Шлакообразующая смесь для обработки чугуна рабочего слоя двухслойных прокатных валков
ШЛАКООБРАЗУЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЧУГУНА РАБОЧЕГО СЛОЯ ДВУХСЛОЙНЫХ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ, содержащая кальцинированную соду и окислы железа, отличающаяся тем, что, с целью повышения рафинирующей способности шлакообразукяцей смеси по отношению к сере, снюсения брака валков и улучшения механических свойств чу- Гуна, она дополнительно содержит плавленный трехкальциевый борат при следующем соотношении компонентов, мас.%: Плавленный трехкальциевый борат55-70 Кальцинированная сода 15-25 Окислы железа15-20
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СО@4АЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
O% <11>
gag С 21 С 1/00. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 1": .«Ожя
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ИЫИ.1 Ц1А н АвтОРсному свидетельству (21) 3567253/22-02 (22) 24,03.83 (46) 30.04.84. Бюл. У 16 (72) Н.С.Филипченко, В.А.Воронина, Э.М,Темников, Н.А.Будагьянц, Э.С.Церковский, А.А.Сирота, И.Г.Костыльков, В.Ф.Савин и В.И.Кондратенко (71) Украинский ордена Трудового
Красного Знамени научно-исследова- . тельский институт металлов (53) 669.1ф.046.58(088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР
Р 827551, кл. С 21 С 1/00, 1981 °
2. Авторское свидетельство СССР
Р 755848, кл. С 21 С 1/00. 1980. ъ (54) (57) ШЛАКООБРАЗУКМЦАЯ СМЕСЬ ДЛЯ
ОБРАБОТКИ ЧУГУНА РАБОЧЕГО СЛОЯ ДВУХСЛОЙНЫХ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ, содержащая кальцинированную соду и окислы железа, о т л. и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения рафинирующей способности шлакообразующей смеси по отношению к сере, снижения брака валков и улучшения механических свойств чу гуна, она дополнительно содержит плавленный трехкальциевый борат при следующем соотношении компонентов, иас.%:
Ппавленный трехкальциевый борат 55-70
Кальцинированная сода 15-25
Окислы железа 15-20
1089137
Изобретение относится к .металлургии, в частности к шлакообразующим смесям, и предназначено для обработ ки чугуна рабочего слоя двухслойных валков, выплавляемого в мартеновской или пламенной печах.
- Известна шлакообразующая смесь для обработки чугуна, которая для снижения температуры плавления смеси, повышения ее рафинирующей способности по отношению к сере, фосфору и неметаллическим включениям, повышения механических свойств чугуна и снижения расхода легирующих элементов дополнительно содержит борат кальция и окись железа при следующем соотношении компонентов, мас.7:
Борат кальция 35-45
Криолит 25-35
Кальцинированная
20 сода i0-20
Окись железа 10-20 (1).
Недостатком данной шлакообразующей смеси является то, что ее применение при обработке металла в мартеновс- кой или пламенной печах без предварительного ее расплавления нецелесообразно из-за выдувания бората кальция воздухом, подаваемым в печь, а грануляция его затруднена и требует до- ЗО полнительных затрат. Уменьшение содержания в смеси бората кальция снижаеч содержание В и Са в металле, что отражается на механических свойствах чугуна. Данная смесь эффективна 35 при обработке указанного расплава в ковше, так как она довольно хорошо рафинирует металл и способствует бо.лее равномерному насыщению металла легирующими элементами по всему объе- 4р му ковша иэ-за низкой температу ы
О р плавления (800 С). Однако данная смесь при расплавлении выделяет значительное количество фтора в атмосферу из-за наличия в ней криолита, 45 кроме того, она пылит, так как борат кальция имеет температуру плавления
1050 С, мелкую фракцию и малый удельный вес — не сразу расплавляется и тем самым выносится потоками теплого воз50 духа наружу. Пылевыделение засоряет атмосферу цеха.
