книги из ГПНТБ / Николайчик Н.П. Повышение стойкости изложниц на машиностроительных заводах

ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВА ШИХТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ НА СТРУКТУРУ ЧУГУНА ИЗЛОЖНИЦ

Известно, что качество и свойства шихтовых материа­ лов в значительной мере определяют работоспособность изложниц.

На основе изучения влияния состава шихты при вы­ плавке коксовых чугунов на стойкость изложниц можно сделать следующие выводы:

1. Чугуны одного и того же химического состава, вы­ плавленные из различной по составу шихты и но раз­ личной технологии, отличаются по своим физико-механи­ ческим свойствам и содержат неодинаковое количество растворенных газов (No, Но и др.):

2. Большое влияние на качество чушковых чугунов оказывает дутьевой режим доменной печи, состав и ко­ личество шлаков.

50

3.Большое количество шлаков и повышенное содер­ жание окислов способствуют получению крупных графи­ товых включении и росту эвтектических зерен.

4.Увеличенное содержание глинозема (АІ2О3) в шла­

ках способствует образованию мелких графитовых

Рис. 28. Микроструктура чугуна изложницы при низком содержании крем­ ния (1.2%) в чугуне

включении и получению мелкого эвтектического зерна.

5. Качество чугунного лома и стальной обрези оказы­ вает существенное влияние на размеры эвтектических зерен и стойкость изложниц. Предпочтительнее использо­ вать бой изложниц, так как бракованные детали машин могут иметь различные количества фосфора и серь;. Стальная обрезь должна быть очищена от окислов. На

4*

51

рис. 27 представлены размеры эвтектических зерен в из­ ложницах, отлитых из чугуна различных шихт.

При малом содержании кремния (0,6—1,2%) струк­ тура изложниц состоит из перлита, ледебурита п незна­ чительного количества графита (рис. 28). Мпкрострукту-

Рис. 29. Микроструктура чугуна изложницы при содержании кремния 1,5% (шлифы без травления). Х100:

рис. 29 и 30.

Таким образом, с увеличением процентного содержа­ ния кремния в чугуне количество графита и его размеры увеличиваются. Изменяется и металлическая основа чу­ гуна. Процент связанного углерода снижается, уменьша­ ется в структуре количество перлита и повышается коли­ чество феррита.

52

Рис. 30. Микроструктура того же мпкрошлифа после трав­ ления. ХЗОО. Обозначения те же, что на рис. 29. Уменьшение при печати Vs

СТРУКТУРА ЧУГУНА ИЗЛОЖНИЦ

вагран очн ой плавки

Структура чугуна ваграночной плавки в значительной мере определяется способом отделения шлака. Это и по­ нятно. Действительно, процесс графитизации зависит от наличия взвешенных частиц неметаллических включений, газов.

В табл. 3 приведен состав чугуна, применяемого для изготовления изложниц на зарубежных, а в табл. 4 — на отечественных предприятиях.

По данным Е. Пивоварского, чугун изложниц вагра­ ночной плавки должен иметь плотную смешанную фер­ рито-перлитную структуру с графитом в виде мелких вы­ делений.

По данным советских авторов, в зависимости от мас­ сы изложниц, структура чугуна ваграночной плавки мо­ жет быть перлито-ферритной, феррито-перлитной или

53

Т а б л и ц а 3

ферритной с шаровидным графитом или пластинчатой формы.

Чугун ваграночной плавки применяется иа машино­ строительных заводах и на некоторых металлургических предприятиях. На ряде металлургических предприятий отливка изложниц осуществляется из доменного чугуна первой плавки.

Из табл. 3 и 4 видно, что общее содержание углерода в чугуне для изготовления изложниц на зарубежных'за­ водах колеблется от 3,3 до 4,29%, а на отечественных предприятиях от 3,2 до 4,5%.

54

СТРУКТУРА ЧУГУНА ИЗЛОЖНИЦ ИЗ ДОМЕННОГО ЧУГУНА ПЕРВОЙ ПЛАВКИ

Изготовление изложниц из доменного чугуна первой плавки более экономично, чем из ваграночного. Действи­ тельно, при этом могут быть в отстойнике доведены до требуемых температура чугуна и химический состав.

На заводе «Запорожсталь» в литейном цехе излож-

55

ницы отливают из ваграночного чугуна и из доменного чугуна первой плавки.

