Способ получения биметаллической заготовки

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦ)ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГ1УБЛИН

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3731776/22-02 (22) 24,04.84 (46) 15.02.86. Бюл. Ф 6 (71) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П.Бардина (72) С.И.Булат, А.Ф.Кузнецов, О.Г.Чернышев, А.П.Суровцев, А.А.Быков, Е.Г.Деренская, А.В.Ткачев, E.Ä,ÁåëèHñêHé, В.В.Кудашкин, А.Н.Сапрыгин и И.Е.Подыногин (53) 621.74.046(088.8) (56) Патент Великобритании

В 1474221, кл. В 22 D 19/08, 1977.

Патент Великобритании Ф 888404, кл. В 22 D 19/08, 1962.

Патент ПНР 11 - 62206, кл. В 22 С 21/14, 1967. (54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКОИ ЗАГОТОВКИ, включающий (1% . О1)

1Я) 4 В 22 D 19 08 В 23 К 20 00 изготовление пластин из стали, установку их в изложницу и удаление окалины с поверхности пластин при заливке жидкой стали, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью снижения производственных затрат и обеспечения экономии металла, окалину удаляют путем ее восстановления жидкой сталью, содержащей углерода на 0,21,5% выше, чем в стали пластин, и имеющей температуру на 40-80 С выше температуры ликвидус стали пластин, а отношение массы жидкой стали к массе восстанавливаемой окалины не ниже, чем 167/XC (где XC — содержа- а ние углерода в жидкой стали).

2, Способ по п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что окалину удаляют жидкой сталью, дополнительно содержа- С щей кремний или никель в количестве

0,5-2,0%.

1210И

Изобретение относится к литью металлов, конкретнее к получению биметаллических заготовок.

Цель изобретения — снижение производственных затрат и экономия ме=: талла, В процессе заливки пластин жидкой сталью их поверхность с окалиной нагревается до 1400-1500 С, в результате чего возможно взаимодействие углерода жидкой стали с окалиной и восстановление последней, В то же время разность химических потенциалов углерода в жидкой стали и пластине обеспечивает направленный диффузионный поток углерода из жидкой стали, интечсифицирующий восстановление окалины и снижающий структурную неоднородность переходной зоны после эатвердевания жидкого слоя.

Повьш>ение химического потенциала углерода в жидкой стали достигается путем увеличения содержания углерода в ней на 0,2-1,5Å выше, чем в стали заливаемых пластин. Кроме того, при увеличении содержания углерода в жидкой стали снижается. ее температура солидуса, причем более круто. чем температура ликвидуса, что способствует более длительному существованию жидкой фазы ыа границе слоев заливаемой пластины и жидкой стали з процессе кристаллизации, интенсифицирует восстановительные процессы и удаление газообразных продуктов реакции. Увеличение содержания углерода в жидкой стали менее чем на 0,2, не обеспечивает перепада химического потенциала углерода между сталью пластины и жидкой сталью, достаточного для образования диффузионнбго потока углерода„ необходимого для полного восстановления скважин, и незначительно снижает температуру солицуса. Увеличение содержания углерода в жидкой стали более чем на 1,5>. нецелесообразно, так как после кристаллизации в ос-новном слое в этом случае может быть получен малопластичный чугун.

Допопнительное легирование жидкой стали кремнием или чикелем также приводит к повышению химического потенциала углерода, При содержании кремния или никеля менее чем 0,57 повышение химического потенциала углерода в жидкой стали неэначитель— масса окалины, т; площадь поверхности пластины с окалиной9 м толщина слоя окалины» м — плотность окалины. где л =5 7 т(мз но, а введение этих элементов более

2Х нецелесообразно, так как повышается: стоимость заготовки в случае легирования никелем и существенно.

5 изменяется структура и свойства металла основного слоя при легировании кремнием.

Температура заливаемой жидкой стали ограничивается марочным составом стали и технологическими параметрами получения двухслойного слитка и выбирается на 40-80 С выше температуры ликвидус. При температуре заливаемой стали менее чем на 40 С выше температуры ликвидус поверхность заливаемой пластины разогревается недостаточно, что приводит к непродолжительному взаимодействию окалины с жидкой сталью до кристаллизации

И последней и, как следствие, к получению недостаточной прочности соединения слоев в биметаллической заготовке. При температуре заливаемой стали более чем на 80 С выше температуры ликвидус происходит частичный размыв поверхностного слоя пластин, привсдящий к нарушению требуемого оотношения толщин слоев в биметаллической заготовке, а также размыв стенок изложниц, приваривание к ним слитка и образование больших усадочных раковин, что недопустимо.

