RU2590772C1 - Способ получения алюминиевого чугуна - Google Patents
Способ получения алюминиевого чугуна Download PDFInfo
- Publication number
- RU2590772C1 RU2590772C1 RU2015113264/02A RU2015113264A RU2590772C1 RU 2590772 C1 RU2590772 C1 RU 2590772C1 RU 2015113264/02 A RU2015113264/02 A RU 2015113264/02A RU 2015113264 A RU2015113264 A RU 2015113264A RU 2590772 C1 RU2590772 C1 RU 2590772C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cast iron
- aluminum
- aluminium
- calcium
- containing material
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения алюминиевого чугуна с измельченной структурой из исходного, который используют при массовом производстве отливок. В способе осуществляют совместное расплавление исходного чугуна, кальцийсодержащего материала и алюмосодержащей лигатуры, при этом в качестве алюмосодержащей лигатуры используют быстро охлажденный ферроалюминий марки ФА-30, который добавляют в количестве, обеспечивающем содержание в готовом чугуне, мас.%: алюминия 20-25 и углерода 1,5-2,0, а кальцийсодержащий материал добавляют в количестве, обеспечивающем получение слоя покрывного шлака толщиной 3-5 мм, перед разливкой полученный расплав выдерживают при температуре 1570-1580°C в течение 5-10 минут. Изобретение позволяет получить алюминиевый чугун с улучшенными прочностными свойствами за счет измельчения его структурных составляющих. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения алюминиевого чугуна с измельченной структурой из исходного чугуна, и может быть использовано при массовом производстве отливок.
Алюминиевые чугуны обладают хорошей жаростойкостью, стойкостью к агрессивным средам, а также обладают меньшим, чем хромоникелевые стали, удельным весом. Для выплавки таких чугунов не требуется введения дорогостоящих лигатур с хромом и никелем, а в качестве шихтовых материалов, кроме собственно исходного чугуна, используется алюминиевый лом.
Известен способ получения алюминиевого чугуна с компактными включениями графита, включающий приготовление расплава чугуна с содержанием алюминия 9,8-19,7%, заливку расплава в металлическую форму, помещенную в расплав солей с температурой 950-1100°C, охлаждение расплава и изотермическое выдерживание закристаллизовавшейся отливки при температуре 950-1100°C в течение и 0,5-2,0 часов (Патент РФ №2487950, МПК C21C 1/10, опубл. 20.07.2013).
Недостатком способа является сложность его осуществления, обусловленная наличием соляной ванны и необходимостью поддержки в ней стабильной температуры в течение значительного времени выдержки.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является способ получения алюминиевого чугуна с компактными формами графита, включающий обработку расплава чугуна смесью алюминия, магнийсодержащего модификатора и криолита с соотношением криолита и алюминия в смеси (0,5-2,5):10, при этом в качестве алюминия используют гранулированный алюминий марки АВ 97 (ГОСТ 295-79), а в качестве модификатора - лигатуру ЖКМК-6 (Авт. св. РФ №1211299, МПК C21C 1/00, опубл. 15.02.1986).
Недостатками известного способа являются недостаточно высокое качество получаемого чугуна, обусловленное его повышенной твердостью и хрупкостью, использование дорогостоящих магнийсодержащего модификатора и криолита, а также сложность процесса, из-за необходимости использования в литейной форме реакционной камеры.
Техническим результатом заявляемого изобретения является получение чугуна с улучшенными прочностными свойствами, что достигается за счет измельчения его структурных составляющих.
Указанный результат достигается тем, что в способе получения алюминиевого чугуна, включающем расплавление исходного чугуна с добавлением алюмосодержащей лигатуры и кальцийсодержащего материала, согласно изобретению осуществляют совместное расплавление исходного чугуна, кальцийсодержащего материала и алюмосодержащей лигатуры, при этом в качестве алюмосодержащей лигатуры используют быстро охлажденный ферроалюминий марки ФА-30, который добавляют в количестве, обеспечивающем содержание в готовом чугуне, мас. %: алюминия - 20-25 и углерода - 1,5-2,0, а кальцийсодержащий материал добавляют в количестве, обеспечивающем получение слоя покрывного шлака толщиной 3-5 мм, перед разливкой полученный расплав выдерживают при температуре 1570-1580°C в течение 5-10 минут. При этом быстро охлажденный ферроалюминий марки ФА-30 получают охлаждением его со скоростью 1650°C/мин, а в качестве кальцийсодержащего материала используют смесь оксида и фторида кальция.
