Шлакообразующая смесь для разливки стали

 

ШЛАКООБРАЗУЩАЯ СМЕСЬ ДПЯ РАЗЛИВКИ СТАЛИ, включающая алюминиевый порошок, марганцевую руду, жидкое стекло, плавиковый шпат, силикатную глыбу и материал на основе силикокальция, отличающаяся .тем, что, с целью улучшения качества металла путем повышения степени глобулизации сульфидных включений , увеличения выхода годного и снижения себестоимости, в качестве материала на основе силикокальция она содержит ферроалюмосиликокальций с содержанием кальция 5-t2 мас.% и алюминия 7-10 мас.% при следующем соi отношении ингредиентов, мас.%: Жидкое стекло5-10 (П Алюминиевый порошок 5-10 Марганцевая руда 15-30 Плавиковый шпат 15-30 Ферроалюмосиликокапьа С ций с содержанием кальция 5-12 мас.% и алюминия 7-10 мас.% 15-25 Силикатная глыба Остальное 00 ел а 05 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

15-25

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTHA (21) 3434639/22-02 (22) 11.05.82 (46) 15.04.84. Бюл.914 (72) В.В. Аверин, И.П. Басаев, С.И. Губенко, В.Ф. Чистяков, Е.И. Тюрин, В.Ф. Попов, С.М. Полонская, В.С.Кравченко, В.М. Бушмелев, Г.В.Медведев и В.Б. Спирин (71) Институт металлургии им.А.А.Байкова (53) 669.046. 558 ° 7(088.8) (56) 1. Разливка стали в слитки и их качество. Сборник М., "Металлургия", 1976, В5, с.42-48.

2. Авторское свидетельство СССР

В 387780, кл. В 22 D 7/10, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР

У 720025, кл. В 22 9 7/00, 1978.

4. Авторское свидетельство СССР

В 831285, кл. В 22 Э 7/00, 1979.

5. Авторское свидетельство СССР

И 226653, кл. В 22 Р 11/00, 1966.

3др В 2с D 7 .10 С 21 С 5/54 (54) (57) ШЛАКООБРАЗУВЩАЯ СМЕСЬ

ДЛЯ РАЗЛИВКИ СТАЛИ, включающая алюминиевый порошок марганцевую руду

:жидкое стекло, плавиковый шпат, силикатную глыбу и материал на основе силикокальция, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью улучше" ния качества металла путем повышения степени глобулизации сульфидных включений, увеличения выхода годного и снижения себестоимости, в качестве материала на основе силикокальция она содержит ферроалюмосиликокальций с содержанием кальция 5-t2 мас.% и алюминия 7-10 мас.% при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Я

Жидкое стекло 5-10

Алюминиевый порошок 5-10

Марганцевая руда 15-30 С:

Плавиковый шпат 15-30

Ферроалюмосиликокальций с содержанием кальция 5-12 мас.% и Ме алюминия 7-10 мас.% Ю

Силикатная глыба

1 108566

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к разливке стали под шлаками.

Основная масса спокойной стали разливается с применением теплоизолирующих, изотермических шлакообразующих смесей, которые используются в сыпучем виде или в виде брикета с применением в качестве связующего жидкого стекла 5-15 вес.Х, Применение 10 теплоизолирующих шлакообразующих смесей обеспечивает увеличение выхода годного и повышение качества продукции. В ряде случаев операции разливки под защитной шлакообра- 15 зующей смесью совмещаются с микролегированием стали высокореакционными элементамн, входящими в состав брикетов и смесей, что обеспечивает изменение морфологии неметаллических,20 включений, строения слитка и уровня свойств литого, а также деформированного мегалла 1.1 1.

Известен экэотермический шлакообразующий брикет (смесь} для раз- 25 ливки стали 32), содержащий,вес.X:

Алюминиевый порошок 4-10

Силикокальций 15-25

Марганцевая руда 15-20

Плавиковый шпат зо

Силикатная глыба 20-28

Кальцинированная сода 3-7

Поваренная соль 2-5

Жидкое стекло 10--15

Недостатком укаэанного экзотерми35 ческого шлакообразующего брикета является выделение дыма вследствие содержания в составе брикета поваренной соли, которая разлагается при температурах разливки стали, что ухудшает санитарно-гигиенические условия труда.

