автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Энергетические и технологические особенности процесса плавки чугуна при применении низкокремнистой шихты

/33 о

НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОВЬЕДЖШИЕ Ш ТЕХНОЛОГИИ МАЫШОСТРОЕШШ "ЩЖШГ

На правах рукописи

ГУСЕЙНОВ ЕЕЮКАГА ГЕЙДАР оглн

УЖ 621.745.5:669.13

ЗНБЕПШЧЕСШ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА ПЛАВКИ ЧУГУНА ПРИ ПРИМЕНЕНИЙ НИЗК0ЕРЗ.ШИСТ02 ШИТЫ

Специальность-05.16.04 -..Литейное производство

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1989

Работа выполнена в Научно-производственном объединении по технологии машиностроения и в Азербайджанском политех-

ническом институте им. Ч.Кльдрнш.

Научный руководитель - кандидат технических наук, ст.н.с.

Блокко Н*Х.

Официальные оппонента- доктор технических наук

Шумкхкк B.C.

кандидат технических наук Горше нхгав А ,Н.

Ведущее предприятие - .Московский завод "Стакколпт"

Защита состоится " ." в {¿f часов на

заседании специализированного совета Д 145.03.01 при Нзучно-аро-нзводствашом объединении по технологии машиностроения "ДЩИКАПР по адросу: ICS088, г.Москва, Шарикоподшипниковская ул., д.4.

С диссертацией мокко ознакомиться в научно-технической библиотеке ШО 1ХНИ!1Т1,1АШв

Телефон для справок 275-85-33

Автореферат разослан "$9" НОЯ 198 9г.

Ученый секретарь специализированного совета к.т.н.,сдауч.сотр.

П.ИсПобенимов

:,.::..] -3 \

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ уальносгь темы. Основные направления развития народного

"гозя^сгЗа СССР на 1986-1990 годы и на перяод до 2000 года, утвержденные ПУП съездом КПСС, предусматривают, наряду с совер-шествованием существующих, разработку и внедрение новых конструкционных материалов, а также создание прогрессивных технологических процессов, с цэльи получения из них изделий высокого качества и надежности в эксплуатации. Одной из вакнейших составляющих заготовительного производства для машиностроения являются чугунные отливки. Повышение качества чугунных отливок в значительной пере может быть достигнуто за счет совершенствования процесса плавки.

В последнее время в нашей стране все большее распространение получают, для плавки чугуна, электропечи. Среди ряда преимуществ электропечей перед вагранками, необходимо отметить возможность использования разнообразных шихтовых материалов, которые, как известно, оказывают непосредственное влияние не только на качество чугуна, но и на экономические показатели плавки. Так, например, применение низкокремнисгой шихты (передельны! доменный чугун, стальные отходы) позволяет, как отмечают многие исследователи, повысить качество и снизить себестоимость литья. Однако в практике применения шихтовых низкокредаистых материалов ■все еще имеются недостаточно изученные вопросы, что сдерживает их более широкое применение. Анализ суцествузмаих с с^ласти работ показывает, что несмотря на то, что уже имеются исследования по разработке технологии плавки на низкокремнистых пихтовых материалах в злзггропечах, обеспечиваюЕш: экономил электроэнергии,, 'такое вопроси,как определение оптимального соотношения мевду количеством кремния в шихте е величиной присадки

его в респлав дуы получения требуемого химического состава чугуна, оптималъйвл температура хходь присадки, обеслечнвавщая лучшие качественные показатели металла, а также сравнительное исследование энергозатрат в электропечах различных типов при плавке как моно- тая и дуплекс-процессами требуют уточнений и дополнительных исследований»

Целы? ва^отд являла исследование, разработка научно обоснованных оптимальных составов шихгы и технологии плавки высококачественного чугуна в электрических печах с минимальными энергетическими затратами при применении Еизкокремиистых мате-

риалов.

Научная новизна, На основа теоретического ана лаза и экспериментальных исследований выявлены основные закономерности формирования структуры в свойств чугуна с различным содержанием крепиия при его кристаллизации,

В широком диапазоне температур установлены корреляционные зависимости между содержанием кремния и плотностью чугуна.

