Результат интеллектуальной деятельности: ПСЕВДОЛИГАТУРА

Изобретение относится к металлургии, а именно к модификаторам и лигатурам, используемым при производстве серого и высокопрочного чугунов.

Для модифицирования серых чугунов в настоящее время известна широкая гамма материалов, которые имеют узконаправленное действие:

- для увеличения количества графитовых включений;

- для воздействия на металлическую основу;

- для связывания газов и рафинирования расплава;

- для связывания серы и удаления неметаллических включений.

Известен в качестве модификатора серого чугуна алюминий. Влияние алюминия характеризует одинаковое действие его при присадке в ковш и в печь, и это свидетельствует о том, что алюминий в сером чугуне - слабый модификатор. Указанное подтверждается также тем, что он возможно способствует образованию междендритного графита (Н.Г. Гиршович «Кристаллизация и свойства чугуна в отливках», Машиностроение, Москва-Ленинград, 1966 г. Справочник по чугунному литью под ред. Н.Г. Гиршовича, Ленинград, Машиностроение, 1978 г.).

Также известна модифицирующая смесь по патенту на изобретение №2298047, опубл. 27.04.2007 г., бюл. №12.

Известная модифицирующая смесь используется при производстве отливок из серого чугуна и алюминиевых сплавов и содержит углекислый барий и кальцинированную соду. Данная модифицирующая смесь является близкой по совокупности существующих признаков к заявленному изобретению и выбрана заявителем в качестве ближайшего аналога.

Недостатками известной модифицирующей смеси являются невысокие физико-механические свойства получаемого металла.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение физико-механических свойств металла и расширение возможностей утилизации техногенных отходов.

Указанный технический результат достигается тем, что модификатор, содержащий углекислый барий (карбонат бария), согласно изобретению, дополнительно содержит алюминий, а углекислый барий входит в состав шлама соляных ванн закалочных баков при следующем соотношении компонентов, мас.%:

При этом модифицирующая смесь применялась в спрессованном виде, а алюминий в виде стружки - техногенного отхода.

Основные составляющие шлама соляных ванн закалочных баков: карбонат бария 36…38%; калий хлористый, натрия хлорид, магния хлорид по 10%; магния окись 0,5%.

Пример осуществления

При выпуске чугуна из печи в ковш вводятся в расплав рафинирующе-модифицирующие брикеты, состоящие из алюминия и шлама соляных ванн закалочных баков в количестве 0,2…0,3% от веса обрабатываемого расплава. Процесс обработки расплава осуществляется в ковше на 150 кг и при этом размер брикетов составляет: диаметр 80 мм, высота 30…50 мм.

Указанная модифицирующая смесь может быть использована для повышения физико-механических свойств при производстве чугуна (см. таблицу) для отливок.

Повышение содержания шлама соляных ванн закалочных баков свыше 70% ведет к увеличению неметаллических включений и повышению газонасыщенности сплава расплава и соответственно к снижению прочностных показателей отливок. Уменьшение его содержания ниже 30% ведет к нарушению соотношения с алюминием, рафинирующе-модифицирующее воздействие, ухудшает форму и укрупняет графит и зерно. При введении алюминия более 50% может появиться междендритный графит, т.е. графит худшей формы. Уменьшение его содержания ниже 30% ведет к нарушению соотношения со шламом и недостаточного количества для связывания О₂ и N₂.

При введении в расплав чугуна шлама соляных ванн закалочных баков, имеющего в своем составе в значительной доле бария карбонат и при этом магния окись, хлориды натрия, калия и магния происходит их термическое разложение с выделением газов, которые будут рафинировать расплав, а оксиды и свободные поверхностно-активные элементы (Na, K, Mg) могут быть дополнительными зародышами для графитового включения с улучшением его формы. Кроме того, натрий, калий и магний образуют сульфиды, вступая в соединение с серой, десульфурируя расплав и образующиеся сульфиды могут быть дополнительными зародышами для графита, измельчая его, а также способствуют получению компактной и шаровидной формы графита.

Таким образом, введение модифицирующего брикета, состоящего из шлака соляных ванн закалочных баков и алюминия, приведет к десульфурации и дегазации расплава, образующиеся при этом соединения служат подложками для образования графита, при этом поверхностно-активные свойства натрия, калия, магния и бария способствуют изменению и улучшению формы графита и зерна металлической основы.

Данное воздействие влечет за собой повышение физико-механических свойств чугуна для отливок при расширении возможностей утилизации технологических отходов промышленного производства.