также, что эти включения, остающиеся в отлитой детали, могут значительно снижать динамические свойства отлитой детали.
Чтобы обеспечить процесс флотации реакционных продуктов, расплав должен был бы длительное время отстаиваться в ковше. Следствием этого, однако, были бы значительные, и, как правило, непозволительные температурные потери (6 - 15oC/мин).
Использование известного из технологий производства стали способа промывки расплава инертным газом (N, Ar и другими) вызывает более интенсивное окисление магния, приводящее к образованию дополнительных новых включений, вследствие чего желаемая цель этим способом не достигается.
Известен способ обработки расплава магнием, включающий введение магния в расплав металла, находящегося в реакционном сосуде, на определенную глубину, вывод реакционных продуктов в шлак в процессе испарения магния (DD, N 242637 C 21 G 1/08, C 22 C 33/10, 04/02/87).
Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ и устройство, при помощи которых можно было бы управлять процессом обработки таким образом, чтобы снизить до минимума содержание неметаллических включений в обрабатываемом расплаве.
Указанный технический результат достигается за счет того, что для получения обработанного расплава с содержанием неметаллических включений менее 100 г/т магний вводят на глубину не менее 200 мм от поверхности расплава и регулируют испарение магния с получением энергии смешения не менее 1000 Вт/м3, причем над поверхностью расплава в реакционном сосуде создают неокислительную атмосферу.
За счет того, что обрабатывающее средство (реакционный магний) непосредственно вводится в расплав и полностью окружается им, в течение всего времени процесса между обрабатывающим средством происходит реакция по всему объему расплава и сокращается длительность флотации реакционного продукта. Существенное преимущество заключается в том, что вследствие этого отпадает необходимость выдержки расплава в течение длительного периода времени для выплавления продуктов реакции в шлак, находящийся на поверхности расплава, следствием которого может являться нежелательная потеря температуры расплава.
Введение магния в расплав железа является технологически более надежными и экономичным для получения железоуглеродистого литейного материала с шаровидным графитом. При этом магний действует известным самим по себе образом, впрочем как и другие элементы щелочноземельной группы и группы редких металлов, выделяя графит во время затвердевания и/или заключительной термообработки в шаровидной форме и приводит тем самым к значительному повышению механических свойств отливки.
Согласно предложенному изобретению продукты реакции в расплаве после обработки должны уменьшаться до минимума. Это осуществляется путем установки температуры обработки, в частности, за счет мероприятий, при которых магний вводится в расплав ниже уровня расплава, по меньшей мере, на 200 мм. Реакция управляется таким образом, чтобы она происходила во всех направлениях и поэтому обеспечивалось оптимальное перемешивание в расплаве, что улучшает эффект промывки. Неметаллические загрязнения промываются на поверхности, причем пузырьки паров магния служат носителем, действующим как интенсивное перемешивающее средство. Это приводит к повышенному качеству получаемого продукта.
За счет контролируемой промывки расплава в восстановительной атмосфере, находящейся над поверхностью расплава чугуна, уже во время обработки магнием образующиеся при этом процессе реакционные продукты коагулируются и выводятся поднимающимися пузырьками пара магния в виде шлаков на поверхность расплава. На процесс коагуляции реакционных продуктов влияют образующиеся количества пара и энергия смешения. Опыты показывают, что интенсивность процесса коагуляции значительно увеличивается за счет столкновения неметаллических частиц во время их образования, т.е. в месте протекания реакции. Энергия смешения может определяться по следующему уравнению:
где E - энергия смешения в Вт/м3;
Q - количество газа в Нл/мин;
T - температура в oК;
p0 - давление на поверхности расплава в атм;
p = p0 + ферростатическое давление в атм;
V - объем расплава в м3.
где E - энергия смешения в Вт/м3;
Q - количество газа в Нл/мин;
T - температура в oК;
p0 - давление на поверхности расплава в атм;
p = p0 + ферростатическое давление в атм;
V - объем расплава в м3.
Практические опыты показали, что количества неметаллических включений в расплаве могут быть снижены до значений менее 100 г/т, эти энергии смешения больше 1000 Вт/м3, если пары магния образуются на глубине не менее 200 мм от поверхности расплава и если атмосфера над расплавом пересыщена паром магния.
Это поясняется ниже при помощи примеров.
Пример 1.