Чугун из доменной печи в специальных ковшах по­ ступает в литейный цех с температурой 1240—1280° С, а разливку осуществляют при температуре 1200° С, затем чугун выдерживают и охлаждают в ковше. При длитель­ ной выдержке жидкого чугуна в ковшах-отстойниках с понижением температуры содержание углерода в чу­ гуне резко снижается (до 3,8%). Для того чтобы со­ кратить время охлаждения, в ковш с жидким чугу­ ном загружают твердый чугун, используя при этом остатки чугуна от предыдущих заливок. На Днепропет­ ровском заводе нм. Петровского с 1969 г. все изложницы отливают из доменного чугуна первой плавки. При этом в желоб в процессе выпуска добавляют дробленый до­ менный ферросилиций. Заливаемый в формы чугун со­ держит: 3,9—4,4% С; 0,8—1,4% Мп; 1,4—1,7% Si; 0,0 7 - ОД % Р; 0,02—0,05% S. Структура чугуна перлито-фер­ ритная с мелкими включениями графита.

Изучена работоспособность листовых изложниц, из­ готовленных из смеси доменного первой плавки и вагра­ ночного чугунов трех составов: 70% доменного и 30% ваграночного (I); 50% доменного н 50% ваграночного (II); 30%^доменного и 70% ваграночного (III). Химичес­ кий состав смеси колебался в пределах: 3,6—3,9% С, 1,2—1,6% Si, 0,8—1 % Mn, 0,09—0,15% Р, 0,025—0,65%

S. Показано, что изложницы, отлитые из смеси I и II, по стойкости не отличаются от изложниц, отлитых из вагра­ ночного чугуна.

Микрофотографии образцов, вырезанных из излож­ ниц, отлитых из доменного литейного чугуна первой плавки, ваграночного и смеси ваграночного и доменного передельного первой плавки чугунов представлены на рис. 31. Наиболее крупные включения графита отмеча­ ются в изложницах, отлитых из доменного литейного чу­ гуна первой плавки; несколько мельче — в изложницах из ваграночного чугуна; в изложницах, отлитых из смеси ваграночного и доменного передельного чугуна первой плавки, включения графита наиболее мелкие. Измельче­ ние графита можно объяснить эффектом модифициро­ вания.

Внутренняя поверхность этих изложниц показана на рис. 32. Видно, что при одинаковом числе наливов наибо­ лее крупную сетку разгара имеют изложницы, отлитые

56

3. В электропечь заливали порцию передельного чугу­ на первой плавки и добавляли доменный ферросилиций в твердом виде. После перегрева чугуна в электропечи его обрабатывали в автоклаве магнием пли церием. За­ тем в разливочном ковше одну пятую этого чугуна сме­ шивали с четырьмя пятыми доменного чугуна первой плавки и отливали изложницы.

4. В отстойнике находился доменный жидкий чугун первой плавки. Обработку его магнием или церием про­ водили при выпуске в струе. В отстойнике осуществлял­ ся подогрев чугуна, необходимый для модифицирования. Из этого чугуна отливали изложницы.

Во всех четырех вариантах получили положительные результаты. Стойкость мелких и средних изложниц по сравнению с изложницами из чугунов, необработанных магнием или церием, повысилась на 20—80%. Магний вводили в виде лигатур, а церий — в виде сплавов с дру­ гими редкоземельными металлами (лантанидами) и же­ лезом. Чаще применяли ферроцерий, реже — мишметалл с содержанием церия 45—55%. Использовали и комплек­ сную лигатуру — ферроцерий с магнием, содержащую 4—7% Mg (сплавы МЦМ-5, МЦМ-6 ). Применение этих

сплавов вместо магния более целесообразно, так как в

58

этом случае слабее пироэффект и меньше выделение па­ ров и газов. Хорошие результаты были получены при применении комплексной лигатуры, содержащей 0 ,2 %

Mg, 7% РЗМ, 10% Са, 60% Si.

Стоимость 1 т церия 3500 руб., его расход составля­ ет 0,45% от массы чугуна. В связи с этим себестоимость чугуна увеличивается на 40%. Применение церия взамен магния может быть экономически оправдано только при высокой стойкости изложниц. При использовании ферроцериевых лигатур можно обойтись без автоклава. При применении ферроцерия температура перегрева чугуна может быть более низкой (1300° С), чем при модифици­ ровании магнием. Ферроцерий можно поместить на дно ковша в обрезках железных труб (чтобы предотвратить всплывание). При модифицировании доменных чугунов первой плавки с малым содержанием серы расход фер­ роцерия может быть понижем до 0,42% от массы чугуна. При модифицировании ваграночного чугуна расход фер­ роцерия в зависимости от содержания серы колеблется от 0,45 до 0,50% •

Рис. 33. Микроструктура чу­ гуна изложниц, отлитых по первому варианту:

наружной поверхности. Шли­ фы нетравлепые. Х300. Уменьшение при печати Vs

59