Шлакообразующая смесь для разливки металла

 

ШЛАКСХЖРАЗУЮШАЯ СМЕСЬ ДЛЯ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА, щюимущвственно меди и ее сплавов, ышючаютая двуокись кремния, оксид кальция, оксто натрия, оксид алюминия, отличаю щ а я с я тем, что, с цепью попучения мелкокристаллической структуры слитка и повышения механических свойств металла, смесь дополнительно содержит оксид магния, оксид железа и оксид ти тана при следующем соотношеепи иигредиеитов , мас.%: Двуокись кремния69-72 Оксид магния0,5-1,О Оксид алюминия1,О-1,5 Оксид железаО,4-0,6 Оксид кальцияО,5-1,Ь Оксид титанаО,4-О,6 Оксид натрияОстальное

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1054425

3{59:С 21 С 5/54; В 22 Э 11 OO

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ =- - - -" - .,. „, ) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

0,40,6 Я

Остальное

Оксид железа

Оксид «альция

Оксид титана

Оксид натрия

Вв е чыиа умеЮВиктиыВфим, ye/

Фй.1 (2 1 ) 338977 6/22-02 (22) 22.01.82 (46) 15.11.83. Бюл. № 42 (72) Ю. П. Поручиков, P. К. Мысик, А. Г. Титова, Ю. Л. Буньков, Л. Ф. Вьюгин, В. А. Гутов, В. Ю. Тимкн и В. В. Кандарюк (7l) Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. М. Кирова, Ревдинский завод по обработке цветных металлов и ордена Ленина и ордена Трудового

Красного Знамени Ленинградское производственное объединение Красный

Выборжец" (53) 621.745.58(088.8) (56) 1. Буров A. В. Литье слитков меди и медных сплавов. M., "Металлургия", 1978, с. 129.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 554073, кл- S 22 З 27/00, 1975.

3. Мадьянов А. М. Суспенэионная разливка. М., "Металлургия, 1969, с. 97.

4. Рутес В. С., Аскольдов В. И. и др.

Теория непрерывной разливки. Технологические основы. М., "Металлургия", 1971, с. 70. (54)(57) ШЛАКООБРАЗУЮШАЯ СМЕСЬ

ДЛЯ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА, преимущественно меди и ее сплавов, включающая двуокись кремния, оксид кальцкя, оксиц натрия, оксид алюминия, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью получения мелкокристаллической структуры слитка .и повышения механических свойств металла, смесь дополнктельно содержит оксид магния, оксид железа и окскд ти тана при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Двуокись «ремния 69-72

Оксид магния 0,5-1,0

Оксид алюминия 1.0-1 5

На фиг. 1 приведены фактическая и теоретическая кривые нормального распределения, Равномерность структуры слитка обеспечивает и .стабильность свойств по сечению.

Для изучения влияния шлакообразующих составов на структуру слитков из меди и латуней вырезают продольные и поперечные темплеты. Металлографический анализ показывает, что во всех представленных опытах средняя площадь зерна составляет 1,34 мм >. Косвенной оценкой условий кристаллизации может служить угол "выклинивания" кристаллов, Увеличение угла "выклинивания" говорит о том, что создаются условия для образования равноосной структурьь B табл. 1 приведены составы смесей и получаемая при разливке под ними структура металла, которая характеризуется углом "выклинивания" зерен по структурным зонам слитка, .

В табл. 2 приведены данные по скорости нарастания твердой корки в слитке для смесей табл. 1.

69-72

О, 5-1,0

° 1,0-1,5

0,4-0,6

0,5-1,0

0,4-0,6 gp

Остальное

1 1054

Изобретение относится к металлургии, в частности к разливке металла, и может быть использовано в качестве защитного покрытия расплавленного металла, например, в кристаллизаторе при непрерывной разливке сплавов.

Известна разливка металла под слоем сажи (1).

Однако в данном случае неблагоприятны санитарно-гигиенические условия труда. 10

Известны шлакообразующие защитные покрытия при разливке металлов, включающие Si0>, 62, 1 120 f23 и 131.

Однако данные. смеси не обеспечивают достаточно высокого качества поверхнос- 15 ти слитков и необходимую структуру.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является шлакообразующая смесь (4 ) для разливки металла, включающая, 20

%: Сс 12 43,7; СаО 11,8; 5102 34,6;

Ма2 7,5 и А О 0,8.

Однако применять данный состав для защиты зеркала расплавленного металла . в кристаллизаторе при непрерывной 2 разливке невозможно из-за высокой его жидкотекучести. Применение данного шлака для защиты расплава от окисления при непрерывной разливке высокотеплопроводных сплавов, таких как медь, 30 кадмиевая бронза, латуни Л96 и Л90, не дает положительных результатов.

Цель изобретения — получение мелкокристаллической структуры слитка и повышение механических свойств металла.

Указанная цель достигается тем, что шлакообразующая смесь для разливки металла, преимущественно меди и ее сплавов, включающая двуокись кремния, .

Оксид кальция, Оксид натрия> оксид алю- 4р миния, дополнительно содержит ;оксид магния, оксид железа и оксид титана при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Двуокись кремния

Оксид магния

Оксид алюминия

Оксид железа

Оксид кальция, Оксид титана

Оксид натрия

425 2

Введение таких оксидов s укаэанном соотношении позволяет снизить теплопроводность. шлакообразующей смеси с 1,201,30 Вт/(моС) до 0,9-1,0 Вт/(м1:).

При этом формирование твердой корочки начинается несколько ниже мениска металла в кристаллизаторе. Это условие является необходимым для получения качественной поверхности. Для меди характерно образование столбчатой структуры по всему сечению слитка. В случае разливки металлов под шлаками первичное охлаждение становится мягче".

