13.3. Производство чугуна с вермикулярным графитом

Технология производства чугуна с вермикулярным графитом основана на применении сфероидизирующих модификаторов, содержащих Mg, Се и редкоземельные элементы.

В качестве исходного чугуна обычно используются чугуны, по составу близкие к эвтектическим (около 3,5 % С и 2,5 % Si) при содержании до 0,02 % S. Поэтому, если в плавильных печах не удается получить требуемую чистоту металла по сере, применяют ковшовую десульфурацию карбидом кальция, содой, известью или смесями на их основе.

Модификатор вводят в плавильную печь, в струю металла, вы­пускаемого в ковш, или на дно разливочного ковша при темпера­туре около 1450 °С. Суммарное количество сфероидизирующих эле­ментов в 3 — 4 раза меньше, чем при производстве высокопрочно­го чугуна с шаровидным графитом. Так же как и при производстве высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, в данном слу­чае требуется вторичное модифицирование ферросилицием ФС75, чтобы нейтрализовать отбеливающее действие сфероидизаторов.

13.4. Производство ковкого чугуна

Технология производства ковкого чугуна состоит из двух эта­пов получения отливок белого чугуна и графитизирующего отжи­га этих отливок.

Производство отливок белого чу1уна. К жидкому чугуну предъяв­ляются определенные требования, в числе которых:

а) низкое содержание углерода и кремния, для того чтобы при затвердевании отливка получилась насквозь «белой» (в зависимо­сти от толщины стенки отливки в чугунах должно содержаться 2,2...2,9 % С и 0,9... 1,5 % Si);

б) повышенная температура заливки 1420... 1470°С связана с низким содержанием углерода и кремния в чугуне, а также с тем, что отливки ковкого чугуна, как правило, имеют сложную кон­фигурацию при небольшой толщине стенки;

в) содержание хрома не выше 0,06 %, в противном случае воз­никает опасность неполного распада карбидов при отжиге и сни­жения пластических свойств чугуна;

г) пониженное содержание серы во избежание горячих тре­щин, связанных с высокой линейной усадкой белого чугуна;

д) чугун должен содержать модифицирующие (микролегирую- щие) добавки (висмут, бор, алюминий и др.), препятствующие «отсеру» (появлению свободного графита) в толстых частях от­ливки и сокращающие продолжительность отжига.

Приведенные выше требования могут быть выполнены при ис­пользовании различных плавильных агрегатов.

Вагранка горячего дутья — ЭДП. В вагранке с вы­носным копильником и минимальной глубиной горна (100 мм) на шихте, содержащей повышенное количество стального лома (35...45 %), выплавляют низкоуглеродистый чугун при темпера­туре около 1390 °С.

В дуговой печи чугун перегревают до 1460... 1500 °С и доводят химический состав до заданного. Модифицирующие добавки вво­дят в разливочный ковш.

Этот дуплекс-процесс был наиболее распространенным в оте­чественном автотракторостроении до 1980-х гг.

Вагранка горячего дутья — ИЧКМ. Замена дуговой печи индукционным чугуноплавильным канальным миксером, про­веденная в цехе ковкого чугуна ЗИЛа, позволила улучшить условия труда в цехе и экологию. Однако данный переход затруднил кор­ректировку химического состава ваграночного чугуна, т. е. потребо­валось усилить технологическую дисциплину ваграночной плавки.

ИЧТ — ИЧКМ. Впоследствии на ЗИЛе вагранки были заме­нены тигельными печами промышленной частоты емкостью 30 т, что в сочетании с миксером емкостью 45 т обеспечило получение расплава стабильно высокого качества.

Легирующий элемент	Степень легирования чугуна	Вид легирующей добавки	Способ введения добавки	Метод плавки	Коэффициент усвоения
V	Низкая	Феррованадий	В ковш	Электропечь, вагранка	0,88... 0,92
	Средняя	Феррованадий	В электропечь в конце плавки	Электропечь	0,88...0,92
А1	Низкая	Алюминий металлический	В ковш	Электропечь, вагранка	0,7... 0,75
	Высокая	Алюминий металлический	В печь в конце плавки или в ковш	Электропечь	0,7... 0,75
Ti	Низкая	Природнолегированный чугун	В шихту	Вагранка, электропечь	0,6...0,7
	Низкая и средняя	Ферротитан	В печь в конце плавки или в ковш	Электропечь	0,45 ...0,55

ЭДП плавильная — ЭДП выдержки. Этот вид дуп- лекс-процесса применялся на КамАЗе для плавки как ковкого, так и серого, и высокопрочного чугунов.

ЭДП — ИТМ. На ВАЗе для плавки ковкого чугуна использова­ли трехфазную дуговую печь с основной футеровкой. Основу ших­ты составляли пакетированные стальные отходы низкохромистой стали (около 39 %) и возврат (около 59 %). Выплавленный чугун содержал, %: С 2,8...2,9; Si 1,1... 1,2; Мп 0,3..,0,35; Сг до 0,05; Р и S до 0,016 каждого. Его переливали в два индукционных тигельных миксера емкостью по 20 т. Из миксеров чугун