Экзотермическая шлакообразующая смесь для разливки металла

 

ОпИСАНие

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пи 544507

Со1оз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.02.75 (21) 2103747/02 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл. В 22D 27/04

Государственный комитет

Совета Министров СССР

Опубликовано 30.01.77. Бюллетень № 4 по делам изобретений (53) УДК 669 18 621 .746.589 (088.8) и открытий

Дата опубликования описания 01.03.77 (72) Авторы изобретения

Н. Я. Ишук, В. В. Чебурко, И. М. Писаренко, В. А. Гарбуз, В. А. Ефимов, В. Б. Вихляев, И. В. Лисов, Ю. Ф. Комов, В. Ф. Чистяков, А. А. Киселев и А. В. Губин

Институт проблем литья АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) ЭКЗОТЕРМИЧЕСКАЯ ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ

ДЛЯ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при разливке легированных и простых углеродистых сталей под слоем жидкого синтетического шлака, получаемого из экзотермических шлакообразующих смесей.

Известна экзотермическая шлакообразующая смесь для получения жидкого шлака непосредственно в изложнице во время разливки стали, содержащая горючий ингредиент (силикокальций или ферросилиций, или алюминий), твердый окислитель (марганцевая руда или натриевая селитра, или окалина) и шлакообразующий материал (обожженный вермикулит или перлит) (1).

Эта смесь имеет высокую стоимость, недостаточные защитные свойства, выделение вредных газов.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является экзотермическая смесь, также используемая для разливки металла под слоем синтетического шлака, которая содержит в качестве горючего ингредиента силикокальций, твердого окислителя — марганцевую окисленную руду и шлакообразующего ингредиента — плавиковый шпат и силикатную глыбу (2).

Эта смесь наряду с недостатками, присущими экзотермической смеси (1), имеет и другие недостатки: присутствие плавикового шпата в смесях и в образующихся при пх сгорании шлаках приводит к тому, что во время разливки стали в атмосферу цеха выделяются вредные для организма человека летучие фтористые соединения (например, SiF4, ЙГ идр.).

Сочетание в смеси плавикового шпата и силикатной глыбы в качестве шлакообразующих компонентов приводит к образованшо шлаков, содержащих фтористый кальций

CaFq и окись натрия Ма О, которые повышают адгезшо (прилипание) шлака к изложн1ще и к стали. При этом резко возрастает трудоемкость Очистки изложниц, Возможно также запутывание шлака в стали. Последнее оказывает отрицательное влияние при разливке сверху через шлак, приводя к повышенной отбраковке металла по неметаллпческим включениям.

20 Сгорание смеси такого состава приводит к образованию шлаков, которые вспениваются и дают обильное газовыделение в вакууме.

Это связано с наличием в составе шлака фтористого кальция и окиси натрия, которые

25 обуславливают выделение при разливке стали летучих соединений, Поэтому такие смеси не могут быть применены для разливки стали в вакууме под слоем жидкого шлака.

Эффективность применения смеси ограниЗО чена только получением жидкого шлака в из544507

53

05 ложиице Ilpli р(!зливкс стали, иоскОльку llpll сгорании смеси ооразу1отся шлаки с I!I!a!(IIiJ содержанием ocltoIJIIJJx окислов (в частности, Окиси к(lльция II др.) ..

Наличие в смеси силикатной глыоы, 3 значит и окиси натрия в шлаке приводит к повышенному угару титана при разливке титаисодсржащи.; стaлсй, особенно нержавшощих, (. у1цсствсии ы \1 иедост(lтком такж(явля Tc51

ВЫСОК!! 51 СТО!! >I ОСТI> С1>!ЕСIJ> ОоуСЛОH.IШ! I! 1!Я И 11личисхl таких дефицитных II дорогостоящих компонентов как плавиковый шпат (2б8руб/т) и силикатная глыба (58 руб/т). Высокая стоичость счссей снижает экономическуlo эффективность IIx иримсисиия, особе)шо ири разливке рядовых углеродистых сталей.

