Флюс для непрерывного литья кадмиевой бронзы

 

1. ФЛЮС ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ КАДМИЕВОЙ БРОНЗЫ, Включающий окись натрия, кремнезем и окись брра , отличающийся тем, что с целью повышения качества поверхности слитков, снижения безвозвратных потерь металла и токсичных выделений окиси кадмия, флюс дополнительно содержит криолит и углеродсодержащий материал при следующем соотнесении ингредиентов, вес.%: Окись натрия30-35 Кремнезем10-15 Криолит10-20 Углеродсодержащий .материал1-5 Окись бора Остальное 2.Флюс по п. 1, отличающийся тем, что в качестве углесл род содержаще го материала он содержит древесный уголь, 3.Флюс по п. 1, отличающ И и с я тем, что в качестве углеродсодержащего материала он содержит порошок прокаленного древесного угля.

СОЮЗ СОЕБТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК щ ) В 22 0 27/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV. СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СЮ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ..

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21)3312015/22-02 (22)07,07.81 (46)23,04,83, Бюл. 9 15 (72)Б. И. Резник;- A..Å. Ерофеев, Ф, Н. Стрельцов, A. В. Новиков, A. И, Скрыльников, В. С. Токарь и

В, A. Новосельцев. (71)Государственный научно-исследо-, вательский, проектный и конструкторский институт сплавов и обработки цветных металлов (53)621.746 ° 047(088 ° 8) (56)1. Патент CIA В 2825947, кл, 164-73, 1958.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 645751 кл. В 22 0 11/00, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 418543 кл. С 22 С 1/06 1973.

4.Авторское свидетельство СССР

Р 555158 кл. С 22 С 1/06 ; 1975, ;5, Авторское свидетельство СССР

Р 554073 кл,.В 22 0 27/00 1975 ° (54)(57) 1. ФЛЮС ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО

ЛИТЬЯ. КАДИИЕВОй БРОНЗЫ, включающий

„„Su„„1013095 A окись натрия, кремнезем и окись бора, отличающийся тем, что с целью повышения качества поверхности слитков, снижения безвозвратных потерь металла и токсичных выделений окиси кадмия, флюс дополнительно содержит криолит и углеродсодержащий материал при следующем соотношении ингредиентов, вес.%:

Окись натрия 30-35

Кремнезем 10- 15

Криолит 10-20

Углеродсодержащий .материал 1-5

Окись бора Остальное

2, Флюс по и. 1, о т л и ч а ю- Е .Ф шийся тем, что в качестве углеродсодержащего материала он содержит древесный уголь.

3. Флюс но п, 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве углеродсодержащего материала он содержит порошок прокаленного древесного угля, Фюить

1013095

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке покровного флюса для непрерывного литья слитков и плавки меди и ее сплавов, например кадмиевой бронзы.

Йэвестно покрытие для непрерывного литья медных сплавов расплавом обезвоженной буры (1).

Использование обезвоженной буры не может быть рекомендовано при плавке и литье меди и медных малолегированных сплавов, так как пленка обезвоженной буры не удерживается на поверхности мениска металла кристаллизатора в связи с существенно отличным характером затвердевания этих сплавов по сравнению с высокоцинковыми латунями.

Известен флюс для непрерывной разливки стали, включающий криолит, кремнезем, окись бора, цемент, угле-,. 20 род (2).

Однако данный флюс является непри-, годным для непрерывного литья медных сплавов из-за возможного насыщения расплава серой, кроме того, 25 он не обеспечивает удовлетворительного качества поверхности слитка.

Известен также ряд флюсовых покрытий, содержащий буру, криолит, силикат натрия l3, соду, криолит 30 . хлористый натрий Г41, предназначенных для выплавки медных .сплавов, Однако эти покрытия не отвечают требованиям, предъявляемьж к флюсам, в связи с неудовлетворительной кроющей способностью этих составов медных малолегированных сплавов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является флюс для. 40 литья сплавов на медной основе, включающий окись натрия, кремнезем,. и борный ангидрид 5, Однако использование известного способа при непрерывном литье кадмиевой бронзы не обеспечивает получения качествейной поверхности слитков., так как не обеспечивается смазка трущихся поверхностей затвердевшего слитка и кристаллиэатора в зоне сформировавшейся твердой корочки, а также образуются разрывы флюсового покрова на поверхности мениска металла, Это ведет к увеличению токсичных выделений окиси кадмия и к увеличению безвозвратных потерь металла.Целью изобретения является повышение качества поверхности слитков, снижение безвозвратных потерь металла и токсичных выделений оки- 60 си кадмия.Поставленная цель достигается тем, что флюс для непрерывного литья кадмиевой бронзы, включающий окись натрия, кремнезем и окись 65 бора, дополнительно содержит крио.= лит и углеродсодержащий материал при следующем содержании ингредиентов, вес,Ъ:

