Флюс для кокильного литья биметаллических валков из стали и чугуна

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3601283/22-02 (22) 17.03.83 (46) 30.04.86. Бюл. У 16 (71) Сибирский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им. Серго Орджоникидзе (72) И.И.Лунюшкин и Н.Д.Чесноков (53) 62 1.74.046(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 358075, кл. В 22 D 13/00, 1971.

Авторское свидетельство СССР

У 309773, кл. В 23 D 13/02, 1969. (54)(57) ФЛЮС ДЛЯ КОКИЛЬНОГО ЛИТЬЯ

БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВАЛКОВ ИЗ СТАЛИ И

ЧУГУНА, содержащий окись бора, окись натрия, окись кремния и фтористый

ÄÄSUÄ»1227323 кальций, отличающийся тем, что, с целью обеспечения удержания слоя флюса на вертикальных стенках кокиля перед заливкой стали, а затем на поверхности стальной основы валка, а также улучшения качества соединения стали-и чугуна при их последовательной заливке, он дополнительно содержит битумный лак при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Окись бора 14-17

Окись натрия 5-7

Окись кремния 4-5

Битумный лак 44-54

Фтористый кальций Остальное

1 1227

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов флюса для кокильного литья биметаллических изделий.

Цель изобретения — обеспечение 5 удержания слоя флюса на вертикальных стенках кокиля перед заливкой стали, а затем на поверхности стальной основы валка, а также улучшение качества соединения стали и чугуна 10 при их последовательной заливке.

Основное назначение битумного лака — создание композиции флюса, способной в виде пленки наноситься и удерживаться на вертикальных стенках 15 кокиля перед заливкой стали, а затем на стальной основе валка, подготавливая ее поверхность для соединения с заливаемым чугуном.

Введение битумного лака в состав 20 флюса в предлагаемом соотношении позволяет равномерно распределять компоненты флюса в смеси и наносить их равномерным слоем на поверхность кокиля при подготовке его к зали.вке 25 сталью. Битумный лак, содержащий термореактивные составляющие, при нанесении флюса на нагретую до 200 о

250 С поверхность кокиля, увеличивает свою текучесть, обволакивает зер- g0 на компонентов флюса, прочно склеивает их между собой и поверхностью кокиля, затем твердеет и удерживает все компоненты флюса на рабочей поверхности кокиля до заливки стальной .

3 3 основы.

При заливке стали битумный лак сгорает и разлагается на газообразные мономеры с выделением атомарного углерода, который науглероживает поверхностный слой стали, понижая ее температуру плавления, и тем самым облегчает ее последующее сваривание c чугуном. При этом на поверхности кокиля сплошность покрытия флюсом разрушается, нелетучая фракция его расплавляется, отрывается от стенок кокиля и покрывает вертикальные стенки стальной отливки защитной пленкой, предохраняющей стальную основу до за50 ливки второго слоя от окисления. Таким образом достигается качественное

"варивание стали и чугуна.

Сцепление флюса с поверхностью стальной отливки происходит за счет сил адгезии и частичного всасывания его затвердевающей сталью в межкристаллитные поры.

323 2

При заливке чугуна при 1360-1380 С на стальную основу температура контактной поверхности возрастает до

1200-1300 С, защитная пленка флюса расплавляется, ее компоненты вступают в химическое взаимодействие с углеро-, дом чугуна и всплывают, открывая неокисленную поверхность стали для сваривания с чугуном.

Флюс, содержащий битумный лак более 54%, преждевременно отрывается от кокиля и не обеспечивает равномерного покрытия защитной пленки стальной отливки. Содержание битумного лака менее 44% придает флюсу повышенную вязкость и затрудняет его наложение равномерным слоем на поверхность кокиля. Качество соединения стали и чугуна при этом ухудшается.

Фтористый кальций увеличивает прочность сцепления флюса с поверхностью стальной отливки и защищает ее от окисления.

Увеличение во флюсе содержания окиси бора с 2-8% (как принято в прототипе) до 14-17% обеспечивает наиболее полной связывание окиси железа, образующейся на поверхности отливки. Образующееся при этом соединение легко вступает в химическое взаимодействие с компонентами чугуна и удаляется с поверхности стальной отливки.

Окись натрия способствует более прочному сцеплению флюса со стенками кокиля и образованию защитной пленки на стальной отливке.

Содержание окиси натрия более 7% при принятом соотношении компонентов в предлагаемом флюсе повышает вероятность привара нижней части кокиля к заливаемой стали. Содержание Na>0 менее 5% способствует образованию в контактном слое шлаковых включений из-за неполного их удаления при заливке чугуна.

