Десульфурация, модифицирование и инокулирование чугуна порошковой проволокой при производстве прокатных валков из чугуна с шаровидным графитом

Авторы статьи

Малько С. И., Исхаков А. Ф., Пащенко С. В., Невьянев А. И., Радченко Ю. А. (ЗАО «Ферросплав»)

Цыбров С. В., Авдиенко А. В., Женин Е. В. (ЗАО «МРК» г. Магнитогорск)

Чугун с шаровидным графитом (сокращенно ЧШГ) — это железо-углеродный материал, в котором присутствующий углерод практически полностью представлен в виде графита шаровидной формы.

ЧШГ обладает комплексом физико-механических, технологических и эксплуатационных свойств, что выгодно отличает его от других конструкционных материалов: от стали – лучшей износостойкостью и антифрикционностью, более высокой коррозионной стойкостью и лучшей обрабатываемостью резанием; от чугуна с пластинчатым графитом (ЧПГ) – большей прочностью и пластичностью.

Структура ЧШГ – графит преимущественно шаровидной формы и металлическая основа: ферритная, перлитная, феррито-перлитная и бейнитная.

В настоящее время в цехе изложниц ЗАО «МРК» освоено производство листопрокатных и сортопрокатных валков статическим и центробежным способом из чугунов с рабочим слоем исполнения «индефинит», «высокий хром» и др. и сердцевиной из чугуна с шаровидным графитом. Все типы производимых валков успешно эксплуатируются на предприятиях: ОАО «ММК», ОАО «НЛМК» и ОАО «Северсталь».

По существующей в цехе технологии модифицирование чугуна производится «сэндвич-процессом»: кремний-магниевые и никель-магниевые лигатуры подаются на дно ковша перед выпуском жидкого чугуна из печи.

Для стабилизации процесса получения ЧШГ, увеличения степени усвоения магния (Mg), уменьшения пироэффекта, улучшения экологических условий, а так же уменьшения себестоимости продукции в цехе изложниц ЗАО «МРК» научно-внедренческим центром ЗАО «Ферросплав» (г.Челябинск) проводится научно-исследовательская работа по десульфурации, модифицированию и инокулированию жидкого чугуна порошковой проволокой (ПП) производства ЗАО «Ферросплав» с магниевым и ферросиликобариевым наполнителями.

Модифицирующую и десульфурирующую обработки чугуна осуществляли двумя видами ПП, содержащими 18- и 30% Mg с расходом 0,5…2,0 кг магния на тонну чугуна.

Инокулирующую обработку жидкого модифицированного чугуна осуществляли ПП с ферросиликобарием ФС65Ба4 с расходом 1,5…4,0 кг проволоки на тонну расплав. Проведение подобной обработки нейтрализует процесс формирования карбидов при кристаллизации, улучшает форму графита, повышает количество включений глобулярного графита, увеличивает «живучесть» сфероидизированного расплава и т.д.

Масса обработанного жидкого чугуна находилась в пределах от 11 до 16 тонн.

Некоторые технологические параметры обработки ряда проведенных плавок представлены в табл. 1. Здесь же приведены данные по степени десульфурации чугуна и усвоению магния.

 

Таблица 1. Технологические параметры проведенных экспериментальных плавок

Наименование параметра Плавка №   1 Плавка №   2 Плавка №   3
Масса обрабатываемого металла, т 11 16 16
Температура перед скачиванием шлака, о С 1480 1480 1490
Температура после скачивания шлака, о С 1460 1475 1470
Суммарное время обработки ПП, мин 24,5 31,2 30,25
Температура металла после обработки, о С 1 3 94 1392 1408
Общее падение температуры при обработке ПП, о С 66 83 62
Степень десульфурации,% 36 36 45
Усвоение Mg, % 20 24 21

 

Следует отметить, что проведение модифицирующей и инокулирующей обработок с использованием порошковой проволоки существенно снижает пироэффект от введения магния и улучшает экологическую ситуацию в цехе.

При переходе на использование порошковой проволоки с 30% Mg по сравнению с 18% магниевым наполнителем увеличение пироэффекта практически не наблюдалось.

Химический состав чугуна по основным элементам до и после обработки представлен в табл. 2.

 

Таблица 2. Химический состав проведенных экспериментальных плавок

№   плавки

№   1 до обработки №   1 после обработки №   2 до обработки №   2 после обработки №   3 до обработки №   3 после обработки

Результаты анализа, % масс.

C 3, 26 3,19 3,27 3,12 2,74 2,70
Si 1,65 2,36 1,80 2,64 2,0 2,48
P 0,055 0,058 0,054 0,058 0,039 0,043
S 0,011 0,007 0,014 0,009 0,011 0,006
Mg 0,001 0,045 0,001 0,048 0,001 0,042

В таблице 3 представлены результаты исследования микроструктуры чугуна полученного на плавке №   1 чугуна металлографическим методом анализа (гост 3443-87) на микроскопе «Axiovert 40».

 

Таблица 3. Структура чугуна после экспериментальной обработки

Шкала Микроструктура
Графит
2А, Б, -
3А, Б, В, Г ШГф4, ШГд25, Шгр2, ШГ4
Структура металлической основы
5 Пт1
Цементит
10А Ц (29,4 28,6 31,9 30,4 29,9 27,2) Ср. 29,6
10Б Цп 13000

 

Листопрокатные валки, изготовленные с использованием ПП, успешно прошли промышленные испытания в 2006 г. и сегодня находятся в промышленной эксплуатации на листопрокатных станах ОАО «ММК», осваивается промышленное производство сортопрокатных валков для ОАО «ММК». В текущем промышленном цикле находятся новые заказы для листопрокатных станов ОАО «НЛМК» и ОАО «Северсталь».

Таким образом, предложенная технология, предусматривающая применение порошковой проволоки с магниевым и ферросиликобариевым наполнителями, обеспечивает десульфурирующий, модифицирующий и инокулирующий эффекты, позволяет стабилизировать технологию получения ЧШГ, существенно улучшить экологическую обстановку в цехе и, за счет отказа от дорогостоящий никельмагниевых модификаторов, значительно снизить себестоимость выпускаемой на ЗАО МРК продукции.

2102 просмотра.