Флюс для обработки металла

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски»

Сециаиистичесии»

Республик

<1>659629 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 18.1 1,76 (21) 2420698/22-02 с присоединением заявки лЪ . (23) Приоритет (б!) М. Кл.

С 21 С 5/54

Государственный комнтет сссР но делам нзобретеннй н открытнй

Опубликовано 3004 9.бюллетень М 16

Дата опубликования описания 3004.79 (йй) УДЦ 669.046 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Б. Вихляев, Н. Я. Ищук, В.A. Гарбуз, В. Л.Притула, A.Ä.Êëèïîâ, М.К.Трухин и И.А.Гавриленко

Институт проблем литья АН Украинской ССР (7!) Заявитель (54 ) ФЛЮС ДЛЯ ОВРАВОТКИ МЕТАЛЛА

Изобретение относится к области металлургии стали и может быть ис.пользовано при отливке слитков с применением кондукционного электромагнитного перемешивания жидкого и ,кристаллизующегося металла под слоем флюса.

Возрастающие требования к качеству стальных слитков ответственного назначения обусловливают необходимость применения таких активных средств внешнего силового воздействия!на жидкий и кристаллизирующийся металл, как электромагнитная обработка. По"кольку наибольшее количество дефектов металла возникает в процессе его затвердевания, большинство существующих и вновь создаваемых способов обработки направлено именно на эту стадию фор, мирования слитков. В настоящее время разработано значительное количество электромагнитных способов воздействия, позволяющих организовать в форме разнообразные виды движения металла — электромагнитную конвекцию, способную играть определяющую . роль в процессах массо- и теплопереноса.

Наибольшее распространение получило электромагнитное воздействие на формируемую отливку или слиток скрещенными электрическим и магнитными полями.

Из известных вращателей эффективными являются вращатели кондукционного типа, в которых вращение металла осуществляется за счет электромагнитных сил, возникающих s результате взаимодействия постоянного маг" нитного поля соленоида и электрического тока, пропускаемого по жидкой лунке слитка от центрального электрода к кристаллизатору.или изложнице. Так как постоянное магнитное поле не экранируется твердой корочкой слитка, КПД и, следователь но, эффективность воздействия кондук

"!(ционных вращателей как правило выше, чем у вращателей индукционного и др. типов.

Преимуществом подвода электрического тока к металлу через жидкость, а именно через слой рафинируЮщего флюса, является возможность ассимиляции и удержания от обратного попадания в кристаллизующийся слиток всплывающих удаляемых иэ слитка под действием МГД-вращения метал659629 ла неметаллических.включений и примесей. Однако при применении рафиниру" ющих флюсов нельзя не учитывать то обстоятельство, что на характер движения металлического расплава и Флюса огромное влияние оказывает образование под токоподводящим графитовым электродом эоны пониженного давления,.способствующего; затягиванию флюса в осевые объемы слитка и загрязнению его шлаковыми включениями, В результате качество осе- 10 вой зоны слитка получается невысоким, и эффективность электромагнитной обработк снижается.

Опыт применения электрошлаковых процессов в металлургии показы- 15 вает, что удовлетворительными являются флюсы на основе систем фтористый кальций-известь, фтористый кальций-глинозем, фтористый кальцийизвесть-глинозем. Компоненты, 20 входящие в состав сварочных флюсов типа АНФ-6, йНФ-7, éÍÔ-8 и др., широко распространены как в природных так и синтетических материалах и имеют сравнительно низкую емкость.

Рафинирующая способность указанных фторидных флюсов во многом определяется наличием в них окиси кальция ° Одновременно ввод в состав флюса до 40% окиси алюминия позволяет значительно сократить Расход электроэнергии при электромагнитной обработке металла под слоем Флюса. Однако существенным недостатком их является относительнд высокая вязкость и, главное, повышенный расход токоподводящих графитовых электродов, приводящий к науглероживанию металла. Если повышение вязкости флюса связано с присутствием окиси алюминия,. то основным источником науглерожива- 40 ния металла является карбид кальция.

Следует отметить, что в указанных системах самой незначительной активностью обладают карбиды алюминия и

Особенно кремния. 45 установлено, что добавки до 40% двуокиси, кремния во фторидные флюсы на основе окислов кальция и алюминия в: значительной мере расходуются на связывание свободной окиси 50 кальция. В результате резкого понижения активности окиси кальция подавляется реакция образования карбида кальция и тем самым предотвращает ся науглероживание металла.одновре- 55 менно снижения межфазного натяжения и улучшения смачивания и абсорбции неметаллических включений флюсом можно достигнуть вводом в его состав до 12% окислов щелочных металлов (натрия и калия).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является флюс для электрошлакового переплава металлов, содержащий,вес.Ъ:. 65

Окись кальция 11-40 окись алюминия 10-Зо

Двуокись кремния 10-14

Окись натрия 4-8

Фтористый кальций Остальное

Недостатками известного флюса являются относительно невысокая в нем скорость растворения включений и повышенная адгезия к металлу, что снижает рафинирующую способность флюса и приводит к его затягиванию в осевые объемы слитка при перемешивании охлажденного жидкого и крис таллизующегося металла в форме.

