Рациональное решение при организации выплавки синтетического чугуна

При выплавке синтетического чугуна на уменьшение количества неметаллических включений в металле одновременно влияют относительная чистота материалов и рафинирующее действие переплава. В конечном итоге синтетический сплав значительно беднее не металлическими включениями, чем обычный чугун, выплавленный из чушкового металла. Исходным сырьем для получения синтетического чугуна служат стальной лом, листовая обрезь, стружка и другие дешевые низкосортные металлоотходы. В настоящее время коэффициент использования металла в машиностроении составляет 0,7, т. е. 30% металла идет в отходы, большая часть которых имеет малый объемный вес, что затрудняет их дальнейшую переработку. Проблема эффективного использования металлоотходов малого объемного веса наиболее рационально решается при организации выплавки синтетического чугуна. Достоинством такой выплавки является возможность переплавки отходов непосредственно на месте их образования — в литейных цехах машиностроительных заводов без длительной транспортировки и безвозвратных потерь металла. Доменные чушковые чугуны вообще исключаются из состава шихты, что высвобождает соответствующие мощности металлургического производства.

Использование дешевых металлоотходов для выплавки синтетического чугуна обеспечивает снижение его себестоимости на 25…30% по сравнению с обычными чугунами вторичного переплава. Синтетический чугун целесообразно использовать для производства высококачественных чугунов, особенно с шаровидным графитом, учитывая низкое содержание в них демодифицирующих примесей. Из синтетического чугуна изготовляют разнообразные отливки ответственного назначения: колодки локомотивные, фрикционы, коленчатые валы, блоки цилиндров и головки двигателей внутреннего сгорания, арматуру для работы при высоких давлениях и повышенных температурах, износостойкие отливки, станочное литьё и т. д . Синтетическое железо, то есть изготовленное из чугунного стального лома, известно уже более 70 лет. Его производство позволило разработать рукавные электроиндукционные печи (ЭИФ). Эти печи представляют собой прогресс в процессе плавки и металлургии жидкого металла, в частности по сравнению с традиционным чугуном в вагонной печи.

На ранних стадиях производства синтетические чугуны были загружены выше по механическим свойствам (Rm и HB) при той же степени насыщения (Sc) по сравнению с чугунами, полученными с высокой долей дорогого литейного чугуна. Это признание истолковывается как эффект высокого содержания азота в стали, хотя еще не было проверено на практике. Повышение механических свойств чугуна (в среднем около 20%) часто является предпочтительным на практике. Редукция практикуется для повышения степени насыщения чугуна. Табл. 1 Критерии качества синтетического серого железа

Из критериев качества (табл.1) можно констатировать, что получаемые чугуны имеют меньшую степень зрелости, т. е. имеют меньшую прочность, чем их химический состав. Синтетический чугун, с другой стороны, обладает высокой относительной твердостью, что в конечном итоге снижает его качество.

Исследовано также влияние науглероживания и легирования чугуна SiC, который считается эффективным инокулятором. Положительное действие этого разрешающего элемента проявлялось уменьшением клиновидности и появлением свободного цементита в металлической основе.

Рис. 1 – Типичная микроструктура серого чугуна стандартных расплавов

Рис. 2 – Микроструктура синтетического серого железа, протравленного 2% ниталом, 500х

Микроструктура всех расплавов была перлитной с 92 – 96% долей перлита, рис. 1. Цементита в структуре расплавов не наблюдалось. В синтетическом сером чугуне (100% стальной лом) наблюдалась полная перлитная микроструктура и обнаружены карбиды, рис. 2. Присутствие этих карбидов было причиной более высокой твердости в этом сером железе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Влияние увеличенной доли стального лома в сырье проявлялось значительным увеличением твердости по Бринеллю HB в синтетическом сером чугуне, в то время как предел прочности при растяжении соответствовал обычному серому чугуну. Более высокая доля стального лома (в среднем 34,4%) показала более высокую степень зрелости РГ серого чугуна примерно на 10% и более высокое качественное число ГЗ – 100,64. Дополнительно известно положительное влияние SiC в шихте на уменьшение клиновидного и свободного цементита в структуре получаемого синтетического чугуна. Также нецелесообразно использовать сырье с низким содержанием S для получения высококачественного серого чугуна.