Наиболее близкой к предлагаемой является шлакообразующая смесь для рафинирования чугуна f2), которая 5$ с целью снижения в чугуне вредных примесей и неметаллических включений, улучшения механических свойств чугуна, дополнительно содержит окислы железа при следующем соотношении компонентов, мас.7.:
Диатолитовый концентрат 60-80
Кальцинированная сода 10-30
Окислы железа 10-30
К недостаткам известной шлакообразующей смеси относятся низкая модифицирующая способность по отношению к сере, повышенный расход никеля. Кро. ме того, применение известной смеси не может обеспечить необходимые механические свойства и снижение брака валков, исполнения ЛПХНд-62 при минимальном содержании никеля (2,45. 2,557) по 7У.-14-2-158-74 что требует
1 при производстве двухслойных ралков..
Заданная твердость валков обеспечивается при увеличении содержания никеля до 2,95-3,027.
Укаэанные недостатки обусловлены тем, что обработка чугуна рабочего слоя двухслойных валков в мартеновской или пламенной печах известной шлакообразующей смесью затруднительна так
Э как загружается шлакообразующая смесь в печь в количестве 17 к весу. металла в пылевидном состоянии. Пылевидная нерасплавленная часть шлакообразующей смеси через щели выдувается в отводящие каналы (борова) печи. К пылевидным относится датолитовый концентрат с температурой плавления о
1240 С и кальцинированная сода с температурой плавления 851 С, но сода из-за небольшой температуры плав-, ления расплавляется очень быстро и почти не выдувается. Вынос части датолитового концентрата влечет за собой снижение его в составе смеси и тем самым уменьшается содержание бора в, расплавленном чугуне, что сказывается на величине показателей механических свойств чугуна (предел прочности при разрыве составляет 255 ИПа предел прочности при изгибе 370 ИПа, твердость 62HS).Данные получены при содержании никеля в чугуне 2,72-2,757.. При введении известной шлакообразующей смеси на дно ковша и выпуске металла в него
У известная смесь начинает пылить из-за малого удельного веса и содержания в ней мелкой фракции, что засоряет атмосферу цеха. Кроме того, шлак не успевает сформироваться за время
- 1089137 выпуска металла из печи в ковш (2,0-
2,5 мнн), так как его температура о плавления 900 С, в результате чего ухудшается рафинирунпцая и модифицирующая способность его. Позже сформированный шлак, находящийся íà по верхности зеркала металла ковша, насы щает только верхние его слои бором., а более глубокие остаются менее насьпценными. 1О
Неравномерность химического состава обработанного известной шлакообразующей смесью чугуна в валке приводит к снижению его прочностных свойств и к повышению брака по волосо1З видным трещинам и. выкрошкам (26,2-.
16-« 17 соответственно). Таким образом., применение известной смеси как в мартеновской, так и в пламенной печах нецелесообразно из-за 20 уноса части датолитового концентрата.
Целесообразно применять известную смесь в электрических или индукционных печах. Обработка смесью металла в ковше также .нецелесообразна из-за 25 пыпевыделения, неравномерности хими- . ческого состава по бору в объеме. ковша.
Цель изобретения — повышение рафинирующей способности шлакообразующей смеси по отношению к сере, снижение брака валков и улучшение механичес. ких свойств чугуна, l
Поставленная цель достигается тем, что шлакообразуцпцая смесь для обработки чугуна рабочего слоя двухслойных прокатных валков, содержащая кальцинированную соду и окислы железа, до. полнительно содержит плавленный трехкальциевый борат при следующем 4О соотношении .компонентов, мас.7:.
Плавленный трехкальциевый борат 55-70 .
Кальцинированная сода f5-25
Окислы железа 15-20
Плавленный трехкальциевый борат
Са (ВО )2 — это материал, который получают из бедных боратовых руд nyTeì термохимического разложения сопутствующих гипсов с получением серной кислоты и продукта для борных удобрений, и имеет, следующий состав, мас.X: В Оу 22-25 СаО 35-45, MgO 10-18;, SiO< 12-20, FeO 2,5-4,0;
Fe<0 3,0-6.