Определена взаимосвязь мезду характером изменения плотности в шдком, гадко-твердом и твердом состояниях и процессами струк-турообразования закристаллизовавшегося чугуна. ■

В результате анализа изотермических кривых изменения плотности чугуна с различный содержанием кремния установлены реннмы терыовременной обработки и оптимальные температуры для ввода присадок кремния в расшив.

Установлены особенности и основные параметры технологии плавки чугуна на низкокреышстой шихте.

Промышленная проверка и внедрение результатов исследования подтвердила высокую стабильность технологии получения высококачественного чугуна на низкокремнистой пшхте, обеспечивающей на 10-15$ экономию электроэнергии в сравнении с плавкой на обычной шихте, ' -

Практическая годность. Разработана оптимальная энерго- и на-териалосберегающая технология получения высококачественных серых чугунов, позволяхвдв использовать дешевые нязкокремнистые материалы и уменьшить затраты электроэнергии на плавку.

Разработанная технология внедрена на Бакинском судоремонтном заводе имени Парижской Коммуны для производства чугунных деталей судовых двигателей внутреннего сгорания. При этом расход электроэнергии при плавке снижен на 10-15$, а брак отливок снижен на 5;5, Годовой экономический эф^акт от внедрения нового технологического процесса плавки составил 64,5 тыс.руб. • - • Разработана и утверждена в СШ "Каспморсудоремонт" инструкция для выплавки высококачественных чугунов с применением низко-креьшистых материалов в шихтах.

■ • На разработанную технологию получено положительное решение по заявке 4255310;— Апробация работыГ Основные положения диссертационной работы были доложены и обсувдены: на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Азербайджанского Политехнического инс-

- Б -

титута им. Ч.Ильдрнма (Баку," 1983-1989 г.г.), на Всесоюзной научно-технической конференции по состоянию н перспективам созда- ■ ния высокопроизводительного литейного оборудования (Москва, 1987г.), на Всесоюзном совещании по взаимосвязи кидкого и твердого металлических состояний (Свердловск," 1987 г.);

Публикация,. По материалам диссертации опубликовано 7 статей п получено одно положительное рекенив по заявка на изобретение J5 4255310. • - • • -----

Структура и объем работа. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, вызолов, списка литературы, включающего 138 наименований и лрплогепия. Работа излояеш на 138 страницах машинописного текста, содержит 13 таблиц, 32 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТУ

Во ллоудищ приводится обоснованна необходимости постановки работа, изложены задачи диссертационной работы и основные завещаемые положения,'-

' .состояния водросз подробно рассмотрены и проанали-

зированы отечественные и зарубежные материалы в области технологии плавки чугуна на низковремнястой шхте в электропечах. Оценено влияние состава шихты и температуры иагрэва расплава на струк-турообразование тз свойства высококачественного серого чугуна;

......Отмечено, что по данным ряда исследователей, ■ при применении

низкокремяистой пихты повышаются прочностные свойства чугуна:; Особенно это характерно для синтетического'чугуна. Однако, при этой повышается склонность чугуна к отбелу. Это является причиной некоторого сдерживания применения пизкокремнистах шихт. Показаны методы борьбн о отмеченным явлением. Отмеченоу что еще недостаточно-изучено влияние отдельных компонентов шхтгги'их' химического состава на структурообразовашо и свойства чугуна.

■ Рассмотрены работ, посвященные исследованию влияния технологии плавки на ое продолжительность и сокращение расхода электроэнергии. Анализ показывает, что несмотря на наличие таких исследований все еще тлеются нерешенные вопросы. Так, не достаточно учтено влияние величины содержания кремния в шихте в в присадке к расплаву при доводке ого содержания до требуемого. Необходимо уточнить параметры термовременной обработки и время ввода кремния в расплав. Более широкое использование указанных факторов позволило бы значительно улучшить свойства чугуна, уст-

ранить вероятность образования отбела" в тонких сечениях отливок ■ и уменьшить удельный расход электроэнергии на плавку за счет сокращения ее времени.

