Смесь для теплоизоляции мениска металла при получении слитков колесной стали

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 589067 -- (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.07.76 (21)2385079l

/22-02 с присоединением заявки №

2 (51) М. Кл.

В 22D7/10

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 25,01,78, Бюллетень № 3 (53) УДК 621.745.58 (088.8) (45) Дата опубликования описания 12.01.78 (72) Авторы изобретения

В, А. Ефимов, И. М. Писаренко, М. Н. Лапуцкий, H. Я. Ищук, В. H. Сапко, В. Б. Вихляев, В. А. Гарбуз, В. В. Чебурко, Б. Ф, Антицов, В, Л. Юрьев, О. В. Усанков, В. В. Руднев, В. А. Попков, H. П. Кукушкин, М. В. Терентьев, М. И. Букреев, В. А. ЮОньаенц и О. И, Сочков

Институт тi*iоблем литья АН Украинской CCP (71) Заявитель (54)СМЕСЬ ДЛЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ МЕНИСКА МЕТАЛЛА

ПРИ ПОЛУЧЕНИИ СЛИТКОВ КОЛЕСНОЙ СТАЛИ

Изобретение относится к обрасти черной металлургии и касается составов для теплоизоляции мениска . металла при получении слитков из колесной стали.

Жесткие требования, предъявляемые по 5 структурно-механической и химической однородности слитков колесной стали согласно

ГОСТ 10791-64, обусловливают ограничения по развесу (не более 4,15 т) и конфигурации слитков, 10

Сушественным недостатком удлиненного слитка малого развеса при существуюшей технсатогии разливки колесной стали с открытым зеркалом в смазанные изложницы с пооледуюшим: утеплением прибыли люнкеритом l5 являегся развитая как по высоте, так и по ширине слитка усадочная раковина и рыхлость, для выведения которых в прибыль требуется высокий уровень налива металла. В связи с этим большая часть металла уходит в головную обрезь, т.е. не используется по казна чению.

Наиболее технологичным способом улучшвния тепловой работы покбыли является способ разливки стали под теплоиэопируюшиаейт матюха риалами, рационально выбранный состав которых

;способствует в ряде случаев одновременно му снижению содержания неметаллических включений в стали, газов, устранению заворотов корок и других дефектов стального слит ка (1 .

Йля зашиты мениска металла от охлаждения целесообразно применение теплоиэолируюших материалов с невысоким объемным весом, с низкими теплопроводностыо и тепло-. аккумулируюшей способностью, малой плотностью.

Известна; в частности теплоизолируюшая смесь для зашиты зеркала металла на основе обоженного вермикулита и графита (2 (.

Однако вермикулит по сравнению с другим теплоизоляционным материалоМ - перлитомменее доступен и имеет недостаточно высотцтй выход при вспучивании (ЗО40%, против

95% у перлита).

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности является смесь для теплоизоляции мениска металла при получении слитков стали, содержашая, об.%:

589067

Аморфный графит

Вспученный перлит

1 0-20

80-90 3:

Однако повышенное содержание графита в этой теплоизолируюшей смеси делает ее непригодной дпя разливки колесной стали, Охлаждающее воздействие на жидкую сталь стенок изложницы и поддона при невысоком общем. теплосодержании металла с учетом небольшого веса слитка приводит к тому, 10 что при отливке слитков колесной стали под слоем известной перлитс графитовой смеси с содержанием графита более 10% затормажи-, ваются процессы ее плавления и шлакообразования. Это ухудшает ассимиляцию шлаком 15 всплываюших неметалличе ..ких включений, в связи с чем имеет место развитие, повышенной ликвации серы, фосфора и углерода, загрязнение металла неметаллическими включениями как по радиусу колеса (обод-дискступица), так и по высоте слитка.

Происходяшее в результате ликвации ло. кальное и неконтролируемое снижение механических свойств (твердости, пластичности, прочности, вязкости термообрабетанного металла) резко снижает эксплуатационную стойкость и надежность цельнокатанных облегченных железнодорожных колес.

1)елью изобретения является: снижение загрязненности слитков колесной стали неметал- 0 лическими включениями и повышение их однородностити.

