RU2074894C1 - Method to produce high-strength pig-iron with ball-shaped graphite - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy, production of mainly high-strength pig-irons with ball-shaped graphite using molten bath modification in particular. SUBSTANCE: pig-iron is treated in ladle with mixture based on grainy ferrosilicon, that has 5 - 8 mass % of granulated magnesium, and is placed in pocket in ladle bottom and uniformly covered by coating layer, that is base on grainy ferrosilicon mixture with 1 - 2 mass % of granulated magnesium. EFFECT: improved quality of high-strength pig-iron with ball-shaped graphite.

Description

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения чугуна с шаровидным графитом путем модифицирования расплава. The invention relates to the field of metallurgy, in particular to methods for producing spheroidal graphite iron by modifying the melt.

Известны различные способы получения чугуна с шаровидным графитом путем введения модификаторов. Чаще всего применяют способы ковшевой обработки с использованием лигатур, содержащих магний или металлический магний в смеси с различными инокулирующими и шлакующими добавками, которые помещают на дно ковша перед заполнением жидким чугуном или вводят в ковш с чугуном сверху. Various methods are known for producing spheroidal cast iron by introducing modifiers. Most often, ladle processing methods are used using ligatures containing magnesium or metallic magnesium mixed with various inoculating and slag additives, which are placed on the bottom of the ladle before filling with molten iron or introduced into the ladle with cast iron on top.

Известен способ получения чугуна с шаровидным графитом, включающий введение в ковш модифицирующей смеси в количестве 1-4% имеющей в своем составе магнийсодержащую добавку и флюсующую добавку в соотношении от 1:1 до 1:4 [1]
Известны также способы, по которым модификатор, содержащий гранулированный магний, ферросилиций и др. компоненты, вводят в расплав в виде брикета [2] опускают в расплав в виде блока [3]
Известен также способ производства чугуна с шаровидным графитом, согласно которому в расплав последовательно вводят магний и ферросилиций [4]
Известен способ получения чугуна с шаровидным графитом путем введения сфероидизирующего модификатора (Mg 17% Cl 0,5-1% Ni 81,5%) и графитизирующих добавок (FeSi и SiCa) на дно ковша под двухслойной засыпкой из легирующего металла и очищенной стружки ВЧШГ [5]
При вводе в ковш смесей, брикетов, блоков, содержащих магнийсодержащие компоненты или магний металлический, усвоение магния низкое и нестабильное из-за интенсивного испарения магния при взаимодействии с жидким чугуном. И даже двухслойное покрытие не устраняет этот недостаток.A known method of producing cast iron with spherical graphite, comprising introducing into the ladle a modifying mixture in an amount of 1-4% containing a magnesium-containing additive and a fluxing additive in a ratio of 1: 1 to 1: 4 [1]
Also known are methods in which a modifier containing granular magnesium, ferrosilicon and other components is introduced into the melt in the form of a briquette [2] and lowered into the melt in the form of a block [3]
There is also known a method for the production of nodular cast iron, according to which magnesium and ferrosilicon are successively introduced into the melt [4]
A known method of producing cast iron with spherical graphite by introducing a spheroidizing modifier (Mg 17% Cl 0.5-1% Ni 81.5%) and graphitizing additives (FeSi and SiCa) on the bottom of the bucket under a two-layer backfill of alloy metal and cleaned chip VChShG [ 5]
When mixtures, briquettes, blocks containing magnesium-containing components or metallic magnesium are introduced into the bucket, the absorption of magnesium is low and unstable due to the intense evaporation of magnesium when interacting with molten iron. And even a two-layer coating does not eliminate this drawback.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения высокопрочного чугуна [6] По этому способу перед заливкой чугуна в ковш в углубление на дне ковша вводят смесь из гранулированного магния и гранулированного ферросилиция ФС65Га4 в соотношении 1:(10-15), что соответствует содержанию магния в смеси 6,7-10% Количество вводимой смеси определяют из расчета ввода в чугун Mg 0,04-0,1% Сверху на смесь засыпают покровный слой чугунной стружки в количестве 0,05-0,1% от массы чугуна. Closest to the claimed is a method of producing high-strength cast iron [6] According to this method, before pouring cast iron into the bucket, a mixture of granular magnesium and granular ferrosilicon FS65Ga4 is introduced in the ratio 1: (10-15), which corresponds to the magnesium content in the mixture 6.7-10% The amount of input mixture is determined from the calculation of Mg 0.04-0.1% input into cast iron. A coating layer of cast-iron shavings is poured on top of the mixture in an amount of 0.05-0.1% by weight of cast iron.