Также отмечается, что к деталям многих машин (например, к деталям двигателей внутреннего сгорания) предъявляются высокие требования по герметичности. Отмечается, что чем больше количество и размера графитовых включений тем ниже герметичность и плотность чугуна. 'А размеры и количество графитовых включений зависят от жидкого состояния чугуна. В свое очередь жидкое состояние расплава при равных прочих условиях зависит от количества кремния и температуры перегрева. Таким образом, плотность чугуна характеризует и герметичность отливок.

3 соответствии с изложенным в настоящей работе были поставлены следующие задачи: ~ -

'■•■•Г. Исследовать влияние содержания кремния, порядка его ввода в-расплав и температуры перегрева на плотность чугуна в жидком' • состоянии, процесс кристаллизации, а также на структуру и свойства чугуна;

2. Разработать оптимальные научно обоснованные составы шихт по содержанию кремния и температуру ввода его в расплав при плавке в электрических печах как ыоно-, так и дуплекс-процессами и определить наиболее экономичные из них по энергетическим затратам^

3. По результатам исследований опытно-промышленных плавок разработать оптимальную энергосберегающую технологию выплавки высококачественного чугуна в электрических печах и внедрить в производство.

■ Методика исследований. Объектом исследования являлся серый чугун, выплавленный в электрических печах и имеющий следующий состав (в процентах по массе): углерод - 3,5, кремний - 2,5, марганец - 0,6, фосфор -¿0,05, сера-^0,04;

Исследовали влияние параметров технологии (состава и пос-ледователхностл загрузки шихты, термозрамеиного режима плавки) на структурнсэ состояние, физнко-механичэские и эксплуатационные свойства чугуна (плотность, износостойкость), а также на экономические показатели процесса (стоимость шахты, длительность плавки, энергетические затраты).

Получение надежных данных о строении и свойствах жидкого чугуна с целью разработки на этой основе методов воздействия на расплав в процессе плавки в электропечах является весьма слоз-

ной ив тодиче с кой задачей. В качестве исследуемого параметра жидкого состояния была выбрана плотность чугуна. Для определения был применен метод измерения плотности чугуна в жидком, жидко-твердом и твердом состояниях посредством проникающего излучения на установке "Параболовд-З" конструкции НПО Ц0ЖШАШ, Принятая методика обеспечивала дискретные замеры (через каждые 30 с) ин- ' тенсивности излучения, прошедшего через расплав, а также температуры чугуна в широком диапазоне температур (от 1863 К до комнатной) и их автоматическую регистрацию на цифропечатающем устройстве. Последующая обработка данных производилась на микро ЭВМ " аррйг-2" с выводом результатов в виде таблиц на алфавитно-цифровом печатающем устройстве и графиков (в координатах "плотность-температура" и "температура-время") на графопостроителе. Характерные точки (температуры ликвидус, солидус) определяли по перегибам на полученных кривых, Политершгаеские кривые изменения плотности, полученные при нагрева и охлаждении, преобразовывали также в изотермические кривые изменения плотности в зависимости от химического состава чугуна (содержания кремния в шихте).

По описанной методике исследовали влияние на плотность чугуна изменения порядка ввода кремния (содержание кремния, вводимого в начале плавки с шихтой варьировали от 0,25 до 2,5#, остальное количество крегшш до 2,5 вводили в виде ферросилиция в расплав) при одинаковом конечном содержании кремния.

Исследование технологии плавки производили в промышленных условиях с использованием индукционной печи промышленной частоты ОТТ-2,5 и дуговой лечи ДСП-3.

Замеры температуры жидкого чугуна осуществляли платино-пла-тинородиевыми и вольфрамсмолибдековыми термопарами погружения^' Химический состав чугуна определяли рентгеноспектральным и химическим методами анализа.

Микроструктуру чугунов определяли в соответствии с ГОСТ 3443-87 с использованием металлографических микроскопов МИМ-7 и ШМ-8,

Для определения склонности чугуна к отбелу (по вцду излома) иэ чугуна каждой плавки отливали специальную пробу, представлявшую собой форму из стержневой смеси с полостью размерами ЮОх 50x20 мм и металлической плитой (кокилем). Одновременно заливали пробы для определения химического состава чугуна, заготовки по ГОСТ 24648-81 для определения механических свойств, а также ступенчатые пробы для исследования влияния разностенности (ско-

рости охлаждения) на свойства чугуна.