Плавленный трехкальциевый борат является аморфньпч веществом с высокой внутренней энергией, что и обуславливает его активность в смесях. Снижается расход энергии при плавке шихтовых материалов на величину фазового перехода кристалламорфное вещество, равную 80 ккал на 1 кг плавленного трех кальциевого бората.
Присутствие кремнезема в предлагаемой шлакообразующей смеси в пределах 12-20Х обуславливает локализацию его связи с кальцием и.магнием, освобождая связи оксида бора, в результате чего повышается его активность.
Наличие избыточного количества СаС по отношению к В О обеспечивает вы2 сокую активность СаО, что способствует протеканию реакции извлечения серы из металла в шлак по реакции.
СаО . Ca5 5 мес Н2 Ф Н О . «)
Оксианионы бора ВО в металле, содержащем углерод, восстанавливаются по реакции (80э/ + l C е j &l ме 3 СО Ф, Таким образом, бор переходит в металл, а углерод в виде окиси углерода выделяется в газовую фазу. Снижение содержания серы и наличие бора в чугуне для рабочего слоя двухслойных валков обеспечивает измельчение пластинчатого графита и образование графита компактной формы, что приводит к значительному повышению прочности чугуна и снижению брака валков по волосовидным трещинам и выкрошкам. Плавленный трехкальциевый борат является твердым не пыпевидным материалом с температурой плавления
1360-1400.С.
Содержание предлагаемой Йлакообразующей смеси кальцинированной соды
Na Содержание в предлагаемой шлакообразующей смЕси окислов железа в количестве 15-20Х способствует понижению 1089137 вязкости шлакообразующих смесей, а также печных шлаков, обеспечивая выход серы as металла в газовую фазу по реакции: 2/ГЮ О4цлоьк+ мег ЕО/ы лак S D .(3) Ввод плавленного трехкапьциевого бората в смесь осуществляется в виде гранул размером 5-7 мм. Пределы содер.10 жания компонентов предлагаемой патакообразующей смеси определены опытным путем. Введение плавленного трехкаль" циевого бората ниже нижнего и выше верхнего пределов понижае твердость валков, которая по ТУ не должна быть ниже 62HS ° При введении плавленного трехкальциевого бората менее 55 и более 70Х твердость чугуна резко падает (например, при содержании его 50 и 75X s предлагаемой шлакообразующей смеси твердость составляет, 61HS). Снижение твердости объясняется тем, что при повышенном .содержании бора в 2S чугуне более О,ОЗХ прочность его возрастает за счет появления в структуре остаточного аустенита, поэтому твердость падает. При содержании бора менее 0,2Х твердость металла снижается из-sa недостаточной микротвердости перлита. Для определения рафинирующей способности, наличия в валках, изготовленных из чУгУна, обработанных пред- З5. лагаемой шлакообразующей смесью волосо видных трещин и.выкрошек и механических свойств чугуна были приготовлены шесть составов шлакообразующей смеси. 40 Для обеспечения сопоставительного анализа с известной шлакообразующей смесью приготавливают состав с известным оптимальным соотношением ингредиентов. 45 В табл.1 дана характеристика исследованных составов шлакообразующих смесей. Плавленный трехкальциевый борат применяют в виде гранул размером . 5-7 мм, окислы железа дробят до кусков 8-12 мм, датолитовый концентрат и кальцинированную соду применяют в порошкообразном состоянии. Каждую смесь приготавливают в смешивающих бегунах и загружают на подину .мартеновской печи в количестве 1Х от веса плавки и присыпают шихтой, предназначенной для отливки рабочего слоя двухслойных валков ° После расплавления шихты и выпуска металла в ковш .