Из расплава чугуна со следующим составом легирующих добавок:
C = 3,72%
Si = 2,3%
Mn = 0,27%
S = 0,08%
P = 0,05%
после обработке чистым магнием в закрытом реакционном сосуде, имеющем отверстие площадью 30 см2, и четыре реакционных отверстия, связывающие реакционную камеру с расплавом и имеющие общую площадь поперечного сечения 1250 мм2, по прошествии времени реакции в 60 с была взята проба. Анализ показал содержание кислорода в количестве 3 млн-1 и серы в количестве 50 млн-1. Было вычислено количество неметаллических включений, равное 20 г/т.
C = 3,72%
Si = 2,3%
Mn = 0,27%
S = 0,08%
P = 0,05%
после обработке чистым магнием в закрытом реакционном сосуде, имеющем отверстие площадью 30 см2, и четыре реакционных отверстия, связывающие реакционную камеру с расплавом и имеющие общую площадь поперечного сечения 1250 мм2, по прошествии времени реакции в 60 с была взята проба. Анализ показал содержание кислорода в количестве 3 млн-1 и серы в количестве 50 млн-1. Было вычислено количество неметаллических включений, равное 20 г/т.
Количественный металлографический анализ показал наличие неметаллических включений в количестве 23 г/т.
Пример 2.
Из расплава, имеющего 3,65% C, 2,12% Si, 0,25% Mn, 0,02% S, 0,05% P после обработки чистым магнием в соответствующей емкости с четырьмя реакционными отверстиями, связывающими реакционную камеру с расплавом, имеющим общую площадь поперечного сечения 1250 мм2, после времени реакции, равном 60 секундам, была взята проба.
Затраченная энергия (E после расчета по формуле) составила 3200 Вт/м3.
Как и в примерах, содержащихся в первоначальном описании, количество неметаллических включений составило 18 - 20 г/т.
Параллельно проведенная обработки с предварительным легированием Fe, Si, Mg (5,5% Mg) с введением предварительно легированных элементов в количестве 1,8 мас. %, при энергии менее чем 400 Вт/м3 установлено количество неметаллических включений, равное от 425 или 515 г/т.
Пример 3.
Исследование осуществлялось в 15 литейных мастерских, работающих с различными печами; дало следующие результаты.
В 9-ти литейных мастерских применяли способ с управляемым количеством энергии, равном 2000 - 3500 Вт/м3 и в 6-ти литейных мастерских применяли обычный способ с предварительным легированием Fe Si Mg (содержащем Mg от 3 до 30%).
Полученное железо содержалось в разливочной печи и непосредственно заливалось в форму. Один раз в неделю из печи сливали собранный шлак, взвешивали и делили на тоннаж получаемого железа:
обычный способ - вес/шлак/на тонну железа = 850 г
контролируемая энергия - вес/шлак/на тонну железа = 80 г
На прилагаемых чертежах представлено устройство для обработки расплава магнием. На фиг. 1 и 2 показан конвертор 1 с расплавом 2 чугуна. Конвертор, являющийся в данном примере реакционным сосудом, имеет реакционную камеру 4, отделенную от расплава стенкой 5 с отверстиями 7a и 7b, через которые может осуществляться связь между реакционной камерой и расплавом. В верхней части конвертера имеется отверстие, которое соединяет его полость с окружающей атмосферой, обеспечивая при этом над поверхностью расплава избыточное давление пара магния.
обычный способ - вес/шлак/на тонну железа = 850 г
контролируемая энергия - вес/шлак/на тонну железа = 80 г
На прилагаемых чертежах представлено устройство для обработки расплава магнием. На фиг. 1 и 2 показан конвертор 1 с расплавом 2 чугуна. Конвертор, являющийся в данном примере реакционным сосудом, имеет реакционную камеру 4, отделенную от расплава стенкой 5 с отверстиями 7a и 7b, через которые может осуществляться связь между реакционной камерой и расплавом. В верхней части конвертера имеется отверстие, которое соединяет его полость с окружающей атмосферой, обеспечивая при этом над поверхностью расплава избыточное давление пара магния.