Совместное расплавление чугуна, кальцийсодержащего материала и быстро охлажденной алюмосодержащей лигатуры позволяет получить измельченную плотную и однородную микроструктуру чугуна и соответственно улучшить его прочностные свойства за счет снижения твердости. При этом наибольший эффект достигается при использовании в качестве быстро охлажденной алюмосодержащей лигатуры ферроалюминия марки ФА-30, охлажденного со скоростью 1650°C/мин и добавленного в количестве, обеспечивающем содержание в готовом чугуне, мас. %: алюминия - 20-25 и углерода - 1,5-2,0.
При использовании алюмосодержащей лигатуры, охлажденной со скоростью менее 1650°C/мин, микроструктура алюминиевого чугуна не получается плотной и однородной, а измельчения структурных составляющих не происходит, что не улучшает прочностные свойства алюминиевого чугуна.
Использование ферроалюминия марки ФА-30, полученного охлаждением со скоростью ниже 1650°C/мин, не позволяет получить алюминиевый чугун с измененными структурными составляющими. Наибольший эффект достигается при использовании ферроалюминия марки ФА-30, полученного охлаждением со скоростью 1650°C/мин. Повышение скорости охлаждения выше 1650°C/мин не рационально из-за технической сложности. При кристаллизации слитка выделившийся двойной карбид Fe3AlCx обуславливает формирование структуры и служебные свойства содержащего его металла. В зависимости от содержания в металле углерода он имеет довольно высокую микротвердость - от 680 до 760 HV25. Измерения твердости двойного карбида в сплавах, полученных при использовании быстро охлажденного ФА-30, показали, что в них выделения двойного карбида имеют более низкую микротвердость (не более 550HV25) по сравнению с исходным чугуном. Микротвердость матрицы (FeAl) также снижается с 300-410HV25 до 280-300HV25. Сплавление исходного чугуна с быстро охлажденным ФА-30 способствует не только снижению твердости, но и уменьшению размера (измельчению) его структурных составляющих.
На рисунке 1 показано, как меняется количество двойного карбида Fe3AlCx в алюминиевом чугуне в зависимости от вида вводимой в него алюмосодержащей легирующей добавки в виде чистого алюминия и ФА-30, полученной с разной скоростью охлаждения. При использовании быстро охлажденной лигатуры ФА-30 количество карбидной фазы в алюминиевом чугуне наименьшее в сравнении с вариантами сплавления исходного чугуна с чистым алюминием и медленно охлажденной лигатурой ФА-30, что способствует снижению его твердости.
I вариант - чугун+Al (ЧДА);
II вариант - чугун+ФА30 (медленно охлажденный);
III вариант - чугун+ФА30 (быстро охлажденный).
Добавление кальцийсодержащего материала в количестве, обеспечивающем получение слоя покрывного шлака толщиной 3-5 мм, предотвращает взаимодействие расплава алюминиевого чугуна с воздухом атмосферы, существенно снижая угар алюминия.