Недостаток этого способа в том, что слой стружки (масса его 1:40 -1:20 от массы смеси) быстро растворяется жидким чугуном, и далее смесь с высоким содержанием магния начинает бурно реагировать с чугуном, частично всплывая и окисляясь на поверхности расплава. В результате усиливается выделение дыма в атмосферу. Но, что самое главное имеет место повышенная потеря магния, увеличение его расхода на обработку чугуна, нестабильность остаточного содержания магния в чугуне. The disadvantage of this method is that the chip layer (its mass is 1:40 -1: 20 by weight of the mixture) quickly dissolves with cast iron, and then the mixture with a high magnesium content begins to react violently with cast iron, partially floating up and oxidizing on the surface of the melt. As a result, the emission of smoke into the atmosphere increases. But, most importantly, there is an increased loss of magnesium, an increase in its consumption for cast iron processing, and instability of the residual magnesium content in cast iron.

Задачей изобретения является изыскание способа получения высокопрочного чугуна обработкой в ковше смесями, содержащими гранулированный магний, при котором процесс испарения магния протекал бы более спокойно. Техническим результатом решения данной задачи является повышение усвоения магния и уменьшение его потерь, сокращение расхода магния, стабилизация содержания магния в чугуне, улучшение экологии. The objective of the invention is to find a method for producing ductile iron by processing in a ladle with mixtures containing granular magnesium, in which the evaporation of magnesium would proceed more calmly. The technical result of solving this problem is to increase the absorption of magnesium and reduce its losses, reduce the consumption of magnesium, stabilize the magnesium content in cast iron, and improve the environment.

Предлагаемый способ заключается в том, что чугун обрабатывают в ковше модифицирующей смесью на основе ферросилиция, содержащей 5-8 мас. (гранулированного магния, помещенной в карман днища ковша и равномерно покрытой покровным слоем, при этом в качестве покровного слоя использована смесь на основе ферросилиция, содержащая гранулированный магний в количестве 1-2 мас
При заливке в ковш с модифицирующей и покровной смесью чугун вступает в контакт с покровной смесью. Благодаря тому, что количество магния в смеси не велико и гранулы его равномерно распределены в массе смеси, испарение магния идет плавно, мелкие пузырьки его паров, проходя через чугун, растворяются в чугуне, и частично расходуются на обессеривание, а частично на предварительное модифицирование. Это позволяет использовать чугун с более высокой серой. Когда слой покровной смеси растворен в чугуне, начинается взаимодействие чугуна с модифицирующей смесью.The proposed method consists in the fact that cast iron is treated in a ladle with a modifying mixture based on ferrosilicon containing 5-8 wt. (granular magnesium, placed in the pocket of the bottom of the bucket and evenly covered with a cover layer, with a mixture based on ferrosilicon containing granular magnesium in an amount of 1-2 wt.
When pouring into a bucket with a modifying and coating mixture, cast iron comes into contact with the coating mixture. Due to the fact that the amount of magnesium in the mixture is not large and its granules are evenly distributed in the mass of the mixture, the evaporation of magnesium proceeds smoothly, small bubbles of its vapor passing through the cast iron dissolve in cast iron, and are partially spent on desulfurization, and partly on preliminary modification. This allows the use of cast iron with higher sulfur. When the layer of the coating mixture is dissolved in cast iron, the interaction of cast iron with the modifying mixture begins.

Соотношение количества смеси в покровном слое и в модифицирующей смеси таково, что после растворения покровного слоя ковш заполнен чугуном не менее, чем наполовину. Благодаря этому испарение магния из модифицирующей смеси идет под давлением столба жидкого чугуна и протекает спокойно, в результате чего усвоение магния чугуном повышается, уменьшаются потери и общий расход магния для получения требуемого содержания магния в чугуне; стабилизируется содержание магния в чугуне. The ratio of the amount of mixture in the coating layer and in the modifying mixture is such that after dissolution of the coating layer, the bucket is filled with cast iron no less than half. Due to this, the evaporation of magnesium from the modifying mixture proceeds under the pressure of a column of molten iron and proceeds calmly, as a result of which the absorption of magnesium by cast iron increases, losses and the total consumption of magnesium are reduced to obtain the required magnesium content in cast iron; the magnesium content in cast iron is stabilized.

Модифицирующая смесь состоит из зернового ферросилиция (Si 60-80%), размер зерен 0,5-3 мм) и гранулированного магния (размер гранул 0,5-3 мм) в количестве 5-8 мас. от смеси. The modifying mixture consists of grain ferrosilicon (Si 60-80%), grain size 0.5-3 mm) and granular magnesium (granule size 0.5-3 mm) in an amount of 5-8 wt. from the mixture.

Проведены испытания прелагаемого и известного способов получения высокопрочного чугуна. В качестве модифицирующей смеси использовали смесь гранулированного магния марки МГП-3 с размером гранул 0,5-3 мм и зернового ферросилиция ФС75 с размером зерен 0,5-3 мм, (в известном способе -ФС65Ба4). Tests of the proposed and known methods for producing ductile iron have been performed. As a modifying mixture used a mixture of granular magnesium brand MGP-3 with a grain size of 0.5-3 mm and grain ferrosilicon FS75 with a grain size of 0.5-3 mm (in the known method, FS65Ba4).