Claims (7)
1. Способ обработки расплава магнием, включающий введение магния в расплав металла, находящегося в реакционном сосуде, на определенную глубину, вывод реакционных продуктов в шлак в процессе испарения магния, отличающийся тем, что для получения обработанного расплава с содержанием неметаллических включений менее 100 г/т магний вводят на глубину не менее 200 мм от поверхности расплава и регулируют испарение магния с получением энергии смешения не менее 1000 Вт/м3, причем над поверхностью расплава в реакционном сосуде создают неокислительную атмосферу.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что магний вводят в расплав в виде кускового чистого магния.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют гранулированный магний.
4. Способ по любому из пп.1 и 3, отличающийся тем, что дополнительно в расплав вводят реакционно-нейтральное вещество, например железные опилки, в смеси с гранулированным чистым магнием при содержании магния в смеси не менее 40 мас.%.
5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что содержание серы в исходном расплаве металла составляет от 0,001 до 0,30 мас.%.
6. Способ по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что расплав обрабатывают при температуре от 1400 до 1500oC.
7. Способ по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что основность шлака при обработке расплава металла составляет более 1.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH4258/89A CH679987A5 (ru) | 1989-11-28 | 1989-11-28 | |
CH4258/89 | 1989-11-28 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2127320C1 true RU2127320C1 (ru) | 1999-03-10 |
Family
ID=4272766
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4894810A RU2127320C1 (ru) | 1989-11-28 | 1990-11-27 | Способ обработки расплава магнием |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
DK (1) | DK173273B1 (ru) |
ES (1) | ES2028563A6 (ru) |
RU (1) | RU2127320C1 (ru) |
SE (1) | SE506027C3 (ru) |
ZA (1) | ZA909520B (ru) |
-
1990
- 1990-11-21 DK DK199002768A patent/DK173273B1/da not_active IP Right Cessation
- 1990-11-26 ES ES9003003A patent/ES2028563A6/es not_active Expired - Fee Related
- 1990-11-26 SE SE9003756A patent/SE506027C3/sv not_active IP Right Cessation
- 1990-11-27 ZA ZA909520A patent/ZA909520B/xx unknown
- 1990-11-27 RU SU4894810A patent/RU2127320C1/ru active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DK276890A (da) | 1991-05-29 |
ZA909520B (en) | 1991-09-25 |
SE506027C2 (sv) | 1997-11-03 |
SE9003756D0 (sv) | 1990-11-26 |
DK173273B1 (da) | 2000-06-05 |
SE9003756L (sv) | 1991-05-29 |
DK276890D0 (da) | 1990-11-21 |
ES2028563A6 (es) | 1992-07-01 |
SE506027C3 (sv) | 1997-12-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3819365A (en) | Process for the treatment of molten metals | |
RU2127320C1 (ru) | Способ обработки расплава магнием | |
US5098651A (en) | Magnesium treatment process and apparatus for carrying out this process | |
EP0142585B1 (en) | Alloy and process for producing ductile and compacted graphite cast irons | |
SU1224349A1 (ru) | Брикет дл модифицировани чугуна | |
RU2222604C2 (ru) | Порошковая проволока для десульфурации чугуна | |
SU834141A1 (ru) | Способ получени чугуна с шаровиднымгРАфиТОМ | |
US3367772A (en) | Method for treating ferrous metals | |
RU2201458C1 (ru) | Способ модифицирования стали | |
RU2044063C1 (ru) | Способ производства низколегированной стали с ниобием | |
SU692680A1 (ru) | Способ отливки прокатных валков | |
US2265150A (en) | Addition agent and its use in treating molten iron and steel | |
RU2006515C1 (ru) | Модификатор для чугуна | |
SU1024508A1 (ru) | Способ получени высокопрочного чугуна | |
SU1503993A1 (ru) | Способ изготовлени отливок из чугуна с шаровидным графитом | |
US3414404A (en) | Method for treating ferrous metals | |
SU1071655A1 (ru) | Способ приготовлени алюминиевомагниевых сплавов | |
RU2069702C1 (ru) | Модификатор для обработки чугуна | |
RU2020158C1 (ru) | Способ обработки чугуна | |
US3362814A (en) | Process for producing nodular iron | |
KR0165543B1 (ko) | 마그네슘 을 사용하는 용융철의 처리방법 및 그 방법을 수행하는 장치 | |
RU2204613C2 (ru) | Способ внепечного рафинирования стали | |
SU1225872A1 (ru) | Высокопрочный чугун | |
SU1328065A1 (ru) | Состав дл модифицировани чугуна в литейной форме | |
US3639117A (en) | Method for producing bearing grade alloy steels |