Уменьшение содержания окиси кремния с 9-17% (как принято в прототипе) до 4-5% понижает температуру плавления флюса, обеспечивает лучшее удаление флюса при заливке чугуна, одновременно способствует лучшему связыванию окиси железа, образующейся на поверхности, что способствует улучшению качества сваривания стали и чугуна.

Предлагаемый флюс для кокильного литья биметаллических отливок сталь— чугун производится следующим образом.

1227323

20

Опыт, У

Биметаллическая отливка

БиНаличие дефектов

Ширина переходного слоя, мкм

Прочность, кг/мм тумный на на раэ- срез рыв

CaF Bz O

1 лак !

Naz 0 в сварI, ном шве

1 !

Ос0 100 0 ное

1 74 т, же 7

Ст 5

Непол- 280 ное сваривание, 320 газоусадочная рыхлость

7,5 5,4

7,6 5,4 .9,0 6,0

ИЧЗООХ2Н4 массой

42 кг

3 5

54 " 14 5

48,5 -"- 16 6

44 -"- 17 7

22,5 15

25,0 18

24 17

16 8

12 7,5

Полное 390 сваривание. 390 дефек- в тов и ет 400

4,5

38 -"- 19 8

32 -"- 20 9 йлако- 375 вые включе- 375 ния, рыхлость

Непол- 875 ное сварива- 1260

1240 газо0

8 6

22 14

23 18

Вначале тщательно перемешивают мерное количество порошкообразных составляющих флюса, а затем добавляют мерное количество битумного лака и дальнейшим перемешиванием смесь доводят до пастообразного состояния.

Полученную таким образом пасту наносят на внутреннюю поверхность раэоР гретого до 200 — 250 С внутреннего кокиля. Параллельно готовят к заливке внешний кокиль. Кокили устанавливают соосно на общее основание. Во внутренний кокиль заливают сталь. После образования наружной твердой корочки в стальной отливке внутренний кокиль удаляют, а в освободившуюся полость между стальной отливкой и внешним кокилем заливают перегретый над линией Ликвидуса чугун.

При совместном охлаждении стали и чугуна в контактном слое некоторое

Состав флюса, мас. Е

2 59,5 -"- 12 4

С»8 0 100 -"- 0 О

СЛХН-62 А 54 -"- 14 5 массой

4300 кг Б 44 -"- 17 7 время сохраняется жидкотвердое состояние сплавов и в это время проис-. ходит их диффузионное соединение.

Соединение стали с чугуном получают последовательной заливкой их в спаренный кокиль, представляющий масштабную модель (М 1:5) реального кокиля сортопрокатного валка.

Для оценки качества соединения отливают биметаллические сортопрокатные валки с размерами бочки 730х965.

Полученные отливки для оценки качества соединения разрезают на диски, из дисков вырезают темплеты, иэ темплетов готовят стандартные образцы и определяют качественные показатели соединения.

Данные о качестве сварных соединений стали и чугуна в биметаллических отливках при различных составах флюса приведены в таблице.

Показатели качества соединения

1227323

Продолжение таблицы

Биме тал- Опыт, лическая Я отливка

Показатели качества соединения

Состав флюса, мас.й

Битумный лак CaF» В» 0

Прочность, кг/мм

Ширина переходного слоя, мкм

Наличие дефектов на

В10»

На»0 н снарном шве на разPbB3 срез усадочная рыхлость

Дефектов нет

32 -"- 20 9

12 7,5

Шлака- 1б00

В вые включення, гаэоусадочная рых лость металлических отливок

Составитель H.Косторной

Редактор А.Ренин Техред В.Кадар Корректор И,Эрдейи

Заказ 2244/10 Тираж 757 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðoä, ул.Проектная, Применение флюса-прототипа для получения сварного соединения стали н чугуна в биметаллических отливках с вертикальными поверхностями при по3. ) следонательной их заливке не представляется возможным в связи с осыпаемостью флюса с вертикальных стенок.

При применении флюса-прототипа для сваривания горизонтальных поверхностей стали и чугуна, последовательно залитых в стационарный кокиль, в сварном шве также наблюдается неполное избирательное сваривание, наличие газоусадочной рыхлости при среднем пределе прочности иа разрыв 1012 кг/мм на срез 6 — 8 кг/мм .

Как видно из приведенных данных, состав предлагаемого флюса (3 — 5, А и Б) обеспечивает качественное сваривание стали и чугуна, последовательно залитых в кокиль беэ образования газоусадочной рыхлости и шлаковых включений и увеличивает пределы прочности соединения на разрыв и срез.

Предлагаемый флюс (по сравнению с прототипом) позволяет также получать качественные биметаллические отливки сталь — чугун без использования центробежных сил в стационарных кокилях и тем самым расширяет технологические возможности получения би