Известна также шлакообразующая I смесь для разливки стали (33, содержащая вес.Ж:

Алюминиевый порошок 4 8

Силикокальций 15-20

Марганцевая руда 15-22

Плавиковый шпат 15-25

Жидкое стекло 5-15

Силикоб арий 13-35

Силикатная глыба Остальное

При использовании данной смеси отмечена благоприятная роль бария как глобуляризатора оксидного и сульфидного включений, что в специ- фических условиях разливки в защитной среде обеспечивает проявление барием химического сродства к сере и кислороду, растворенных в жидкой стали.

Недостатком данной шлакообразующей смеси для разливки стали является то, что силикобарий относится к специфичным и дефицитным ферросплавам и широкого промышленного применения не имеет, поскольку он усваивается и эффективно действует лишь при особых условиях ввода.

Известна шлакообразующая смесь для разливки стали (4), включающая, вес.Ж:

А9 -порошок 3-10

Мп-руда 3-12

Плавнковый шпат 15-28

Сплав окислов 15-30

Натриевая селитра 3-10

С-содержащее вещество 10-45

Данная шлакообразующая смесь обеспечивает хорошее качество слитка, но не обеспечивает микролегирование металла кальцием и тем самым глобулизации сульфидной фазы. Окислы кальция и алюминия являются прочными химическими соединениями и их восстановление и переход в жидкую сталь в условиях разливки являются невозможными

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является шлакообраэующий брикет для непрерывной разливки стали t5 3, содержащий, вес.7:

Плавиковый шпат 15-20

Марганцевая руда 15-20

Алюминиевый порошок 4-6

Силикокальций 20-25

Жидкое стекло 10-15

Силикатная глыба Остальное.

Однако известный шлакообразующий брикет оказывает недостаточное модифицирующее действие на металл, вследствие чего в слитке не удается получить неметаллические включения оптимальной формы, что в конечном счете неблагоприятно влияет на контактную выносливость иэделий, например подшипников качения. Кроме того, слитки склонны к образованию поверхностных дефектов. Их устранение требует зачистки и приводит к потере 0,57. металлае

В известных смесях используются активные к сере щелочно-земельные элементы, а в качестве средства, обеспечивающего связывание кислорода стали, является порошкообразный или гранулированный алюминий. Однако

1085

3 малый удельный вес (2,7 г/см1) и низкая температура плавления алюминия (650"С) в сравнении со сталью не обеспечивает благоприятных условий перехода алюминия в жидкий металл и поэтому взаимодействие алюминия с кислородом локализовано в весьма тонком поверхностном слое. Соответственно снижается и эффективность использования лигатур, содержащих 10 щелочно-земельные элементы, вследствие их частичного расходования на образование химических соединений с кислородом.

Целью изобретения является улучше-15 ние качества металла путем повьппения степени глобулизации сульфидньм включений, увеличение выхода годного и снижение себестоимости смеси.

Цель достигается тем, что шлакообразующая смесь для разливки стали, включающая алюминиевый порошок, марганцевую руду, жидкое стекло, плавиковый шпат, силикатную глыбу и материал на основе силикокальция, в качестве материала на основе силикокальция содержит ферроалюмосиликокальций с содержанием кальция 5-12 мас. и алюминия 7-10 мас. при следующем соотношении ингредиентов,мас.X:

Жидкое стекло 5-10

Алюминиевый порошок 5-10

Марганцевая руда 15-30

Плавиковый шпат 15-30

Ферроалюмосиликокальций с содержанием кальция 512 мас. и алюминия

7-10 мас.% 15-25

Силикатная глыба стальное 40

В случае .использования смеси в сыпучем состоянии из ее состава следует исключить жидкое стекло. Ферроалюмосиликокальций (сплав ФАСК) производят из отходов доменного шлака и его 45 состав колеблется в узких пределах, определяемых технологией производства.

