Флюс для электрошлаковой выплавки сплошных и полых слитков из борсодержащих сталей

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при электрошлаковой выплавке сплошных и полых слитков из конструкционных борсодержащих сталей. Флюс содержит, мас.%: оксид алюминия 7-10, оксид магния 3-8, фторид кальция 48-57, фторид магния 28-35. Изобретение позволяет создать флюс с температурой плавления не выше 1250°C, который стабилен до температуры 1600°C и обеспечивает повышение качества поверхности и плотности выплавляемого слитка, а также уменьшает интенсивность расплавления расходуемого электрода. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к электрошлаковой переплавке и может найти применение при выплавке сплошных и полых слитков из конструкционных борсодержащих сталей.

Известен флюс для электрошлаковой переплавки стали, содержащий, фторид магния, оксид алюминия, оксид магния и фторид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид алюминия 30-50, оксид магния до 10, фторид магния до 10, фторид кальция остальное (GB 1126434, С22В 9/18, опубликовано 05.09.1968).

Наиболее близким по технической сущности является флюс для электрошлаковой выплавки борсодержащих сталей, содержащий оксид алюминия, оксид магния, оксид кальция, двуокись титана и фторид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид алюминия 18-20, оксид магния 8-10, оксид кальция 10-12, двуокись титана 6-8, фторид кальция 54-56 (RU 2423536, С22В 9/18, опубликовано 10.07.2011).

Недостатком известных флюсов является их высокая температура плавления. Для получения качественного флюса для выплавки борсодержащих сталей должно соблюдаться условие: температура плавления флюса должна быть на 100-150°C ниже температуры плавления металла, а рабочая температура его, то есть та, при которой обеспечивается процесс плавления без разложения составляющих компонентов флюса, должна быть на 200-300°C выше температуры плавления металла. Температура плавления борсодержащих сталей ниже температуры плавления всех легированных сталей и имеет величину порядка 1320-1370°C, в зависимости от химического состава. Температура же известных флюсов, в том числе флюса по изобретению, выше 1400°C. Поэтому при электрошлаковом переплаве под известными флюсами невозможно получить слиток из борсодержащей стали, который по всем параметрам отвечает предъявляемым требованиям, так как получается слиток либо с хорошей поверхностью, но с низкими механическими свойствами, либо с хорошей плотностью литого металла, но с плохой поверхностью, требующей значительных затрат на механическую обработку. Кроме того, из-за того, что температура плавления борсодержащих сталей намного ниже рабочей температуры применяемых флюсов, расходуемый электрод оплавляется чрезвычайно интенсивно и постоянно выскакивает из шлаковой ванны, в результате чего возникает дуговой процесс и происходит неконтролируемый процесс окисления компонентов металла.

Задачей изобретения и техническим результатом является создание флюса с температурой плавления не выше 1250°C, который стабилен до температуры 1600°C, обеспечивает повышение качества поверхности и плотности выплавляемого слитка из борсодержащей стали, а также уменьшение интенсивности расплавления расходуемого электрода.

Технический результат достигается тем, что флюс для электрошлаковой выплавки сплошных и полых слитков из борсодержащих сталей содержит оксид алюминия, оксид магния, фторид кальция и фторид магния при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид алюминия 7-10, оксид магния 3-8, фторид кальция 48-57, фторид магния 28-35.

Технический результат также достигается тем, что флюс содержит диоксид титана в количестве 3-8 мас.% и оксид бора в количестве 1,5-4 мас.%.

Электрошлаковую выплавку полых слитков проводили в укороченном подвижном кристаллизаторе с установленным на нем дорном, формирующим внутреннюю полость слитка. Для начала процесса выплавки полой заготовки в кристаллизатор заливали предварительно расплавленный во флюсоплавильной печи флюс, так называемый жидкий старт. Сплошной слиток может выплавляться как на жидком, так и на твердом старте. Флюс при выплавке сплошного слитка содержал, мас.%: оксид алюминия 7-8, оксид магния 5-7, фторид магния 29-31, диоксид титана 3-4, фторид кальция остальное, а при выплавке полого слитка, мас.%: оксид алюминия 7-8, оксид магния 5-7, фторид магния 29-31, диоксид титана 3-4, оксид бора 1,5-2, фторид кальция остальное.

В процессе выплавки полого слитка происходит встречное движение расходуемого электрода и кристаллизатора с дорном, формирующее полый слиток. При выплавке слитков на его поверхностях образуется тонкий слой закристаллизованного шлака по изобретению - гарниссаж, который обеспечивает хорошее качество поверхности слитка. При этом температура плавления флюса по изобретению была менее 1240°C. Флюс был стабилен при температурах менее 1600°C.

На лабораторной печи ЭШП ГНЦ ОАО «НПО ЦНИИТМАШ» с использованием флюса по изобретению из борсодержащей стали 04Х14Т5Р2Ф (ЦТМШ-1) с содержанием бора 2,2 мас.% и температурой плавления 1354°С в подвижных кристаллизаторах были выплавлены: сплошной слиток диаметром 160 мм, высотой 800 мм и полая заготовка диаметром 270 мм с отверстием диаметром 160 мм и высотой 540 мм. В процессе выплавки не наблюдалось перехода в дуговой процесс и неконтролируемого выброса плавящегося электрода. Слитки имели гладкую поверхность и плотную макроструктуру.

1. Флюс для электрошлаковой выплавки сплошных и полых слитков из борсодержащих сталей, содержащий оксид алюминия, оксид магния и фторид кальция, отличающийся тем, что он дополнительно содержит фторид магния при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид алюминия 7-10, оксид магния 3-8, фторид кальция 48-57, фторид магния 28-35.

2. Флюс по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит диоксид титана в количестве 3-8 мас.%.

3. Флюс по п. 1 или 2, отличающийся тем, что он дополнительно содержит оксид бора в количестве 1,5-4 мас.%.