Порядок проведения испытаний физико-механических свойств соответствовал требованиям ГОСТ 1412-85, определение твердости производили а соответствии с ГОСТ 24805-31, а испытания на растяжение - по ГОСТ 24806-81.

При проведении каждой плавки осуществляли хронометрирование всех операций и учет расходования электроэнергии.

В глазе "Исследование уютности и структуры электропечногд чугуна" рассмотрено влияние содержания кремния в исходной шихте, количества и времени ввода присадки кремния в расплав,' в процессе плавки, для получения требуемого содержания, на изменение плотности металла, а также на процесс кристаллизации и формирование структуры чугуна.

Исследуемый чугун содержал 3,5% углерода,' а количество кремния в яеи доводилось до 2,5%. При этом в исходной шихте содержание кремния менялось от 0,25 до 2,25$.

Анализ результатов исследования плотности показал, что более высокие значения плотности достигаются при минимальном (0,253!) содержании крестня в исходной шихте и максимальном (2,2550 - в присадке. При замерах плотности образцы чугуна нагревались до 1713 К и 1863 К и охлаждались. Политермы этого процесса представлены на рис.1 и 2. Видно, что при содержании кремния в исходной шихте 0,25% (рис.1 а и 2 а) значения плотности при нагреве и последующем охлаждении рознятся, отличаясь на ■ 0,2 г/см3 при температуре 1673 К (ввод присадки кремния), что яеляз^Т! следствием перегрева «уту?«, приведенных политерм также следует, что при данном содержании жрэмйяя перегрев выше 1713 К практически на целесообразен, так как разница в плотности в обеих случаях (при нагреве до 1713 К и до 1863 К'и последующем охлаждении) практически одинакова. Увеличение содержания кремния 2 ззходзей до ?,25.« г, -^ответственно, уменьшения

количества ззодимого з расплав кремтчя приводит, как видно из рис.1'б, в и 2 б, в, я уменьшение з^гл^зий плотности. Таким об-рагом, мсг"? считать/ что перэгрзвгт* з печах чугун выше 1713 К нецелесообразно, что на практике логззгит сократить время плавки. Количество кз кремния з «сходной ,та:тз следу от держать минимальным (0,25-0,50$). Выдержка чугуна при оптимальной температуре перегрева (1713 К) должна быть минимальной, так как исследование показало, что с увеличением времени выдержки при

§ ¡9

и о

г §

с:

V

7.0

6,8 6,7 6,6

6,5

м 6,2 6.4

6/3 б,/

^ I о

-г-

¿2

■■ 1—и

сГ

о •

1 В 11_|Г> О

/573 1575 /7/3

^ Температура., к

Сое е ржани в крепни я ё> шихте: а-о,г£%

•иагре ё 6-2,85%

о_аохлаэидение

Рис. I

- ю-

6,9

6,&

V

«J 6,6

0 6,5

S &

6,5

6,4

6,5

6,2

6,1

S.3

6,2

s,<

6,a

5,9

5.*

5,7

TJ-O—o° С <Лх

a

— «_._

<r

-

4 •

g- n Qjl

1573

167 J 1775

6 Температура,К

Содержание крепни? ê шиите• а.-о,25'/<> •---• ыагреё

о-о охлаждение g - s,г5'/,

Рис. Z

определенной температура плотность чугуна практически не изменяется. Как уже отмечалось выше, доводку расплава по кремнии необходимо проводить при 1673 К. В реальных условиях практики эта температура, практически, соответствует температуре выпуска чугуна из печи.

Исследованием установлено, что состояние расплава Сего плотность) непосредственно влияет на процесс кристаллизации чугуна. При минимальном содержании кремния (0,25£) в исходной шихте и, соответственно, максимальном (2,25$) в присадке при доводка расплава, повышается температура начала кристаллизации. Установлено, что и у чугуна перегретого до 1713 К температуры ликвидус и солздус выше, чем у чугуна перегретого до 1863 К. Отмеченная закономерность вполне согласуется с имевшимися данными ряда исследователей о влиянии перегрева на температуру кристаллизации.