Целью изобретения является обеспечение экономической эффективности разливки стали под шлаком, уменьшение газовыделений, улучшение физико-химических и технологических свойств шлака, а также обеспечения возможности ее применения при отливке слитков в вакууме.

Поставленная цель достш.ается тем, что в экзотермической смеси, содержащей горючий ингредиент, твердый окислитель, в качестве шлакообразующего ингредиента содержится датолит и легкоплавкая глина при следующем соотношении ингредиентов, вес. %:

Горючий ингредиент из группы активных легкоокисляю1ЦИХСЯ МЕталлОВ 15,0 — 25,0

Твердый окислитель из группы легковосстанавливающихся кислородсодсржащих соединений 15,0 — 25,0

Датолит 10,0 — б0,0

Легкоплавкая глина Остальное

В качестве горючего ингредиента из указанной группы могут быть использованы силикокальций, алюминий, магний, силикобарий.

В качестве твердого окислителя из указанной группы — марганцевая руда, селитра, окалина.

Датолит (Ca B (Si04)g — это минерал вулканического происхождения (он встречается и в рудных жилах) из группы силикатов. Он представляет собой химическое соединение эвтектического состава, имеет низкую температуру плавления (950 †10 С) и короткий интервал плавления и затвердевания (10—

15 C). Низкая тев1пература плавления повышает скорость шлакообразования, жидкотекучесть шлака и уменьшает его вязкость даже при невысокой температуре разливки металла.

Указанные преимущества датолита по сравнению с другими шлакообразующими материалами позволяют изготовить качественно иовыс экзотермические шлакообразующис смеси, нс содержащие в свосч составе плавиковый шпат (температура плавления 1250 C) и силIIJ(aòJJi Io глыбу (температура Ilлавлсиия

1089 С) .

Легкоплавкая глина представляет собой природный алюмосиликатиый материал, иче5

I(J

15 0

-3

>)

lOlJ1l»l COCT t JJ, вес. Io .. Ill) OJ(IICJ> J(j)e ill»151 1-—

48; окись алюминия 15 — 20; окись кальция

15 — 20; окись железа 3 — 6; окись магния остальное. Сравнительно низкая температура

1Jлавлеиия глины (1050 — 1100=C) и невысокая (20 — 30 пуаз) вязкость при этих температур3х также делает возмо>киым и эффективным ес применение IJ составе экзотермических

II!. 13 I<006pa a) юи(их смсс(. и длЯ раз J I!I)I(JJ ст ttt J l

Содержание компонентов В экзотермичсских смесях обусловлено пре>кде всего сортаментом разливаемых сталей. Экзотсрмическая смесь по изобретению с Оолсе высоким со.!Срж шисм горючего !I!I!pe,1JJCJJò>t применяются для j)33;IIII,J(tt ш>1соколсгllj)ol)(IIJIJbIx сталей, а с низким ttx содержанием — для разливки низколегированных и простых углеродистых сталей, При содержании горючих менее 15% не обеспечивается выделения достаточного количества тепла, необходимого для раси 13B.1eJIII5I шлакообразующих компонентов

Осз отбора тепла от металла; при содержании более 25% колIJ>Jec TJIo выделяющегося тепла значительно превышает необходимое, что нс рационально, так как с увеличением содержания горючих существенно повышаетcs; стоимость смесей. Содер>кание твердых окислителей обусловлено содержанием горючего ингредиента, увеличивающееся с повышсиием содержания последних.

Экзотермическая смесь с высоким содержанием датолита (по верхнему пределу и ближс к не. >! >> ) и понижен вы >! со.!Сp>t(311 lleil гл ины (по нижнему иредслi и О. »1же к нему)

JJptJ iIet t5t JoJc5I ири разл ивкс борсодсржащих стаaetJ, а также трубных и котельных сталей, низколегированных и просты.;. углеродистых, идущих иа изготовление изделии, ие подвергающихся закалке или требующих повышения глубины прокаливаемости, а также высоколегированных сталей, в которых бор вводится в качестве технологической добавкидля

Иовы!пения горячей пластичности металла.