отбирают технологические пробы для исследования физико-механических свойств и заливают рабочий слой двухслойных валков, из которого вырезают кольца для определения твердости и предела прочности. Из технологических проб также вырезают образцы для определения предела прочности при изгибе и разрыве, химического состава, неметаллических включений и твердости Чугуны, полученные после обработки их шлакообразующими смесями разных составов, имеют следующие характеристики по содержанию серы в металле (табл.2)„ Каждое из приведенных в табл.2 средних значений получают по результатам 8 плавок. Характеристики механических.свойств чугуна, расплав которого обрабатывают шлакообразующими смесями указанных составов, даны в табл.З. В табл.4 дан химический состав чугуна, обработанный известной и предлагаемой шлакообраэующей смесью. Характеристика брака двухслойных . валков исполнения ЛПХНд-62 приведена в табл.5. Предлагаемая шпакообразующая смесь в сравнении с известной обладает следующими преимуществами. Содержание серы в обработанном чугуне снижено на 23Х (было 0,078Х, стало 0,060Х). Механические сВоасТ ва обработанного чугуна повышены: предел прочности при разрыве на 10,0Х (быпо 255 МПа, стало 280 МПа) предел прочности при изгибе на 15Х (было 370 МПа, стало 426 МПа) твердость на 8,5Х (было 62H $, стало 67Н $), содержание никеля в чугуне снижено на 0,024Х или на 2,4 кг/т, брак валков по волосовидным трещинам в среднем снижен на 13,8Х (было 26,2Х, стало 12,4Х), по выкрошки на 7,3Х (было 16, 1Х, стало 8,8Х) за счет большего содержания в чугуне усвоенного бора (0,022-0,030Х), который придает чугуну пластичность при высокой твердости, а также превращает графит нз пластинчатой формы в компактную и тем самым предотвращает образование поверхностных мелких волосовидных трещин, а следовательно, и выкрошек (выколов). Экономический эффект от использования изобретения на заводах по Состав шлакообразующих смесей, вес,X Ингредиенты Предлагаемый Известный 1 2 3 4 5 6 Плавленный трехкальциевый борат Са (ВО ) 70 50 75 60 15 25 15 Кальцинирован.ная сода 25 Окислы же15 25 10 15 10 леза Датолитовый концентрат Таблица 2 Состав шлакообразующих смесей Компоненты Предлагаемый 1 (1 I I Известный 1 2 3 4 5 6 0,070 0,067 0,063 0,060 0,072 0,059 0,078 Содержание серы в чугуне, Ж Таблица 3 Состав шлакообразующих Механические свойства Известный 3 4 5 167 273 277 280 259 286 255 370 386 401 414 426 374 433 65 66 69 67 61 61 Твердость, Н$ (ед. Шора) 62 Предел прочности при, разрыве, NIIa Предел прочности при изгибе, NIIa 1089137 8 производству прокатных валков соста вит 11 руб. на тонну чугуна. Таблица ф 1089137 Таблица 4 Химический состав чугуна, 3 I Хj I х " т Исполнение валков Si Mn P S Cr Известная шлакообразующая смесь 0,0120,015 0,4- 0,65- 0,48- 0,077- 0,72« 042 0 7 050 0081 0 75 2,652,75 ЛПХНд-62 2,722,75 Предлагаемая шлакообразующая смесь 0,72- 2,45- 0,0220,75 . 2,55 0,030 2,652,75 Ов4 Оэ65 Оэ48 Оэ060 0,42 0,7 0,5. 0,070 ЛПНХд-62 Без обработки шлаками 0,72- 2,95- 0,0020,75 3,02 0,003 0,75- 0,48- 0,090,70 0,50 0,095 0,40,42 2,652, 7,5 ЛПНХд-62 Таблица 5 Состав алакообразующих смесей с Виды брака 1 2 3 .4. 5 6 Известный 15 1301 . 11 7 98 19 Волосовидные трещины, Х 26,2 8,6 8 11,2 9,4 9,6 8,9 Выкрошки, Х 16,1 Составитель К.Сорокин Техред T.Маточка Корректор С.Шекмар Редактор Н.Ковалева Заказ 2873/23 Тирак 540 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Уагород, ул. Проектная, 4
