24/32 Solidiłication ot' Metais w1d AUoys, No.24, 1995

Transkrypt

1 24/32 Slidiłicatin t' Metais w1d AUys, N.24, 1995 Krzepniecie Metali i Stp6w, Nr 24, 1995 PAN - Oddział Katwice PL ISSN ELEKTROKOSTKI W PROCESIE ZELIWIAKOWYM JURA Stanisław Katedra Odlewnictwa Plitechniki Śląskiej 44-iOO Gliwice STRESZCZENIE Prces wytapiania żeliwa w żeliwiaku jest dsyć skmplikwany. Prwadzenie prcesu metalurgiczneg ze względu na atmsferę utlen iającą jest graniczne. Twrzenie żużla malej zawartści FeO jest mżliwe pprzez redukcję składnikami stpwymi (Mn,Si) bezpśredni w żużlu. Dzięki temu w pewnym stpniu następuje dsiarczenie żeliwa. Mala zawartść tlenków żelaza w żużlu pwduje wzrst jakści żeliwa c jest celem nwczesnych prcesów wytwarzania. Stswanie elektrkstek stpwych ulatwia realizacje prcesu żeliwiakweg wg nrm IS l. RODZAJE ELEKTROKOSTEK Elektrkstka t rdzaj materialu wsadweg stswaneg przede wszystkim d prcesu żeliwiakweg [l]. Elektrkstki skladają się z że la zs tpów rzdrbninych d dpwiedniej granulacji i następnie brykietwanych z udzialem cementu. Pwlkacementwa czasami z udziałem ddatków żuż ltwórczych chrania ziarna że l azstpów przed utlenianiem przy przechdzeniu przez istniejącą strefę spalania w żeliwiaku. Stapianie tej słny następuje w warstwie żużla i żeliwa przez c skladniki stpwe są efektywnie wykrzystywane. Dla ułatwienia dzwania d wsadu elektrkstki zawierają standardw l kg lub 0,5 kg czysteg skladnika stpwe [2,3,4]. Obecnie szerk rzwija prdukcję elektrkstek firma Frank i Schulte [5]. Prdukcja ta realizwana jest w systemie nrm IS c zapewnia pełną stabilizację jakści i pwtarzalnści. Wytwarzane są elektrkstki ze spiwami cementwymi i ddatkami żużltwórczymi kwaśnymi lub zasadwymi. Są t następujące elektrkstki: -Fe, Mn, - SiC (metalurgiczny) - FeMn + FeSi - SiC (regenerwany) - FeMn +SiC -SiC +C - FeP -c - FeSi 45 - Fe Si Ca - FeSi 75 - specjalne (według ptrzeb prcesu wytapiania) - FeSi-SiC Tak szerki wybór elektrkstek pzwala na trzymywanie żeliwa wymaganych właściwściach i strukturze.

2 WPLYW ELEKTROKOSTEKNA PROCES METALURGICZNY [5] Wytrzymałść mechaniczna elektrkstek przy przechdzeniu przez szyb żeliwiaka w zasadzie spada a ptem przy temperaturze k "C zaczyna pnwnie wzra stać. Pwstają wtedy nwe gnitrwałe ceramiczne spieki. Wytrzymałść ta jest jednak wystarczająca aby kstki się nie rzsypywały nim przejdą przez strefę spalania. Dpier w warstwie znika a ptem ciekleg żeliwa słna ceramiczna się rzpuszcza a rzgrzane ziarna żelazstpu bez większych strat przechdzą d ciekleg żeliwa raz skutecznie redukują tlenek żelaza w żużlu. Wpływ różneg rdzaju elektrkstek na zawartść tlenku żeliwa w żużlu przedstawin na rys. l. Zawartść tlenków że l aza zależy również d temperatury prcesu żeliwiakweg. Najskuteczniej na dtlenienie żużla dzialaja elektrkstki FeCaSi, FeMn70 i SiC. Rzkładający się w becnści żużla_ węglik krzemu działa najskuteczniej, pnieważ pierwastki te "in statu nascendi" działają najbardziej efektywnie. Utlenianie krzemu i manganu w prcesie żeliwiakwym przedstawin na rys.2 i 3. Tak więc bniżenie zawartści tlenku żelaza w żużlu efektywnie wpływa na zgar pierwiastków w prcesie żeliwiakwym. Stswanie elektrkstek SiC jest najskuteczniejszym spsbem graniczenia zgaru manganu i krzemu w prcesie wytapiania żeliwa. Żeliwiak z =imnym dmuchem Żeliwiak z grącym dnutchem C) "' "' <;:;. <l N..". "' """ C) "' "' i;:; " " "'..". <l """ i;:; <;:; " {...) " <;:; <;:; {...) {...) i;:; Rys. l. Wpływ różneg rdzaju eleh.1rkstek na zawartść tlenku żelaza w żużlu Fig. l. An influence f varius electr-briquettes n irn xide entent in slag

3 209 1''" s lo 1.? 14 16[%} Zmvartść FeO w =u= lu Rys.2. Wpł yw zawartśc i tlenku ż e l aza w ż u ż lu na zgar manganu ze wsad u metalweg Fig.2. An influence f irn xide entent in slag n manganese melting lss f metal d {%) l --, ,,.._ " N' 20 J t ---:?'P<?-<?-c-+7--ł s Zmvart ść FeO w żużlu 14 16[%} Rys.3. Wpływ zawartści tlenku żelaza w żuż lu na zgar krzemu ze wsadu metalweg Fig. 3. An influence f irn xide entent in slag n silien melting lssf metal charge

