Модифицирование металла

Модифицирование и десульфурация чугуна

В чугунолитейном производстве накоплен значительный практический опыт внепечной обработки; предложены и реализованы на практике эффективные методы и устройства для десульфурации и модифицирования жидкого чугуна (получения ЧШГ).

 

Объём производства отливок из ЧШГ от общего, %

Объём производства отливок из ЧШГ от общего, %

 

Известны способы десульфурации чугуна подачей шлаковых смесей на дно ковша, порошковых смесей и гранул через погружную фурму с одновременной продувкой нейтральным газом через днище (пористую пробку), путем введение порошковой проволоки (ПП) с различными наполнителями. Наиболее простым, экологически чистым, а также сравнительно недорогим является последний вариант с использованием в качестве наполнителя гранулированного магния с инертными (подавляющими пироэффект) добавками. Расход магния на десульфурацию чугуна при таком способе составляет 0,3-1 кг на 1 тн расплава в зависимости от исходного и требуемого содержания серы.

 

Зависимость степени десульфурации от расхода Mg в ПП от исходного содержания серы в чугуне

Зависимость степени десульфрации от расхода Mg в ПП от исходного содержания серы в чугуне

 

Для получения шаровидного графита также используют ряд способов «позднего модифицирования» (вне печи): «сэндвич-процесс», «тендши-ковер-процесс», «МДС-процесс», (модификатор в дробленном виде подается на дно ковша с последующим прикрытием их железной стружкой или плитами), модифицирование в струе защитного газа, внутриформенное модифицирование, обработка порошковой проволокой. Используют комбинированные способы получения ЧШГ. Каждый из указанных процессов имеет свои преимущества и недостатки и применяется с учетом конкретных условий производства. В последние годы все шире используется модифицирование ПП, что позволяет снизить пироэффект, увеличить «живучесть» модификатора и степень его усвоения, стабилизировать структура графита и существенно улучшить технико-экономические показатели процесса, что наглядно представлено на рис. 2 и 3. В то же время такой процесс отличается относительной простотой и точностью дозировки.

 

Зависимость стоимости десульфурации от диаметра ПП

Зависимость стоимости десульфрации от диаметра ПП

 

Для графитизирующей обработки чугуна используют наполнители из сплавов на основе ферросилиция с добавками кальция, бария, стронция, циркония и других активных материалов. Также могут использоваться композиционные материалы, представляющие собой смесь различных составляющих в соотношениях, обеспечивающих требуемые характеристики конечного продукта. Параметры проволоки, технология ввода ПП в жидкий чугун, зависят от состава, массы температуры обрабатываемого материала, а также других особенность конкретного производства: тип и емкость ковша, соотношение его высоты и диаметра, наличие шлака и возможность его удаления, время от начала обработки до заливки последней порции жидкого металла и т.п. Обычно используется проволока диаметром от 9 до 16 мм, скорость ввода ПП от 0,5 до 2 мм/с. Расход ПП со сферидизирующими наполнителями составляет приблизительно 0,5-1,5% от массы жидкого чугуна, а с графитизирующим наполнителем от 0,1 до 0,3%.

Перечень наполнителей порошковой проволоки для модифицирования и десульфурации чугуна:

  • Магний гранулированный (Mg)
  • Mg + CaCO3
  • Mg + FeSi
  • Mg + SiCa
  • Mg + Fe
  • Mg + MgO
  • Mg + FeSi + РЗМ
  • FeSiMgРЗМ
  • SiCaMgРЗМ
  • Mg + графит и др