Экзотермическая смесь с высоким содержанием легкоплавкой глины (по верхнему пределу и ближе к нему) и низким содержанием qaTo;J JJTa (IJo JI JJ>J(IJcil > предел) и ближе к нему) применяются для разливки рядовых углеродистых сталей и сталей с различной степенью легирования, идущих на изготовление изделий, подвергающихся закалке на небольшую глубину.

Экзотермическую шлакообразующую смесь по изобретению приготовляют из порошкообразных компонентов фракций 0,5 — 1,5 мм.

Смесь применяют в порошкообразном виде, а

TaI(>t(c tJ 3Jue гран) л 11 Орикетов. При испольao1Ja1»1tt смеси в порошкообразном виде и в виде брикетов она укладывается иа дно изложницы перед началом разливки. При использовании с I(cll в виде гранул последние могут подаваться иа зеркало металла в изложницу равномерно по ходу разливки. Расход смеси 3 — 3,5 кг/т стали.

544507

Сод" ржание ингредиентов, вес.

Ха1иктеристика разливки стали

Марка разливаемой стали

Смесь, силн- марганкоба- цевая рий руда селитра Na или I(легкоплавкая глина силикокальций алюминий магний окалина датолнт

12Х 1МФ

I X18H10Ò

Сифоном

43

32

38

58

17

37

23

24

10

24

18

3

5 б

Ш Х15

20ХГHP

Сталь 3

Сталь 45

15

17

15 сверху

Формула изобретения

Горючий ингредиент из группы активных легкоокпсляющихся металлов

Твердый окислитель пз группы легковосстан авливающнхся кислородсодержащих соединений

Датолит

Легкоплавкая глина

15,0 — 25,0

15,0 — 25,0

10,0 — 60,0

Остальное.

Составитель И. Куницкзя

Тсхред Е. Пе1рова

Редакiop С. Макагон

Корректор А. Галахова

3аказ 217/7 Изд. ¹ 153 Тираж 1054 Подписи ос

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, М(-35, Раугпская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Сущность изобретения поясняется составами смесей, которые приведены в таблице.

Шлаки от экзотермических смесей № 1 — 7 из-за отсутствия в них фтористого кальция и окиси натрия, которые приводят к выделению при разливке стали летучих соединений, вызывающих вспениванпе шлаков, не вспениваются, что позволяет применять смесь по изобретению для разливки стали под шлаком в

BBKv1 Ме (разрежение до 10 — IVI pT. cT.) .

Приведенные в таблице экзотермические смеси испытаны также и при разливке вышеуказанных марок сталей в слитки весом 0,5 т.

Испытания показали, что технологические свойства смесей по пзобретеншо выше, чем известной смеси (2).

Так при разливке под смесями № 1 — 7 полностью устраняется выделение газообразных фтористых соед:шений, в то время как при разливке под известной смесью (2) оно составляет 0,11 — 0,2 мг/л, при этом íà 25% уменьшается расход смеси и толщина шлакового гарнисажа IIa стенках изложницы, шлаки имеют в 3 раза меньшую адгезию к стенкам изложницы. Последнее значительно облегчает очистку изложниц.

В связи с тем, что датолпт и легкоплавкая глина имеloT низкую стоимость соответственно 45 руб/т и 5 руб/т, стоимость экзотермической смеси снижается на 20 — 25%. Кроме того, при использовании смесей ¹ 1 — 5 обеспечивается микролегирование стали бором в процессе разливки.

Экзотермпческая шлакообразующая смесь для разливки металла под слоем жидкого шлака, включающая горючий ингредиент пз группы активных лсгкоокисляющпхся металлов, твердый окислитель нз группы легковосстапавливающнхся кпслородсодержащих соединений и шлакообразующнй ингредиент, о тI0 л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью возможности ее использования при отливке слитков в вакууме, уменьшения газовыделения и улучшения технологических свойств шлака, в качестве пглакообразующсго ингредиента смесь

Гб содержит датолпт и легкоплавкую глину при следующем соотношении ингредиентов, вес. о/ .

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе:

1. Авт. св. № 212469, кл. В 22D 27/06, 1967.

2. Лвт. св. ¹ 212468, кл. В 22D 27/00, 1967 (прототип) .