При изменении условий охлаждения меняется угол "выклинивания" нового кристалла из двух дендритов, растущих рядом. Угол "выклинивания может служить косвенной оценкой формы кристаллических зерен. Проведенные замеры таких углов и их статическая обработка показали, что угол "выклинивания кристаллов в случае разливки под предлагаемой шлакообразуюшей смесью составляет 38 . При этом отмечается большая стабильность углов.

1054425

Таблица 1

Состав шлака, мас.%

Смесь

Равноосная зона, град

Столбчатая

Онаэ град.

5402 69; ka2027; М О 0 5

АЕ203 1 5; F82С 0,4;СаО 1,0;

Т102 0,6 45+12,6

75413,1

5102 70; Йсм2026; М О 1,0;

АегОз 1,0; Еe 2030,6; сто 1,0;

Т4020 4 46+11,2

76+19,2

> Og 7 1; йа2025; М О 10, 5;

АЕг05 1,4; ГЕ20З0,5; Сао

1,0; Т1020,6 53+12,2 88t8,8

giO2 72 йр2024; М - 1,0;

5 Са0 0,5 Ti0

0,5;АР20 1 5

7 9 «+16,5

48+12,8

:Т абл ица

0,25

0,7351

0,18

0,6834 .

0,7 128

0,23

0,25

0,7351

Слитки, изготовленные с применением предлагаемых шлакообразующих смесей, не имеют поверхностных и внутренних трещин, металл плотный, без газовой лорис тости.

В промышленных условиях на уста» новках полунепрерывного литья изготовлены слитки 250 мм из М1 и Л96 при использовании в качестве покровного материала смесей следующих составов, Мас.%:

1. 51 02 69; N a> О 27; И О 0,5;

АС>0> 1,5; Fe О 0,4;СаО 1,0;

Т1 Og 0,6

45 2. б т 0270; йс 2 О 26; М гО 1,03

АО О 1эОэ ej0q 0>6э СТО 1,0; Т10я 0,4

3. Si02 71 О 25;+00,5;

АЕ2РЯ 1.4;ЕЕгоз0,5;Спо 1,03Т1020,6

43102 72; ka20 24;И 01,0;

50 АР20 1,5; Fe203 0,5; Ca00,5;TI02 0,5

Слитки отлиты на двухручьевой установке. Для сравнения параллельно отлиты слитки с применением в качестве покров ного материала сажи. Слитки отлиты при одинаковый технологических параметрах (температура сплава, скорость литья, температура воды на входе в кристаллизатор). Из всех изготовленных слитков

5 10544 г отрезаны продольные и поперечные темплеты для макро- и микроисследований.

На фиг. 2 представлена макроструктура слитков, отлитых.при использовании предлагаемого состава шлакообразующей смеси. Опытные слитки имеют мелкокристаллическое строение, кристаллы приблизительно одинаковы по размерам, отсутствуют транскристаллизация и внутренние трещины. Распределение механических 10 свойств по сечению представлено на фиге Зэ

Кроме того, анализ показал, что црочностные свойства слитков .из меди И1, отлитых под сажей и предлагаемым шла- 15 ком, практически не отличаются. Огносительное удлинение и ударная вязкость

Таблица 3 дарная Г

Плотность, з вязкость кгс/см

8,9296

8,9239

8,9352

8,9445

12,0

30,0

28,5.

13,5

16,5

31,0

17,0

12,8

27,9

Известный состав (прототип) 15,5

8,9280

27,5

12,1 лины). Необходимым условием качественного приготовления смеси является достаточное перемешивание составляющих ингредиентов (перемешивание сухих комнонентов производится в смесителе 30«

40 мин).

Как следует из табл. 1 - 3 шлакообразующая смесь в соответствии с изьбретением обеспечивает улучшенное качество металла по структуре и механическим свойствам.

Экономический эффект от применения предлагаемого состава при производстве слитков из меди и медных сплавов составляет 1,2 руб. на .1 т слитков.

Предлагаемую шлакообразующую смееь можно готовить из чистых компонентов.

Оцнако это нецелесообразно для производственных условий. Преимуществом смеси считается возможность использования, кварцита и соды. Химический состав кварцита колеблется в следующих пределах, мас.%: S i 0g 96-99; Са 0 до 0,6;

ACg0> до 1,3;М Одо 0,3;Fe ÎS до 0,6;

ПОу до 0,8. Содержание 51 в смеси легко регулируется добавкой соды. Корректировка состава шлакообразующей смеси в зависимости от состава кварцита легко осуществляется введением со- 55 ответствующих количеств оксидов (магнезии, глинозема, извести, железной ока25 6 на 10-20% больше в слитках, изготовленных под шлаком. Несколько увеличилась плотность металла, отлитого под шлаком, благодаря более мелкодисперсной структуре. Расход шлака при разливке определяется as потребности его иа создание шлакового гарнисвжа и для образования защитного слоя на зеркале металла в кристаллизаторе и составляет 0,16 кг на

1 т слитков. Выход годного при литье равен 96„7%. В качестве двуокиси кремния могут использоваться природные кварциты и пески, имеющие состав:

SiO> 96-99;СсиОдо 0,6.

Механические свойства слитков представлены в табл. 3.

1054425

Фиг. 2 фйЧ/

Lôþåð

Ю%

1- Уищр дмаищ вЫ сажей

2- спивак num ирам аткем

Nus.z

ВНИИПИ 3акаэ 9040/34 Тираж 568 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4