•" ~ Снижение содержания кремния в шихте и соответственно увеличение его в присадке привело к повышении графитизирувдего действия ферросилиция. Это способствовало увеличению количества зародышей графита и повышению температуры начала кристаллизации. В результате изложенного,в микроструктуре чугуна доля и- дисперсность перлита увеличились и уменьшились размеры графитовых включений, которые способствовали повышению значений плотности чугуна. В случае плавки чугуна амаксимальным содержанием кремния (2,25$) в шихте и минимальном (0,25$) в присадке, в структуре чугуна кроме перлита появляется феррит, размеры графитовых включений увеличиваются, значение плотности понижается из-за увеличения в структуре свободного углерода в виде графита.

Установлено, что плавка чугуна с содержанием кремния в шихте 1.25& и в присадке 1,25£ способствует получению чугуна с благоприятной структурой, состоящей из перлита и мелкопластинчатого графита;

'' ' В главе "Сравнительное исследование особенностей плавш^ чтачца на низкокремнистой ¡шцте в электропечах различных типов" рассматривается влияние количества кремния в шихте и в присадке к жидкому металлу, а также термовременной обработки на структуру и свойства чугуна, длительность плавки и удельный расход электроэнергии.

Исследовались чугунн марки СИЗО по ТОСТ 1412-80 со степенью эвтектичности 0,74-0,8 и отношением кремния к углероду

~1Z-

равнкм 0,7-0,8.

Сравнительный анализ свойств чугуна выплавленного на шихте с единовременной загрузкой всех компонентов и низкокремнистой, с присадкой ферросилиция в расплав показывает, что значения плотности возрасли на 0,3 г/см^, прочности на 45-55 Ша и твердости ня 20-30 единиц. Отмечается, что высокие значения прочности и плотности достигаются при равном количестве кремния в шихте и в присадке, С изменением типа плавильного агрегата, при прочих равных условиях, значения прочностных свойств и плотности чугуна отличаются незначительно.

■ • При плавке чугуна по существующей на заводе технологии, когда все шихтовые материалы загружаются одновременноструктура металла состоит из перлита и графита. Графит по форме пластинчатый, завихренный, длина пластин изменяется от 150 до 200 мкм. Характер распределения соответствует колониям при малой степени их изолированности.

Применение низкокремнистой пихты изменяет структуру металла: уменьшаются размеры графитовых включений, повышается дисперсность перлита. Графит имеет завихренную форму и распределен в виде изолированных включений с длиной пластин от 25 до 40 мкм. Доля, занимаемая перлитом в металлической матрице составляет около 98£, а его дисперсность соответствует индексу ЦД 0,5 по ГОСТ 3443-37.

Установлено, что с уменьшением содержания кремния в шихте от 2 до 0,3$ и, соответственно, повышением его количества в присадке к жидкому металлу от 0,2 до 1,2$ при температуре 16731С перед выпуском металла из печи, дисперсность перлита повышается, при этом межпластинчатое расстояние изменяется от 0,3 до 0,4 мкм. Длина графитовых пластин уменьшается от 200 до 40 мкм.

G повышением отношения кремния к углероду от 0,5 до 0,9, при одинаковой степени эвтектичности, прочность чугуна повышается до определенного уровня, а затем понижается. Максимальное значение прочности достигается при соотношении равном 0,8. В результате уменьшается вероятность образования отбела в тонких сечениях отливок, что гарантирует увеличение его плотности на 0,1-0,2 г/см3. При отношении кремния к углероду равному 0,8 отбел в структуре чугуна может образоваться только при толщине стенки отливки менее 10 мм, а яри нижнем пределе отношения равного 0,4-0,5»отбел может образоваться при толщине стенки 35 мм

и ниже.