При получении слоя покрывного шлака толщиной менее 3 мм полного покрытия расплавленного металла не происходит, что приводит к повышенному угару алюминия. Получение слоя покрывного шлака толщиной более 5 мм экономически нецелесообразно. Использование в качестве кальцийсодержащего материала извести и плавикового шпата позволяет получить легкоплавкий жидкоподвижный шлак, который образуется непосредственно после расплавления алюмосодержащей составляющей части шихты и предотвращает взаимодействие расплава алюминиевого чугуна с воздухом атмосферы и снижает угар алюминия.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Расплав алюминиевого чугуна получают в основной индукционной печи. В завалку в печь дается исходный чугун, ферроалюминий марки ФА-30, полученный со скоростью охлаждения 1650°C/мин, в количестве, необходимом для получения в конечном металле 20-25% Al и 1,5-2,0% C, и шлаковые составляющие на основе CaO и CaF2 в определенном соотношении и в количестве, необходимом для создания покрывного шлака толщиной 3-5 мм. После расплавления шихтовых составляющих производится изотермическая выдержка расплава при температуре 1570-1580°C в течение 5-10 мин. При изотермической выдержке ниже температуры 1570°C и менее 5 мин расплав не достигает гомогенного состояния. Изотермическая выдержка расплава металла выше температуры 1580°C и более 10 мин экономически нерациональна. После отключения печи расплав металла разливают в песчаную форму с отсечкой покрывного шлака и получают алюминиевый чугун, близкий по химическому составу к алюминиевому чугуну марки ЧЮ - 22 Ш.
Заявленный способ испытан в лабораторных условиях.
Пример 1.
Получение алюминиевого чугуна, легированного быстро охлажденным ферроалюминием ФА-30, проводилось на среднечастотной индукционной печи мощностью 16 кВт и емкостью тигля около 10 кг по весу металла. Шихта состояла из 0,87 кг серого чугуна, 2,7 кг быстро охлажденного ФА-30 и 0,14 кг смеси извести и плавикового шпата. После расплавления шихтовых составляющих производилась доводка расплава до температуры 1570°C, изотермическая выдержка металла в течение 7 мин и последующий выпуск полученного расплава. Разливка производилась в песчаную форму в виде пластины размером 15×150×200 мм. Полученный алюминиевый чугун близок по составу к алюминиевому чугуну марки ЧЮ22Ш. Химические составы чугунов и алюмосодержащей быстро охлажденной лигатуры ФА-30 приведены в табл.1.
Микроструктура алюминиевого чугуна, легированного медленно охлажденным ФА-30, приведена на рисунке 2. Микроструктура алюминиевого чугуна, легированного быстро охлажденным ФА-30, приведена на рисунке 3.
При сопоставлении микроструктур, приведенных на рисунках 2 и 3, видно, что микроструктура алюминиевого чугуна, полученного с использованием быстро охлажденного ФА-30, мельче, что проявляется в снижении его твердости с 350-390 НВ (ЧЮ-22Ш) до 220-250 НВ (полученный алюминиевый чугун).
Claims (3)
1. Способ получения алюминиевого чугуна, включающий расплавление исходного чугуна с добавлением алюмосодержащей лигатуры и кальцийсодержащего материала и разливку полученного расплава, отличающийся тем, что осуществляют совместное расплавление исходного чугуна, кальцийсодержащего материала и алюмосодержащей лигатуры, при этом в качестве алюмосодержащей лигатуры используют быстро охлажденный ферроалюминий марки ФА-30, который добавляют в количестве, обеспечивающем содержание в готовом чугуне, мас.%: алюминия 20-25 и углерода 1,5-2,0, а кальцийсодержащий материал добавляют в количестве, обеспечивающем получение слоя покрывного шлака толщиной 3-5 мм, причем перед разливкой полученный расплав выдерживают при температуре 1570-1580°C в течение 5-10 минут.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что быстро охлажденный ферроалюминий марки ФА-30 получают охлаждением расплава со скоростью 1650°C/мин.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве кальцийсодержащего материала используют смесь оксида и фторида кальция.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015113264/02A RU2590772C1 (ru) | 2015-04-09 | 2015-04-09 | Способ получения алюминиевого чугуна |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015113264/02A RU2590772C1 (ru) | 2015-04-09 | 2015-04-09 | Способ получения алюминиевого чугуна |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2590772C1 true RU2590772C1 (ru) | 2016-07-10 |