Ддя этого предложенная смесь ддя теплоизоляции мениска металла при получении слитков колесной стали, включаюшая вспученный перлит и графит, содержит указанные ингредиенты в следующем соотношении, об.%:

1 рафит 4-7

Вспученный пердит 93-96.

Для повышения скорости шлакообразования на мениске металла и ассимиляции шлаком неметалдических включений предложенная сл есь содержит в качестве графита аморфный графит с содержанием золы 3,0-30,0 вес.%.

Применение предложенной теплоизолирующей смеси для сифонной отливки слитков ко лесной стали обеспечивает формирование на мениске металла жидкого шлакового покрытия, которое частично в виде гарнисажа сходит по поверхности слитка, в то время как мениск непрерывно на протяжении всего периода отливки слитка добавляются от расплавления вышележашего слоя теплоизодируюшей смеси новые порции шлака. Наличие аморфного графита указанного состава также сушественно улучшает состояние мениска металла, так как зола, содержащаяся в графите", при переходе в пердитный шлак повы« шает жидкотекучесть и ассимилируюшую спо60 собность перлита к всплывающим из жидкой стали продуктам реакций раскисления и тшвторного окисления металла, а также — K продуктам химического и механического разрушения сифонной керамики и огнеупорных обмазок. Это снижает загрязненность наружных зон колесного слитка оксидными и силикатными включениями, Полностью устраняется необходимость применения дополнительных защитных металлических диафрагм для снижения загрязнения металла неметаллическими включениями. Кроме того, аморфный графит при коптакте с нижележащим слоем шлакового покрытия способствует разрушению . пленок на мениске металла и тем самым предотврашает образование в слитке колесной стали расслоений, плен, заворотов корок . и т.п. Смазка стенок изложниц графитом обусловливает высокое качество наружных зон слитков, устраняя при разливке под теппсизолируюшей: смесью выделение включений перлита в поверхностном слое колесных заготовок. Высокая рафинируюшая и ассимилируюшая способность шлака и наличие на мениске металла защитного жидкого шлакового покрытия предотвращают переход в металл углерода из верхнего нерасплавившегося слоя теплоизоляции, способствуют снижению ликвации примесей {серы, фосфора) и углерода в слитке, ободе,.диске и ступице колес, а также и в колесах одной партии.

Эффективная теплоизоляция жидкого метадла вприбылиспособствует формированию в слитке сосредоточенной усадочной раковины, что позволяет наряду с улучшением качества поверхности и макроструктуры слитков снизить на 80-100 мм уровейь налива металла в прибыди и тем самым. увеличить число отдиваемых слитков из одной плавки и, сле-, довательно, число колесных заготовок при ! одновременном и овыше ни и однородности металлаа и качества колес.

Предпочтительно использование вспученного перлита вес, 60-120 кг/м, например, 3 марки М-100 (ГОСТ 10832-74).

Присодержанииграфита менее 4% не обео печивается необходимая смазка изложниц, что приводит к повышенной отбраковке кс лесных заготовок по загрязненности их пс верхностных слоев (обода кonec) неметаллическими включениями и частицами нерасплавившегося перлита.. Эагрязненность поверхност» ных слоев перлитом резко увеличивается при применении тяжелых сортов перлитовых песков об.вес. более 120 кг/м

Содержание графита выше 7% затормаживает процессы плавления шлакообразующей смеси и шлакообразования на мениске металла, что в конечном итоге также приводит к повышенной загрязненности металла. особен но поверхностных зон слитка, пвимесами и не589067 металлическими включениями и к повышенной отбраковке колес по ликвации углерода.

Наличие золы в составе аморфного графита менее 3% не оказывает положительного

1 влияния на свойства перлитного шлака. Однако, содержание золы свыше 30% резко повышает интенсивность плавления и спекания перлитографитовой смеси и способствует снижению зффективности теплоизоляции мениска металпа при разпивке колесной стали, ф

Г1редложенную теплоизопируюшую смесь приготавпивают из порошкообразных компонентов фракционным составом 0,01-1,5 мм и применяют в виде порошка, присаживая в бумажных пакетах на дно изложниц перед разливкой стали. Разпивку колесной стали производят через стакан дйаметром 50 мм сифоном без применения дополнительных металлических об.%

Состав смеси

Отклоне ние

Характеристика разливки с одержания углерода в ступице и ободе колес (заготовки из верхней части слитка) от ковшевого ность графита, вес.% вспученный перлит, об.вес.