Увеличение плотности металла вследствие повышения дисперсности перлита и измельчения графитовых включений обусловлено понижением графитовой пористости отливок. Полностью устранен брак отливок по вине низкой герметичности. Повысилась также износостойкость чугуна на 30

Было исследовано влияние количества кремния в шихте и термовременной обработки на удельный расход электроэнергии. Плавки проводили в дуговой и индукционной печах, а также дуплекс процессом.

Установлено, что плавка чугуна на низкокремнистой шихте в дуговых печах позволяет понизить температуру перегрева до 17031723 К, и сократить продолжительность плавки на 25-30 мин. При этом удельный расход электроэнергии на плавку снижается на 90100 квт.ч/т чугуна. Сравнительный анализ значений удельного расхода электроэнергии на плавку показывает, что фактический удельный расход электроэнергии на шихте с единовременной загрузкой составлявших находится в пределах 750-780 квт.ч/т, а на низкокремнистой шихте с последующей доводкой по кремнию 660670 квт.ч/т;?

Исследование процесса плавки чугуна в индукционной печи ИЧТ-2,5 показало, что продолжительность расплавления шихты с единовременной загрузкой всех компонентов составляет 116-118 мин. Это время сохраняется с незначительным изменением для чу-гунов, выплавленных на низкокремнистой шихте. Это обусловлено тем, что состав шихты, при расплавлении ее"в индукционной печи до- •температуры' 1573 К, практически не влияет на удельный расход электроэнергии. Влияние шихты на удельный расход обнаруживается гослэ термозременной обработки расплава. С применением низкокрб;ла2стсй шихты температура перегрева и время выдержки умен^пает^з, что способствует снижению удельного расхода электроэнергии на 70-100 квт.ч/т, и сокращению продолжительности плавки на 15-30 мин. При плавке чугуна с минимальным содержанием кремния в шихте удельный расход электроэнергии уменьшается еше на 15-20 кзт.чЛч

Установлено, что плавка чугуна на нпзкокремнистой шихте в индукционных печах по оптимальной технологии поззоляет уменьшить время плавки на 15-30 мин и снизить расход электроэнергии в среднем на 70-80 квт.ч/т.

- -м-

Дриведены также результата исследования процесса плавки дуплекс-процессом. Отмечается, что плавка чугуна на низкокрем-1 шсгой шихте, позволяет уменьшить удельный расход электроэнергии, по сравнению с монопроцессом, от 670-700 квт.ч/т до 550 квт.ч/т. Снижение количества кремния в расплаве позволяет уменьшить температуру перегрева и время выдержки, соответственно, понижается и удельный расход электроэнергии.

Сравнительная характеристика энергозатрат на плавку чутуна в электропечах показывает, что удельный расход электроэнергии при дуплекс-процессе на 120-150 квт.ч/т меньше, чем в дуговой печи и на 150 квт.ч/т меньше чем в индукционной печи,- Снижение удельного расхода электроэнергии обусловлено снижением продолжительности плавки на 25-30 мин вследствие уменьшения температуры перегрева от 1773 К до 1713 К. ■ ■ •■ Таким образом, результаты исследования плотности нашли свое подтверждение на практике, при плавке в промышленных ■ - ■ ■ электропечах, и были положены в основу создания технологического процесса •плавки чугуна в-электропечах на"низкокремнистой шихте';' • • Глаза "Внедрение % производство результатов-исследования" посвящена разработке, на базе проведенных выше исследований, и внедрении промышленной технологии производства•отливок' из электропечного чугуна на низкокремнистой шихте. Работа проводилась на судоремонтном заводе им. Парижской Коммуны (г.Баку}. Отливали чугунные детали двигателей внутреннего сгорания. - ..- Чугуш выплавлялись: в индукционной электропечи ШТ-2,5, •• в дуговой печи ДСП-3, а также дуплекс-процессом (ДСП-З-ЖГ-2,5). В состав шихты входили стальной и чугунный лом, передельный чугун ь возврат собственного производства. Для получения отливок с высокой герметичностью (крышки, втулки, поршни) применяли шихту с содержанием кремния 0,8-1,2$, оптимальное отношение кремния к углероду поддерживали в пределах 0,7-0,8, а эвтектич-ность чугуна составляла 0;8...........- - -

