Особливості процесу навуглецювання Fe-C розплаву та вплив на нього виду карбюризаторів
Loading...
Date
2023
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, Дніпро
Abstract
UKR: Одним з напрямків підвищення конкурентоспроможності вітчизняної продукції металургійної й машинобудівної галузей та переходу до безвуглецевої економіки є розвиток технології отримання синтетичного чавуну. Виробництво синтетичний чавуну забезпечує ефективність та якість ливарного виробництва . Заміна дорогих ливарних і передільних чавунів сталевим брухтом дозволяє знизити собівартість виробництва лиття та використовувати більш якісні матеріали, вільні від шкідливих домішок і включень. Однак їх застосування у складі шихти призводить до необхідності проведення вуглецювання розплаву. Процес навуглецювання розплаву при цьому набуває важливої ролі в багатоланковому ланцюжку отримання виливків. У цій ситуації особливого значення має вибір карбюрізатора, який забезпечить якість кінцевого продукту та зниження витрат при виробництві. Саме це завдання вирішувалося у роботі на основі дослідження процесів навуглецювання Fe-C розплаву та визначення вимог до якості карбюрізаторів та визначення технологічних параметрів їх отримання у агрегатах з електротермічним киплячим шаром. Аналіз досліджень навуглецювання Fe-C розплаву різними видами карбюрізаторів визначив основні фактори які впливають на процес навуглецювання та якість виливок з синтетичного чавуну: технологічні параметри (температура розплаву, ступінь перемішування, вихідний склад розплаву), характеристики карбюрізаторів (вміст золи та її склад, вміст сірки, вміст азоту, кристалічна структура). На основі результатів експериментальних досліджень сформульовані вимоги до оптимальних параметрів карбюрізаторів синтетичного чавуну: вміст золи та газів повинен бути як можливо меншим, кристалічна структура повинна включати 80-90% графітованих матеріалів з кристалічністю більш 100 А при отриманні чавунів з пластинчастим графітом. Це дозволило визначити основні технологічні параметри отримання карбюрізаторів на основі вітчизняної сировини (антрацит донецького родовища): температура термічної обробки 2400-2700°С, тривалість обробки 10 хв.
ENG: One of the ways to improve the competitiveness of domestic steel and machine-building products and transition to a carbon-free economy is to develop synthetic pig iron production technology. Synthetic pig iron production ensures the efficiency and quality of foundry operations. The replacement of expensive casting and remolding cast irons with steel scrap reduces the cost of casting production and allows for the use of higher quality materials free of harmful impurities and inclusions. However, their use in the charge results in the need for melt carburizing. In this case, the melt carburizing process plays an important role in the multi-link chain of casting production. In this situation, it is of particular importance to choose a carburizer that will ensure the quality of the final product and reduce production costs. This task was solved in this work on the basis of studying the processes of carburization of Fe-C melt and determining the requirements for the quality of carburizers and determining the technological parameters of their production in units with an electrothermal fluidized bed. The analysis of studies of carburization of Fe-C melt by different types of carburizers has identified the main factors that affect the carburization process and the quality of synthetic cast iron castings: technological parameters (melt temperature, degree of mixing, initial melt composition), characteristics of carburizers (ash content and its composition, sulfur content, nitrogen content, crystal structure). Based on the results of experimental studies, the requirements for the optimal parameters of synthetic cast iron carburizers were formulated: the content of ash and gases should be as low as possible, the crystal structure should include 80-90% of graphitized materials with a crystallinity of more than 100 A when producing cast irons with lamellar graphite. This made it possible to determine the main technological parameters for the production of carburetors based on domestic raw materials (anthracite of the Donetsk deposit): heat treatment temperature 2400-2700°C, treatment time 10 minutes.
ENG: One of the ways to improve the competitiveness of domestic steel and machine-building products and transition to a carbon-free economy is to develop synthetic pig iron production technology. Synthetic pig iron production ensures the efficiency and quality of foundry operations. The replacement of expensive casting and remolding cast irons with steel scrap reduces the cost of casting production and allows for the use of higher quality materials free of harmful impurities and inclusions. However, their use in the charge results in the need for melt carburizing. In this case, the melt carburizing process plays an important role in the multi-link chain of casting production. In this situation, it is of particular importance to choose a carburizer that will ensure the quality of the final product and reduce production costs. This task was solved in this work on the basis of studying the processes of carburization of Fe-C melt and determining the requirements for the quality of carburizers and determining the technological parameters of their production in units with an electrothermal fluidized bed. The analysis of studies of carburization of Fe-C melt by different types of carburizers has identified the main factors that affect the carburization process and the quality of synthetic cast iron castings: technological parameters (melt temperature, degree of mixing, initial melt composition), characteristics of carburizers (ash content and its composition, sulfur content, nitrogen content, crystal structure). Based on the results of experimental studies, the requirements for the optimal parameters of synthetic cast iron carburizers were formulated: the content of ash and gases should be as low as possible, the crystal structure should include 80-90% of graphitized materials with a crystallinity of more than 100 A when producing cast irons with lamellar graphite. This made it possible to determine the main technological parameters for the production of carburetors based on domestic raw materials (anthracite of the Donetsk deposit): heat treatment temperature 2400-2700°C, treatment time 10 minutes.
Description
М. Губинський: ORCID 0000-0003-3770-4397; А. Сибір: ORCID 0000-0002-9974-0636; С. Федоров: ORCID 0000-0002-5409-882X; О. Меркулов: ORCID 0000-0002-7867-0659; В. Мазорчук: ORCID 0000-0002-8512-0727; О. Форись: ORCID 0000-0002-9524-2381
Keywords
синтетичний чавун, навуглецювання, дифузійний процес, карбюрізатор, електротермічний киплячий шар, synthetic cast iron, carburizing, diffusion process, carburetor, electrothermal fluidized bed, КЛВ, КЕСЕ
Citation
Губинський М. В., Сибір А. В., Федоров С. С., Меркулов О. Є., Мазорчук В. Ф., Форись О. М. Особливості процесу навуглецювання Fe-C розплаву та вплив на нього виду карбюризаторів. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. Дніпро, 2023. № 37. С. 62–75. DOI: 10.52150/2522-9117-2023-37-62-75.