Окись натрия 30-35

Кремнезем 10-15

Криолит 10-20 углеродсодержащий материал 1-5

Окись бора Остальное

В качестве углеродсодержащего материала флюс может содержать древесный уголь или порошок прокаленного древесного угля.

Предлагаемый флюс обеспечивает хорошее смачивание между углеродом и расплавом остальных компонентов в области температур работы покрова (1000 C). Благодаря такому свойству покрытия углерод легко проникает в зону формирования поверхности слитка по зоне жидкого контакта расплавленного металла со стенкой кристаллизатора,и, уменьшая коэффи".. циент трения между трущимися поверхностями, обеспечивает получение качественной поверхности слитков (без трещин и надрывов).

Присутствие во флюсе углерода (смачиваемой основы ) делает флюс двухфазным, что определяет удовлетво- рительную кроющую способность .-флюса.

Экзотермический характер взаимодействия углерода флюса с кислородом воздуха приводит к разогреву флюсного покрова сверху, при этом значение удельного расхода флюса (кг/см)

2 возрастает без потери технологичности. Это также приводит к улучше,нию кроющей способности флюса и снижению величины выделений окиси кадмия.

Присутствующая в составе флюса окись натрия при температурах плавки и литья сплава, вступая в обменную реакцию с углеродом флюса, разлагается до чистого натрия, Пластичный натрий, обладающий большой теплопроводностью, откладываясь на стенках кристаллизатора, служит дополнительной к углероду смазкой трущихся при литье поверхностей, что беэ ухудшения процесса передачи тепла от слитка к стенкам кристаллиэатора также приводит к улучшению состояния поверхности слитка, Одновременное присутствие во флюсе неустойчивого комплексного соединения — криолита и окиси натрия при температурах более 1000ОС позволяет им реагировать между собой с образованием твердофазных продуктов реакции типа окиси алюминия. Это также приводит к улучшению кроющей способности флюса, так как.образующаяся двухфазная смесь, где жидкая составляющая сцементирована смачиваемой

1013095

Составы флюса, вес.%

Ингредиенты з (10

13

Кремнезем

32

Окись натрия

20

Криолит

Древесный уголь

100

Порошок древесного угля (сажа) 100

Окись бора

35

37

Окись цинка

Таблица 2

Физико-химические характеристи ки составов

5 6

Отношение начальной и конечной концентраций С /С, вес.В

1 р 05

0,65

1 05

0 55

1,55 1 60

1,45 . 1,50

1,20

1i10

1,60

1,40 твердой основой, хорошо удерживается на поверхности интенсивно перемешивармого металла в лунке кристаллизатора.

Введение в состав флюса криолита делает данный состав универсальным, так как инертность криолита по отношению к шамотной футеровке шахты печи препятствует растворению окиси кремния футеровки в расплаве окись натрия — окись бора, и данный состав может быть использован в качестве покровного флюса в:печи и разливочной коробке при плавке кадмиевой бронзы. Наличие углерода улучшает кроющую способность-флюса,при вы- 35 плавке сплава в индукционных канальных печах, приводит к увеличению вязкости композиции и стойкости шамотной футеровки, аналогично проявляется и акзотермический характер взаимодействия углерода флюса с кис лородом воздуха. Все это также приводит к снижению величины выделенной окиси кадмия, уменьшениЮ безвозвратных потерь металла на угар и шлак, улучшению санитарно-гигиенических условий работы цеха

Флюс приготавливается следуняцим образом;

Борный ангидрид (В О )ГОСТ 1006875 смешивают в определенной пропор" . ции с окисью натрия (Ма 0), полученной высокотемпературным разложением едкого натра NaOH ГОСТ 4328-77 окисью

-кремния (S 0 )ГОСТ 9428-73 (размолотый кварц) и переплавленным и раз-молотым техническим криолитом

ГОСТ 10561-73 в шаровой мельнйце в течение 0,5 ч до получения однородного состава. Углеродсодержацую до бавку в виде древесного угля

ГОСТ 7657-74 либо порошка прокаленного древесного угля ГОСТ 7657-74 ,добавляют к полученной смеси непо,средственно перед подачей флюса на мениск расплава.