60-120, кг/м графит анализа, ГОСТ 10791

Менее

+0,020% (норма) Без теплоизопирующей смеси

Усадочная раковина диаметром более

50 мм

{брак) С предложенной смесью

Нет

Менее

+О, 020% (норма) Менее

+0,025% (норма) С предложенной смесью

Нет

20-30

С известной смесью

30-35 бопее

+0,030% (брак) Нет вспученный перлит, об.вес. 60-120 кгlм оптимальный уровень налива металла в прибыли 280 мм. Отпадает необходимость в смазке изпожниц, а также в изготовпении и установке дополнительных защитных металлических диафрагм. Одновременно примерно на 1 балл снижается загрязненность колес сульфидными и силикатными включениями.

Состояние поверхности слитков и капесных заготовок из донной части слитка при всех типах разливки удовпетворительное.

Если уровень заливки метапла в прибыли беэ применения теплоизолирующей смеси составляет 360 мм, при разливке копесной ста3 ли под теплоиэопирующей смесью, содержащей аморфный графит указанного состава и диафрагм в несмазанные изложницы (расход смеси 3-7 л на 1т стали). Допопнительное утепление прибыльной части слитка люнкеритом не производят. Сталь первоначально в течение 1,5-2 мин, разпивают медленно, не, допуская бурления и оголения мениска металла в центре изложницы. Оставшуюся часть слитка заливают полной струей по обычному режиму с линейной скоростью 0,3-0,35 м/мин до уровня подъема металла в прибыли на 270-290 мм (от поверхности разъема изложницы с прибыльной надставкой), Теппоизопирующие смеси приготавливают и применяют описанным способом при полу чении слитков колесной стали.

Результаты испытаний представпены в

-таблице.

Наличие усадочной раковины в головной заготовке (выс ота м тапла в . прибыли

280 мм) 589067

Составитель С. Тепляков

Редактор Е. Кравцова Техрец Н. Бабурка,Корректор А. Лакида

Заказ 307/9 Тираж УФ Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент», r, Ужгород, ул, Проектная, 4

КрЬме того, разливка стали под шлаком, образующимся из предложенной смеси, повышает плотность макроструктуры слитков и устраняет остатки осевой химической неоднородности в ступице колес. 5

Таким образом применение предложенной теплоизолирующей смеси для отливки слитков колесной стали позволяет на l,5-2% снизить расход стали за счет снижения уровня налива металла в прибыли и увеличить бла.- ф годаря этому число . отливаемйх слитков и, следовательно, количество. годных колес из каждой плавки. На 10-15% уменьшается содержание водорода в металле, что способсч вует снижению фпокеночувствительности ста- 5.

I ли. В езультате открываются новые возмож ности для расширения производстве облегченных цельнокатанных колес для вагонов железных дорог широкой колеи.

Ф ор мула изобретения 20

1. Смесь для теплоизоляции мениска при получении слитков колесной стали, включающая перлит и графит, о т л и ч а ю щ à s-c я тем, что, с целью снижения загрязненности слитков каменной стали неметалличес кими включениями и повышения их однородности, она содержит указанные ингредиенты при следующем соотношении, об,%:

Графит 4-7

Вспученный перлит 93-96., 2.Смесьпоп. 1, -отличающaa— с я тем, что, с целью повышения скорости шлако азования на мениске метапла и ассимщишии шлаком неметалических включений. она содержит в качестве графита аморфныи графит с содержанием золы 3,0-30,0 вес.Ъ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Сб.. "Проблема стального слитка" М., Металлургия", 1974, вып. 5, с. 464-470.

2. Авторское свидетельство % 381472, М. Кл В 22D 27/00, 1965.

3. Авторское свидетельство М9 348288, М. Кл В 22 D 27/06, 1970.