В качестве покровного слоя применяли смесь зернового ферросилиция ФС75 и гранулированного магния, содержащую Mg 1-2% мас. При осуществлении известного способа покровный слой состоял только из токарной чугунной стружки. Количество модифицирующей смеси и покровной смеси в предлагаемом способе определены по формуле:

при этом с модифицирующей смесью вводили Mg 0,09% (% Mg вводимый 0,09%), а с покровной смесью вводили Mg 0,01%) Mg вводимый 0,01%). То есть в обоих способах вводилось в чугун одинаковое количество магния 0,1% только в заявляемом Mg 0,09% c модифицирующей и Mg 0,01% с покровной смесью, а в известном Mg 0,1 с модифицирующей смесью. Модифицирующий и покровный материал вводили последовательно в карман в днище ковша перед заливкой чугуна. Чугун выплавляли в дуговой электропечи. При реализации известного способа в расплав в печи перед выпуском вводили 0,2% лигатуры РЗМ ФС30РЗМ30. Химический состав выплавляемого чугуна, мас. C 3,5-3,7, Si 1,5-1,7, Mn 0,35-0,45 S 0,025, температура при выпуске 1480^o-1490^oC.As the coating layer, a mixture of grain ferrosilicon FS75 and granular magnesium containing Mg 1-2% by weight was used. In the implementation of the known method, the cover layer consisted only of turning cast iron chips. The amount of modifying mixture and coating mixture in the proposed method are determined by the formula:

in this case, Mg 0.09% (% Mg introduced 0.09%) was introduced with the modifying mixture, and Mg 0.01% was introduced with the coating mixture Mg 0.01% entered)). That is, in both methods the same amount of magnesium 0.1% was introduced into cast iron only in the claimed Mg 0.09% with modifying and Mg 0.01% with the coating mixture, and in the known Mg 0.1 with the modifying mixture. Modifying and coating material was introduced sequentially into a pocket in the bottom of the ladle before casting. Cast iron was smelted in an electric arc furnace. When implementing the known method, 0.2% of the alloy of REM FS30RZM30 was introduced into the melt in the furnace before release. The chemical composition of cast iron, wt. C 3.5-3.7, Si 1.5-1.7, Mn 0.35-0.45 S 0.025, exhaust temperature 1480 ^° -1490 ^° C.

В табл. 1 приведены конкретные примеры осуществления предлагаемого (1-3) и известного способов (4). Для оценки эффективности обессеривающей роли покровного слоя предлагаемого способа после заполнения ковша наполовину отбирали пробу для определения содержания серы. Для оценки усвоения магния и стабильности остаточного содержания магния после заполнения ковша чугуном скачивали шлак и заливали пробу для анализа магния. In the table. 1 shows specific examples of the implementation of the proposed (1-3) and known methods (4). To assess the effectiveness of the desulfurizing role of the coating layer of the proposed method, after filling the ladle by half, a sample was taken to determine the sulfur content. To assess the absorption of magnesium and the stability of the residual magnesium content after filling the ladle with cast iron, slag was downloaded and a sample was added for analysis of magnesium.

Результаты испытаний приведены в табл. 2. The test results are given in table. 2.

Из данных табл.2 видно, что при оптимальном содержании магния в модифицирующем и покровном слое, усвоение магния находится в пределах 50-53% по сравнению с 43-48% в известном процессе. From the data of Table 2 it can be seen that with an optimal magnesium content in the modifying and coating layer, the absorption of magnesium is in the range of 50-53% compared with 43-48% in the known process.

Стабильность усвоения магния также выше при предлагаемом способе обработки чугуна; колебания магния 0,002 -0,003% по сравнению с 0,005% при известном способе. The stability of assimilation of magnesium is also higher with the proposed method for processing cast iron; fluctuations in magnesium of 0.002 -0.003% compared with 0.005% with the known method.

При исходном содержании серы в чугуне 0,025% предлагаемый способ обеспечил обессеривание при взаимодействии чугуна с покровным слоем на 0,007-0,009% (на момент взятия пробы), что свидетельствует об эффективном обессеривающем действии покровной смеси. With the initial sulfur content in pig iron of 0.025%, the proposed method provided desulphurization during the interaction of cast iron with the coating layer by 0.007-0.009% (at the time of sampling), which indicates the effective desulfurizing effect of the coating mixture.

Claims (1)

Способ получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, включающий обработку чугуна в ковше модифицирующей смесью на основе ферросилиция, содержащей 5 8 мас. гранулированого магния, помещенной в карман днища ковша и равномерно покрытой покровным слоем, отличающийся тем, что в качестве покровного слоя используют смесь на основе ферросилиция, содержащую 1 2 мас. гранулированного магния. A method of producing high-strength nodular cast iron, comprising treating cast iron in a ladle with a modifying mixture based on ferrosilicon containing 5 to 8 wt. granular magnesium, placed in the pocket of the bottom of the bucket and evenly covered with a cover layer, characterized in that as the cover layer use a mixture based on ferrosilicon containing 1 to 2 wt. granular magnesium.

Images