4 ODSTARCZANIE ŻELIWA PRZY POMOCY ELEKTROKOSTEK Mżliwść dsiarczania żeliwa jest ś ci ś le uzależnina d zawartści tlenku żelaza w żeliwie i w ż u żl u. Duża zawartść węgl a w żeliwie ułatwia dsiarczanie tzn. zmniejsza znacznie zawa rt ść tlenu przez c znacznie intensywniejsze jest dsiarczanie. Reakcje dsiarczania są ściś le u zależnine d zawartci tlenków żelaza w ż u ż lu. Stąd tak ważnym prblemem jest slswanie elektrkstek typu FeCaS i, FeMn70 czy też SiC. Kinetyka rzpuszczania pwlk ceramicznych na ziarnach żelazstpów pwduje, że żużel styka s ię bezp ś redni z redu ktrami. Żużel który psiada ni ska zawartść tlenków żelaza pelni rl ę dsia r czającą. Inaczej r zkłada się równwaga międ zy zawartścią siarki w ż u ż lu (s) i w że l iwie [s]. Wyniki badania wplywu zawartści tlen ku że l aza w żuż l u na zawartść siarki w metalu i w ż użlu przedstawin na rys.4 i 5. Stswanie elektrkstek silnie redukujących tlenki że la za ma duże znaczenie przy prdukcji żeliwa sferidalneg. Przy niskiej zawartści siarki w żeliwie przed mdyfikacją istnieje duże prawdpdbiei1stw trzymania żeliwa sferidalneg wyskiej jakści raz bez wad spwdwanych nadmiarem siarki. <O ;;;...,,': 6 N [%} O.?.G 0, l l l r 0.05 l :mvartść [S}"' :e/iwie l ] [ %} Zmvartść FeO w trelu Rys.4. Wpływ zawartści tlenku żelaza w żużlach na zawartść siarki w żeliwie i ż u ż lu Fig.4. An influ;nce f irn xide entent in slags n sulphur entent in cast ir n and slag 4. NA WĘGLANIE ŻELIWA PRZY POMOCY ELEKTROKOSTEK Częst trzymanie żeliwa z dużą zawartścią węgla (np. pwyżej '.3,6 %) jest trudne d siągnięcia przy zastswaniu typweg wsadu metalweg. Czasami uzyskanie żeliwa niskiej zawartści krzemu i wyskiej zawartści wegla jest trudne. Największym jednak prblemem, przy skrmnych zapasach różnrdnych surówek, jest trzymanie żeliwa dpwiednim składzie chemicznym i jakści. Mając d dyspzycji dpwiednie elektrkstlci

5 l _f 1-! - li Zml ' artść FeO w '!:.u:ju 5 6 [%} Rys.5. Wplyw zaw sa rt ści tlenku żelaza w ż użlu na współczynnik r z d zi ału siarki w żużlu i metalu {[s]} Fig.5. An influence f irn xide entent in slags n sulphur distribulin rati in cast irn and in metal m żna nawęglać wsad metalwy stsując elektrkstki typu SiC, FeSi + SiC, SiC + C. Nale ży przyjąć, że % węgla z teg typu elektrkstek przechdzi d kąpieli metalwej. Równcześnie n ale ży zwrócić uwagę na fakt, że przy wytwarzaniu żeliwa z dużym udzialem surówek istnieje niebezpieczei1stw pjawienia się grafitu pierwtneg w żeliwie, który ze względu na duże wymiary znacznie bniża właściwści mechaniczne. Stswanie ni skweglweg wsadu metalweg pwduje że znika grafit pierwtny (latw się rzpuszcza) a przechdzący z elektrkstek grafit, szczególnie z rzpadu SiC psiada dzialanie mdtfikujace. W takiej technlgii wytapiania grafit jest drbnpiatkawy a brzegi ( krawęd z ie) płatków są zakrąglne. Wytrzymałść na rzciąganie takieg żeliwajest wyż sza niż wytapianeg bez ddatku elektrkstek. S. WNIOSKI Nwczesna metalurgia w prcesie żeliwiakwym mże być stswana dzięki stswaniu elektrkstek. Specjalna s łna ziarn żelazstpów pwduje, że pierwiastki stpwe nie utleniają się w strefie spalania. Dzięki temu zgar pierwiastków jest m a ły.

6 212 Stswanie tych materiałów wsadwych pzwala na stabilizację jakści żeliwa c ma zasadnicze znaczenie w stswaniu nrm ls Niektóre elektrkstki spełniają również rlę mdyfikująca strukturę i kształt gratitu. LITERATURA (l] Praca zbirwa. Encyklpedia Techniki - Metalurgia. Wyd. Ślą sk, 1985, s. l33. [2] Januszewicz P.: Żeliwiak i jeg prwadzenie. PWT - Warszawa, [3] Pdrzucki C., Kałata C.: Metalurgia i dlewnictw żeliwa. Wyd. Śląsk, Katwice [4] Sakwa W.: Współczesne metdy wytpu żeliwa. Skrypt Pl.Śl. Gliwice [5] Schram K.: Frmalinge fur Kuplfen. V er!. Frank u.schulte, ESSEN Ally Electr-Briquettes fr Cupla-Furnaces Prces SUMMARY Prcess f cast irn melting in cupla is qui te cmpund. Running the metallurgical prcess is limited due t xidizing atmsphere. Making the slag f smali FeO entent is pssible directly in slag by means f ally cmpnents reductin (M n, S i). Due t the abve mentined peratin the slight desulfurizatin f cast irn ccurs. Smali entent f irn xides in slang causes the cast irn quality increase that make the purpse f mdern manufacturing prcesses. Applicatin f ally electr-briquettes makes the realizatin f cupla-furance prcess easier, in accrdance with IS standard.