В табл. 1-3 приведены технслогические и физико-механические характеристики предлагаемого флюса, : Таблиц K 1

4 J 5 j 6

1013095

Продолжение табл. 2 .

Составы флюса

Т -I Г I

Физико-химические характеристики составов

4. 5 6

Константа массопереносаф .,см/с

1,9.10 " 3,3 10- 0,71 10 0,35.10 0,35 10 4 0,35 ° 104

Количество окиси кадмия, выделяющейся в атмосферу цеха с поверхности металла в единицу времени, г/с

0i31

0,17

Т а б л и ц а 3

Составы .флюса

1 4

Суммарная длина дефектов, приходящаяся на единицу поверхности слитка, мм ММ

0 250

0 527

0,069

0,053 0(090

Средняя глубина дефектов поверх-. ности, определенная с помощью игольчатого щупа, мм

1 50

1,50

1,25

4,00

2,00

Технологические харакI теристики составов-пока затели качества поверх- 1 3 ности слитка

Для поиска оптимального состава флюса сравнительные исследования угара кадмия из расплава под различными покровами были проведены по из менению концентрации кадмия в пробах 45

;отобранных от расплава до и после часовой выдержки в алундовом тигле . (со/с ) ..

Интенсивность угара характеризовалась константой массопереноса с (см/с/.

Вес навески 220 r, поверхность мениска металла. в тигле 13,8 смы, время выдержки 1 ч, толщина угольного покрова 3 см, толщина флюсового покрова и покрова сажи 0,5 см, Приведенные значения.Co/с — средние по ce" рии экспериментов, На основании полученных данных рассчитывалась интенсивность выде" лений кадмия от поверхности металла, В расчетах принималась во внимание общая поверхность выделений Зпов =

= 0,95 м2(3 кристаллизатора ф.200 мм и печь с разливочной коробкой), а также то, что 1/5 часть общего потока окиси кадмия попадает в атмосфе- 65

0 067 0 033 0 033 ру,цеха, Выделения окиси кадмия находились в соответствии,.д мольными долями по реакции 2 Cd + O = 2 С40, Смачиваемость графитовой подкладки расплавом флюса проводилась по назуальному определению краевых углов смачивания. В результате исследований установлено, что смачиваемость графита флюсами составов 4-6 значительно превосходит аналогичный параметр для флюса состава 3, Краевой угол смачивания увеличивается примерно в 4 раза, Таким. образом, как следует из табл, 2 и 3, наилучшими технологическими свойствами при непрерывном литье кадмиевой бронзы"обладает флюс состава 5.

Введение компонентов флюса ниже нижних пределов увеличивает испарение кадмия, а выше верхних пределов ухудшает качество поверхности слитка.

Использование изобретения позволяет получать слитки кадмиевой бронзы без внутренних дефектов с измельченной макроструктурой и качественным

1013095

Составитель И. Гончарук Редактор T. Кугрышева Техред,К.Иыцьо Корректор. Г, Решетник,,Заказ 2578/15

Тираж 811 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4 состоянием поверхности, обеспечить безопасную работу обслуживающего персонала на установке при плавке и ли= ... тье означенного сплава, а также уменьшить безвозвратные потери металла на угар, и в шлак в 1,5-2 раза при одновременном .исйользовании флюса как покрова металла в кристаллизаторе, печи и в разливочной коробке.

Технико-экономический эффект от внедрения флюса складывается иэ снижения безвозвратных потерь металла на угар н в шлак и экономии на строительстве специальных воздухоочиствь. ных сооружений.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения данного изобретения составит 11 руб. на тонну годной продукции.