Выплавку чугуна осуществляли по технологии, разработанной на основании проведенных исследований изменения плотности чугуна в зависимости от содержания кремния: наплавление объема печи с минимальным содержанием кремния в шихте и корректировка содержания углерода после наплавления объема печи,- перегрев расплава до 1713 К, выдержка в течение 15 мин для дорастворения графитовых-включений, раскисления, рафинирования и гомогенизации чугуна; охлаждение расплава до 1673 К доводка по кремнии

-Я'

и выпуск металла. Такой режим плавки чугуна позволяет на 25-30 минут сократить время плавки, повысить производительность печи, сократить расход электроэнергии на выплавку одной тонны жидкого чугуна примерно на 10-15$ по сравнению с единовременной загрузкой всех компонентов шихты.

Термовременная обработка расплава проводилась при температуре 1713 К в течение 15 мин и позволяла стабилизировать свойства чугуна на уровне марок СЧ30-С135.

Повысилась дисперсность перлита (соответствовала индексу ЦД 0,5 по ГОСТ 3443-87), графит приобрел завихренную форму с равномерным расположением в объеме металла. Повышение плотности от 7,0-7,1 г/см3 до 7,2-7,3 г/см3 способствовало устранению брака по низкой герметичности.

- - Экономия от внедрения разработанной технологии на судоремонтном заводе им. Парижской Коммуны составила 64,5 тыс.руб. в год.

ВЫВОДЫ

■ I. В результате теоретического анализа и экспериментальных исследований выявлены основные закономерности формирования структуры и свойств чугуна с различным содержанием кремния при вго"кристаллизации. В широком диапазоне температур установлены корреляционные зависимости между содержанием кремния и изменением плотности чугуна;"

--2. Установлено, что плотность расплава, являясь одним из параметров жидкого состояния- чугуна, позволяет косвенно судить о характере его кристаллизации, зависит от температуры перегрева и содержания кремния в расплаве.

3,- На основе анализа полнтерм плотности чугуна с различным содержанием кремния, установлены оптимальные режимы термовременной обработки расплава. Отмечено, что повышение температуры нагрева расплава с содержанием кремния до 1,25$ способствует повышению плотности. Значительное повышение плотности наблюдается до температуры 1713 К, дальнейшее повышение температуры нагрева расплава приводит к увеличению расхода электроэнергии. Оптимальным режимом термовременноЗ обработки следует считать перегрев расплава до 1713 К с выдержкой 15 минут".

4. В результате анализа изотермических кривых изменения плотности чугуна с различным содержанием кремния, установлены

оптимальные температуры 'дм ввода присадок кремния в расплав. Экспериментально установлена оптимальная температура присадки: кремния - равная 1673 К. Присадка кремния выие этой температуры приводит к понижению плотности и, как следствие, к ухудшению качества чугуна; присадка кремния при пониженной температуре невозможна, так как и выпуск металла из печи осуществляется при этой же температуре 1673 К, с целью сохранения температуры заливки на уровне 1623-1633

5. Определена взаимосвязь между характером изменения плотности в жидком, нидко-твердом и твердом состояних и процессами структурообразования закристаллизовавшегося чугуна. Установи лено влияние соотношения шкду содержанием кремния в шихте и

в присадке к жидкому расплаву, на изменение температуры начала кристаллизации и структуры чугуна.

6. На основе установленных зависимостей, полученных в результате исследования плотности чугуна, разработаны основные параметры технологии плавки чугуна на низкокремнистой шихте как в индукционных печах промышленной частоты, так и в случав применения дуплекс-процесса дуговая печь-ицдукционная печь промышленной частоты.

7. По результатам исследования энергетических параметров работы электрических печей при плавко на различных шихтах установлены, технико-экономические преимущества выплавки чугуна на низкокремнистой шихте в сравнении с обычной шихтой: Экономия электроэнергии при плавке чугуна по разработанной технологии, за счет сокращения времени на 20-30 минут и снижения температуры кагрева, составляет 10-15^ от существовавшего ранее способа плавки металла!'