13 процессе восстановления окалины за счет взаимодействия ее с углерод ,дом жидкой стали происходит снижение содержания углерода в последней, Необходимое соотношение массы жидкой стали к массе восстанавливаемой окалины, обеспечивающее снижение содержания углерода в жидкой стали не более допустимого марочного (+4-10Х по ГОСТ 1050-74 и ГОСТ 1435-?4), определяется из условий протекания реакции

Fe0 — С = Fe + СО 1 4 учетом того, что соотношение объемов окислов FeO, Ге,Оэ и Fe>0< в окалине 100:5:1.

Касса восстанавливаемой окалины

5С на заливаемой пластине стали шо = 8и о /а = 5 7 Бп Ео

1210976

Масса углерода, необходимого для восстановления окалины по приведен ной реакции иэ стехиометрического расчета составляет 1/6 от массы окалины. Поскольку масса углерода для восстановления окалины не должна превышать 102 от массы углерода в жидкой стали по марочному составу, минимальное отношение массы жидкой стали к массе восстанавливаемой окалины определяется как:

1000 m, ш = (167/XC) 1

6XC -о о ° где XC — содержание углерода в жидкой стали.

При отношении массы жидкой стали к массе окалины меньшем,, чем (167/ХС):1, в процессе восстановления окалины можно снизить содержание углерода в жидкой стали более допустимого. При отношении массы жидкой стали к массе окалины большем, чем (167/XC):1, снижения содержания углерода в жидкой стали более допустимого не происходит.

Пример. Прокаткой иэ листков и порезкой раскатов изготавливали пластины размером 20х110х220 мм и

200х700х1800 мм из стали марки Ст.3.

Пластины не очищали от окалины, уста-. навливали в изложницы и заливали жидкой сталью с содержанием углерода на 0,15-1,55 выше, чем в стали заливаемых пластин. Температура жидкой стали и отношение ее массы к массе заливаемой окалины приведены в таблице.

Полученные биметаллические слитки сечением 1tOxttO мм и массой

25 кг и сечением 780х640 мм и мас.сой

7,5 т прокатывали на биметаллические листы толщиной 7 мм. В трехслойных листах оценивали прочность соединения слоев на срез и количество дефектов и включений окислов в зоне соединения.

5 Результаты оценки качества биметалла, полученного по данному способу и известной технологии, приведены в таблице, 10 Как показало опробование в условиях опытного и промышленного производства, получение биметаллических заготовок по данному способу обеспечивает уровень прочности соединения

15 слоев в биметаллическом прокате

135-370 МПа, что не ниже, чем при использовании известных способов.

Количество дефектов и включений в зоне соединения не превышает 7,5Х как для данного, так и для известного способов.

Вместе с тем, использование предлагаемого способа позволяет значи:тельно снизить производственные за2S траты на подготовку пластин и экономить металл вследствие исключения операции механической обработки поверхностей пластин с окалиной, приступить к производству биметалла литейным способом на предпрйятиях, где отсутствует оборудование для зачистки поверхности пластин и соответствующие производственные площади, освободить металлорежущие станки, занятые на подготовке поверх35 ности пластин, значительно уменьшить капитальные вложения при строительстве новых участков по подготовке пластин для биметаллических эагото40 вок, которые используются для получения двух- и трехслойных биметаллических листов.

1210976 и

01 О с0 01 о

ЪСЪ

CO C

aPl К>

N N

Ф и сч л

Л иЪ

С Ъ с Ъ

Ю an с Ъ

-э ь ь. съ Ф с ъ с ъ

1 1 Ю CO N л ю ь

Ф са) с \

1 1

Ю Ю в в ф Ю се) Ю с ) Р

1 со Ю ь ь

00 а а

° л к, Ю Ю а а ф) иъ иъ а а

N N

О Ю иъ иъ

Ю С

N сЪ

an, у

О о

v о ь

О N сЧ

1Ф иЪ

Ю сЧ ь е с 4»».

Ф

Ю сЧ

° 171 .

Ф

Ю О Ю

С Ю Ю сб л °

О О

Ю Ю Ь л л иЪ иЪ

C) ь л ф иЪ сМ ь

C) л с/Ъ ь О

Ф ч» ° а а

О Ю

Ю ь

an an л л ь ив иЪ О а а ф ь е л чэ а . a а о ь ь

N Ь със с Ъ Ф 1Ю

° a ° а iL о ь ь сч л ф а а

° t л

CO а

Ю

N сЧ а а

Ю Ю мР2в ть она

Ю Ю Î Ю Ю л л л сч N N N N ° N

Ь сС Ю О О Ю а а а Я а а

° С Ъ а а е сСЪ

° а С С N СсУ фсС

Ь иъ Ь Ь Ь Ю Ь

an и 1 N Cl иъ 0cI

an Ю Il9 00 см Ф .Ф а . а а а ь с3 ю ь

N N Ф ..л ф СО СО с 00 а а ° а

О Ю Ь Ю л О

°, с с ч о а ч СЧ а а . а а а а

Ю Ь Ь О Ь Ь О

5 о

1

М Cl

1:1 kf й(5