×
12.01.2017
217.015.60aa

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВОГО ЧУГУНА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: 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.
Реферат Свернуть Развернуть

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).


СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВОГО ЧУГУНА
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВОГО ЧУГУНА
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВОГО ЧУГУНА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 41-50 из 70.
29.12.2017
№217.015.f8d3

Способ получения порошка карбида

Изобретение может быть использовано в химической, металлургической и инструментальной отраслях промышленности при изготовлении износостойких сплавов, катализаторов. Порошок карбида получают в изотермических условиях в атмосфере инертного газа в ионном расплаве на основе галогенидов щелочных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002639797
Дата охранного документа: 22.12.2017
19.01.2018
№218.015.ff88

Способ получения композиционного порошкового материала плакированием

Изобретение относится к получению композиционного порошкового материала плакированием. Способ включает смешивание плакируемого порошка железа и плакирующего порошка алюминия и низкочастотную термомеханическую обработку полученной смеси. Низкочастотную термомеханическую обработку смеси ведут при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629416
Дата охранного документа: 29.08.2017
19.01.2018
№218.015.ffe8

Способ переработки отходов сталеплавильного производства с получением портландцементного клинкера и чугуна

Изобретение относится к комплексному использованию сырья в металлургической промышленности и может быть использовано для переработки отходов сталеплавильного производства. Исходную шихту, состоящую из отработавшего шлака электросталеплавильных печей или кислородных конвертеров, отработавшего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629424
Дата охранного документа: 29.08.2017
19.01.2018
№218.016.0958

Способ получения окатышей

Изобретение относится к металлургии черных металлов, в частности к получению безобжиговых окатышей из материалов, добавляемых в сталеплавильный шлак для повышения его рафинировочных свойств. Способ включает приготовление массы из магнезиальных материалов и вяжущего, формирование, последующую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631771
Дата охранного документа: 26.09.2017
11.06.2018
№218.016.615c

Шихта для восстановительно-сульфидирующей плавки окисленных никелевых руд

Изобретение относится к восстановительно-сульфидирующей плавке окисленных никелевых руд на штейн в шахтных или руднотермических печах. Шихта для восстановительно-сульфидирующей плавки окисленных никелевых руд содержит 10,8-12,9 мас.% известняка, 2,7-3,2 мас.% кокса, 19,4-32,4 мас.% сульфидной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002657267
Дата охранного документа: 09.06.2018
01.07.2018
№218.016.6995

Способ получения сложного оксида тулия и железа tmfeoδ

Изобретение относится к технологии получения сложных оксидов и может быть использовано для создания многофункциональных устройств в микроэлектронике. Способ получения сложного оксида тулия и железа TmFeO включает приготовление смеси из оксида железа(III) и оксида тулия(III) и ее обжиг. Исходные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002659250
Дата охранного документа: 29.06.2018
08.07.2018
№218.016.6e4c

Способ переработки германийсодержащих материалов

Изобретение относится к переработке германийсодержащих отходов оптического волокна. Отходы германийсодержащего оптического волокна подвергают совместному сжиганию с германийсодержащим углем. Полученный шлак совместного сжигания угля и отходов оптического волокна перерабатывают на германиевый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002660444
Дата охранного документа: 06.07.2018
10.07.2018
№218.016.6f0a

Способ циркуляционного вакуумирования металлического расплава

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при внепечной обработке металла циркуляционным вакуумированием. В способе осуществляют создание глубокого разрежения в вакуумной камере, заполнение ее металлом через всасывающий патрубок и ввод инертного газа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002660720
Дата охранного документа: 09.07.2018
13.07.2018
№218.016.70c9

Способ электрохимического получения порошков боридов металлов (варианты)

Изобретение относится к способу получения нано- или микроразмерных порошков боридов металлов путем высокотемпературного электрохимического синтеза в ионном расплаве без электролиза. Получают ионный расплав путем загрузки в тигель герметичного электролизера электролита, содержащего соль металла...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002661164
Дата охранного документа: 12.07.2018
13.12.2018
№218.016.a629

Способ переработки сульфатных никельсодержащих растворов

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для селективного извлечения никеля и кобальта из сульфатных растворов кучного выщелачивания окисленных никелевых руд. Способ переработки сульфатных никельсодержащих растворов включает осаждение никеля и кобальта в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002674538
Дата охранного документа: 11.12.2018
Показаны записи 41-48 из 48.
29.12.2017
№217.015.f8d3

Способ получения порошка карбида

Изобретение может быть использовано в химической, металлургической и инструментальной отраслях промышленности при изготовлении износостойких сплавов, катализаторов. Порошок карбида получают в изотермических условиях в атмосфере инертного газа в ионном расплаве на основе галогенидов щелочных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002639797
Дата охранного документа: 22.12.2017
19.01.2018
№218.015.ff88

Способ получения композиционного порошкового материала плакированием

Изобретение относится к получению композиционного порошкового материала плакированием. Способ включает смешивание плакируемого порошка железа и плакирующего порошка алюминия и низкочастотную термомеханическую обработку полученной смеси. Низкочастотную термомеханическую обработку смеси ведут при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629416
Дата охранного документа: 29.08.2017
19.01.2018
№218.015.ffe8

Способ переработки отходов сталеплавильного производства с получением портландцементного клинкера и чугуна

Изобретение относится к комплексному использованию сырья в металлургической промышленности и может быть использовано для переработки отходов сталеплавильного производства. Исходную шихту, состоящую из отработавшего шлака электросталеплавильных печей или кислородных конвертеров, отработавшего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629424
Дата охранного документа: 29.08.2017
19.01.2018
№218.016.0958

Способ получения окатышей

Изобретение относится к металлургии черных металлов, в частности к получению безобжиговых окатышей из материалов, добавляемых в сталеплавильный шлак для повышения его рафинировочных свойств. Способ включает приготовление массы из магнезиальных материалов и вяжущего, формирование, последующую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631771
Дата охранного документа: 26.09.2017
10.07.2018
№218.016.6f0a

Способ циркуляционного вакуумирования металлического расплава

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при внепечной обработке металла циркуляционным вакуумированием. В способе осуществляют создание глубокого разрежения в вакуумной камере, заполнение ее металлом через всасывающий патрубок и ввод инертного газа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002660720
Дата охранного документа: 09.07.2018
19.04.2019
№219.017.2e33

Способ получения стали в дуговой электросталеплавильной печи

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способам получения стали в дуговой электросталеплавильной печи. Способ включает загрузку в печь лома и чугуна, их расплавление и рафинирование. При этом в период расплавления вводят шлакообразующие в количестве, обеспечивающем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002393235
Дата охранного документа: 27.06.2010
09.11.2019
№219.017.df9c

Способ брикетирования железосодержащих отходов в виде окалины

Изобретение относится к подготовке железосодержащих отходов к металлургической переработке и может быть использовано при брикетировании окалины. При брикетировании железосодержащих отходов в виде окалины осуществляют смешивание окалины с углеродсодержащими добавками, взятыми в массовом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002705483
Дата охранного документа: 07.11.2019
07.06.2020
№220.018.2548

Шихта для производства железорудного агломерата

Изобретение относится к подготовке металлосодержащего сырья к металлургической переработке, в частности к производству железорудного агломерата. Шихта содержит железосодержащие материалы, ванадийсодержащие материалы, флюс на основе известняка, флюс на основе шлака внепечной обработки стали...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002722946
Дата охранного документа: 05.06.2020
+ добавить свой РИД