Наличие окиси алюминия и окиси .кальция обусловливает образование тугоплавких частиц иэ указанных г окислов, приводящих к повышению вязкости и гетерогенности флюса, что сникает его рафинирующую способность по отношению к таким неметаллическим включениям в металле, как корунд, кварцевое стекло, нитриды и др.

Известно, что фторидные рафинируЮдие флюсы, содержащие окислы щелоч-. ных металлов, более,жидкоподвижны гомогенны. Однако с добавками .гористого кальция и особенно окиси натрия существенно повышается адге зия флюса к металлу, вследствие чего повышается степень затягивания, и запутывания шлаковых частиц в первмешиваемом кристаллизирующемся металле.

Цель изобретения — улучшение рафинирующих свойств флюса и устранение его затягивания в слиток при кондукционном электромагнитном перемешивании металла в форме.

Это достигается дополнительным вводом в состав известного Флюса, содержащего окись кальция, окись алюминия, двуокись кремния, окислы щелочных металлов и Фтористый кальций, закиси марганца при следующем соотношении компонентов, вес.В:

Окись кальция 20-60

Окись алюминия 10-40

Двуокись кремния 4-40

Закись марганца 5-15

Окислы щелочных металлов 2-12

Фтористый кальций 4-40

В качестве примесей флюс предла" гаемого состава может содержать . двуокись титана до 2Â, окислы железа до ЭЪ и окись магния до 5В.

Оптимальные добавки закиси марганца в состав фторидного флюса, содержащего окислы кальция и алюминия, приводят к,повыаению его основности, они оказывают благоприятное влияние на рафинирующие свойствф

Флюса и уменьшение его адгезии к металлу. Происходит также снижение вязкости Флюса и температуры его плавления. Одновременно повышается жидкоподвижность флюса и его реакци; ониая способность к поглощению и

659629

Формула изобретения

Составитель В.Солянин

Редактор Д.Павлова Техред C..Мигай Корректор О.Билак

Заказ 2122/6 Тираж 652 Подписное

ЦНИИПИ.Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Л(-35 Раушская наб. g.4 5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4 растворению таких неметаллических включений, как корунд, кварцевое стекло, нитриды, и другие соединения, поступающие из металла в слой флюса. Указанные обстоятельства в целом, а также снижение вязкости и повышение гомогенности флюса год влиянием эакиси марганца в сочетании с высокой способностью фторидных флюсов, содержащих поверхностно активные окислы щелочных металлов, смачивать и абсорбировать неметаллические включения, приводит к возрастанию рафинчрующей способности флюса. Немаловажное влияние оказывают добавки поверхностно активной эакиси марганца на снижения межфазного натяжения на границе раздела флюс-неметал лические включения.

Если включения корунда и кварцевого стекла лишь частично растворяются в флюсе известного состава,,то дополнительный ввод в него закиси марганца способствует полному их растворению и удержанию в слое флюса. Однако при концентрации закиси марганца менее 5% положительный эффект незначительный. Повышение содержания эакиси марганца выше 15% также нецелесообразно, так как это приводит к черезмерному возрастанию окислительной способности флюса, и, следовательно, к развитию процессов вторичного окисления таких легирующих компонентов стали, как алюминий, цирконий и др.

Устанволено, что флюс предлагаем@го состава полностью отвечает всем основным требованиям, предъявляемым к флюсам для электромагнитной обработки жидкой и затвердевающей стали в изложнице. При применении флюса предлагаемого состава обеспечивается высокая стабильность процесса МГДвращения металла в форме, небольшой расход электроэнергии (до 150 кВч на обработку слитка весом 8 т), хорошие защитные свойства, предохраняющие металл от насыщения газами и вторичного окисления, одновременно предотвращается науглероживание металла и затягивание шлаковых включе ний в слиток. При этом в 6-20 раз в зависимости от высоты слитка и, следовательно, интенсивности вращения металла снижается содержание нитридов алюминия, общее содержание неметаллических включений в слитке, повышается чистота межзеренных границ и др.

Флюс предлагаемого состава по5 лучают сгоранием, на зеркале металла экзотермической шлакообразующей смеси следующего состава, вес.%:

Сварочный флюс

АНФ-6 20- 50 р Силикокальций 8-20

Алюминий 2-10

Марганцевая руда 10-25

Силикатная глыба 1-30

Известь Остальное

Указанную экзотермическую ы кообразующую смесь приготавливают иэ порошкообразных компонентов фракцией 0,5-1,5 мм. Смесь подают на зеркало металла в порошкообразном виде и в виде гранул в количест ве 1-3 кг/т стали. При использований смеси в виде гранул в ее состав в качестве связующего может быть введено жидкое стекло (1,2-1,3 г/см )

3 в количестве 3-12% (сверх 100%) взамен силикатной глыбы.

30 Флюс для обработки металла, содержащий окись кальция, окись алюминия, двуокись кремния, окислы щелочных металлов и фтористый кальций, отличающийся тем, что, 35 с целью улучшения рафинирующих свойств и устранения затягивания флюса в сли ток при кондукционном электромагнит" ном перемешивании металла, в него дополнительно введена закись марганца

40 при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Окись кальция 20-60

Окись алюминия 10-40

Двуокись кремния 4-40

Закись марганца 5-15

Окислы щелочных металлов 2-12

Фтористый кальций . Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

515797, кл. С 21 С 5/54 25.10.74 °