8. Выявлены особенности процесса плавки чугуна на шзко-кремнистой шихте. Установлено, что применение разработанной технологии приводит к качественным изменениям структуры чугуна: повышается дисперсность перлита, уменьшается размеры графитовых включений, что в свои очередь увеличивает плотность чугуна, уменьшает вероятность образования отбела в тонких сечениях отливок. Увеличение доли перлита в структуре чугуна и его дисперсности повысило износостойкость и прочность чугуна соответственно на 30 и 15 процентов. •

■ 9. Внедрение результатов исследования на судоремонтном заводе имени Парижской Коммуны (г.Баку) позволило полностью

ликвидировать брак отливок деталей дизелей по герметичности, повысить механические свойства чугуна на 45-55 МПа и уменьшить' расход электроэнергии на 64000 квг.ч в год."

• Экономический эффект от внедрения составил 64,5 тыс.руб. в год".

Основные положения жнссерта1ущ опубликованы в слвт»ущи,д.

шйизу

1. Гусейнов Б.Г., Расулов А.Я., Каракашлн Н.К. Исследование по придано нив передельных чуг?нов взамен литейных при выплавке высококачественных чугунов. - В кн.: Труды АэПИ иы.Ч. Ильдрыма, Баку, 1983, с. 68-74^

2. Расулов А.Я., Гусейнов Б.Г., Каракашлн Н.К., Дкабраи-лов Б.Ш., Медавдов А.Ф. Исследование по освоении новых материалов бентонитовых глин для смесей к передельных чугунов при выплавке высококачественного чугуна для изготовления отливок изделий морского флота.' Отчет, гос.регистр. Ji 01230, 0I6I2I. Инв. JS 0284 0039633. Баку, 1983.

3. Расулов А .Я.; Гусейнов Б.Г., Каракапшы Н.К., Двабраи-лов Б.Ш.,. Медацдов 3.0. Исследование по изготовлению отливок цилиндровой группы СЗЧ ДВО высококачественного чугуна с использованием низкокремнистой пихты. - В кн.: Труды АзПИ им. Ч.Ильдрыма, Баку, 1985, с. 69-77.

' 4. Гусейнов Б.Г.-Пути снижения энергетических затрат в литейном производстве. - В кн.: Труда АзШ им. Ч.Ильдрыма, Баку, 1985, с. 96-99.

5. Гусейнов Б.Г., Расулов А.Я., "ед-идов А.Ф., Дгабраи-лов Б.Ш., Исмайлов Н.Ш. Применение комплексных модификаторов при выплавке высококачественного чугуна с использованием низкокремнистой пихты. - В кн.: Труды АзШ им. Ч.Ильдрыш, Баку,' 1936, с. 59-65.......

6. Александров H.H., Бложко Н.К., Стасюк Г.Ф., Гусейнов Б.Г. Разработка энерго- и материалосберегающей технологии плавки чугуна в электропечах на вшзпокремнистой шпхте. - В кн.: Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Состояние и перспективы создания высокопроизводительного литейного оборудования". M., 1987, с, 30-31,- •■

7. Стасюк Г.Ф., Александров H.H., Епояко Н.К., 1^сейнов Б.Г; D влиянии кремния на формирование структуры расплава и твердого серого чугуна. - В кн. Тезисы докладов Всесоюзного

совещашя "Взаимосвязь жидкого и твердого металлических состояний". Свердловск, 1987, с. 69-70.

■ 8. Гусейнов Б.Г., Алнксандров E.H., Елокко Н.К., Стасюк Г.Ф., Расулов АД., Каракашлы Н.К., Джабраилов Б.И. Способ получения серого чугуна. Положительное решение по заявке £4255310 9. Гусейнов Б.Г., Стасик Г.Ф., Еарифов ИД. Влияние кремния на плотность расплава чугуна при использовании низкокремнистой шихты. - В кн.: Труды АзПИ им. Ч.Ильдрыма, Баку, 1988, с. 21-26.

Материалы диссертации докладывались на Всесоюзных и Республиканских конференциях.

Зак. 239. Тир. 1С

¿-30241 от 14.XI.89

Группа электрографии НПО ЩШШШ. Шарикоподшипниковская, 4