Family
ID=56372111
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015113264/02A RU2590772C1 (ru) | 2015-04-09 | 2015-04-09 | Способ получения алюминиевого чугуна |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2590772C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2754626C1 (ru) * | 2020-11-25 | 2021-09-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) | Способ получения жаростойкого низкоуглеродистого железоалюминиевого сплава |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1263043B (de) * | 1959-04-17 | 1968-03-14 | Ct Tech Des Ind De La Fonderie | Verfahren zur Einbringung verschiedener Elemente, insbesondere von Kohlenstoff, in eine Metallschmelze |
SU1211299A1 (ru) * | 1984-04-23 | 1986-02-15 | Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.М.И.Калинина | Способ получени алюминиевого чугуна с компактным графитом |
RU2201967C2 (ru) * | 2001-03-26 | 2003-04-10 | ОАО "Камский литейный завод" | Способ получения чугуна с компактными включениями графита |
RU2487950C1 (ru) * | 2012-04-13 | 2013-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камская государственная инженерно-экономическая академия" (ИНЭКА) | Способ получения алюминиевого чугуна с компактными включениями графита |
-
2015
- 2015-04-09 RU RU2015113264/02A patent/RU2590772C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1263043B (de) * | 1959-04-17 | 1968-03-14 | Ct Tech Des Ind De La Fonderie | Verfahren zur Einbringung verschiedener Elemente, insbesondere von Kohlenstoff, in eine Metallschmelze |
SU1211299A1 (ru) * | 1984-04-23 | 1986-02-15 | Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.М.И.Калинина | Способ получени алюминиевого чугуна с компактным графитом |
RU2201967C2 (ru) * | 2001-03-26 | 2003-04-10 | ОАО "Камский литейный завод" | Способ получения чугуна с компактными включениями графита |
RU2487950C1 (ru) * | 2012-04-13 | 2013-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камская государственная инженерно-экономическая академия" (ИНЭКА) | Способ получения алюминиевого чугуна с компактными включениями графита |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2754626C1 (ru) * | 2020-11-25 | 2021-09-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) | Способ получения жаростойкого низкоуглеродистого железоалюминиевого сплава |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU1813113C (ru) | Модификатор дл чугуна | |
EP3443130B1 (en) | Gray cast iron inoculant | |
US20240093337A1 (en) | Non-magnesium process to produce compacted graphite iron (cgi) | |
US2750284A (en) | Process for producing nodular graphite iron | |
US4121924A (en) | Alloy for rare earth treatment of molten metals and method | |
Borse et al. | Review on grey cast iron inoculation | |
RU2590772C1 (ru) | Способ получения алюминиевого чугуна | |
RU2376101C1 (ru) | Комплексная экзотермическая смесь | |
Guzik et al. | The method of inoculation of high-quality grey cast iron intended for massive castings for bottom and distance plates as well counterweights manufactured as vertical castings | |
KR102539284B1 (ko) | 내가스 결함성에 우수한 구상흑연주철 | |
JP2007327083A (ja) | 球状黒鉛鋳鉄及びその製造方法 | |
RU2529148C1 (ru) | Лигатура для производства отливок из серого чугуна | |
CN109468427A (zh) | 一种铸铁用预处理剂及其制备方法 | |
US4363658A (en) | Process for combined production of metal alloys and zirconium corundum | |
Kopyciński et al. | The influence of iron powder and disintegrated steel scrap additives on the solidification of cast iron | |
RU2436860C1 (ru) | Лигатура для модифицирования и легирования сплавов | |
RU2277589C2 (ru) | Способ получения модифицирующей лигатуры для чугуна | |
RU2657681C1 (ru) | Способ получения алюминиевого сплава, легированного кремнием | |
JP2011074414A (ja) | 黒鉛球状化剤、及び鉄溶湯の黒鉛球状化処理方法 | |
RU2177041C1 (ru) | Способ получения серого чугуна | |
SU1723172A1 (ru) | Модификатор дл чугуна | |
RU2495133C2 (ru) | Способ производства высокопрочных чугунов с шаровидным или вермикулярным графитом на основе наноструктурированного науглероживателя | |
JP2689837B2 (ja) | 黒鉛球状化処理合金 | |
SU1392136A1 (ru) | Модификатор | |
UA121059C2 (uk) | Спосіб лиття прокатних валків з чавуну з вермикулярним графітом |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210410 |