Соотношение компонентов в сплаве

ФАСК сЛедующее,7.: кремний 47-52, кальций 5-12; алюминий 7-10, железо остальное. Смесь с содержанием ФАСК свьппе 25 мас.X ухудшает условия разливки (снижается температура шлака, изменяется вязкость). Ввод ФАСК ниже 15 мас.X.íå обеспечивает сущест- 55 венной глобулизации сульфидов. В случае применения в смеси ферроалюмосиликокальция, в котором содержание каль668 4 ция вьппе 12 „, rvOFIOfff, усвоения кальция сульфидНОЙ фазой была ниже иэ-за низкой плотности силикокальция. При содержании кальция менее 5 не достигается достаточная степень глобулизации сульфидных включений. При содержании не больше 1О мас. происходит слишком быстрое сгорание брикета.

При содержании его меньшим 7 мас.X микролегирование не происходит.

В состав предлагаемой шлакообразующей экзотермической смеси для разливки вводят сплавы железа-алюминия-кремния-кальция (ФАСК) вместо силикокальция (КАСИ), что при существенном различии удельных весов (3,4-4,4 и 2,3-2,6 г/смз соответственно), а также температур плавления (1180"1250 и 1150 С соответственно) обеспечивает проработку более толстого слоя жидкой стали в контакте с плавящимися частичками сплава.

Сущность изобретения заключается в более замедленном темпе перехода в металл, усвоения и реагирования компонентов сплава, содержащего кальций.и алюминий с .примесями металла. При его более высоком удельном весе и температуре плавления по сравнению с силикокальцием сплав обрабатывает больший объем жидкой стали при избирательном взаимодействии алюминия r, кислородом, а кальция с серой, растворенными. в стали, что непосредственно сказывается на составе, количестве и размере Heметаллических включений, их деформируемости, а соответственно и на уровне свойств готовых иэделий.

Примеры составов шлакообраэующей смеси и брикетов представлены в табл.1.

Качественная характеристика металла приведена в табл.2.

Как видно из табл.2, применение брикета нового состава со сплавом

ФАСК приводит к существенному снижению отбраковки образцов с 40 до 6,7 .

Сопоставление проведено на металле одних и тех же 150-тонных плавок стали 10 ГНА при предлагаемом и известном составах брикета. Уменьшение составляющих активньм компонентов не обеспечивает достаточной экзотермичности брикета, и процесс образования активного шлака задерживается во времени, а микролегирование

1085668 не имеет места. Увеличение доли алю- миния и сплава приводит к быстрому сгоранию брикета и нерациональному расходованию активных составляющих.

Предлагаемый состав.шлакообразую- 5 щей смеси для разливки стали обеспечивает более эффективное и избира". тельное воздействие на включения . активньм по отношению к кислороду и сере компонентов, применение активной составляющей, получаемой из недефицитных н дешевых материалов (доменного шпака и высокоэольного каменного угля) при существенном снижении затрат (себестоимость сплава железа-алюминия-кремния-кальция (ФАСК) 15-200 д/т, а силикокальция (КАСИ-30) 430 д/т). ция в составе включений.

Содержание компонентов в составах, мас.Х

1 1 T

Компоненты

t0

Алюминиевый порошок

Иарганцевая руда

30

Плавиковый шпат

30

25

Жидкое стекло

Сплав железа-алюминиякремния-кальция

Силикатная глыба

25

15

18

15

Таблица 2

Забраковано образцов,X

1 1

Испытано образцов, шт.

Смесь

33,3

40,0

6,7

Предлагаемая

13,4

13 4

6,7

6,7

26,6

6,1

33,3

26,6

6,7

33,3

ВНИИПИ Закан 2124/8 Т аж 775 Поыписное

Фялнал ППП тека, г.Увгород, ул.Проектная, 4

Прототип (с силикокальцием

КАСИ-30) Предложенная шлакообразующая смесь кроме хорошей поверхности слитка обеспечивает также микролегирование кальцием и упрочнение сульфидных включений за счет наличия кальИеталлографический анализ сульфидных включений в обычном и микролегированном металле показывает, что включения в обоих случаях имеют характерный размер 5-20 мкм; в микролегированном-металле включения имеют более округлую форму.

Экономический эффект от использования изобретения составит 16,019,2 тыс.руб.

Таблица 1 всего по расслоению по усадке