Теплоизолирующая шлакообразующаясмесь для получения стальных слитков

 

Союз Севетсиик

Социалистическик

Реслублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свмд-ву— (22) Заявлено 23.10. 78 (21) 2677121/22-02 (51)M. Кл. с присоединением заявки ¹â€”

В 22 О 7/10

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230381. Бюллетень |4В 11

Дата опубликования описания 2503,81 (53) УДК 669.18:

:621.746.58 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В. A. Ефимов, А. П. Гришин, В. В. Чебурко, Н. Я. Ищук, А. В. Губин, Б. С..Петров, M. И. Сорокин, В =С:; †.Кравченкр, A. A. Киселев, В. Ф. Чистяков, Н. П. Дражев кий,IO.:...Ф. Комов, В. Л. Притула н В. A. Гарбуз

Институт проблем литья АН Украинской ССР (7 f ) 3a яв ит ель (54) ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩАЯ МЛАКООВРАЗУЮЦАЯ СМЕСЬ

ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СТАЛЬНЫХ СЛИТКОВ

Изобретение относится к металлургии стали и может быть использовано при разливке углеродистых, низко-, средне- и высоколегированных качественных и специальных сталей и сплавов под слоем теплоиэолирующих шлакообраэующих смесей.

Разливка легированных и высоколегированных сталей и сплавов, содержащих такие легирующие.элементы как алюминий, титан, кремний, хром, .марганец, ванадий и др., сопряжена со значительными трудностями, вызванными образованием большого количества дефектов на слитках и готовом прокате. указанные дефекты приводят к значительной отбраковке металла, либо требуют значительных материальных затрат на их устранение (обдирка и зачистка слитков и проката), при этом 20 существенно уменьшается выход готовой ,продукции.

Для разливки стали применяются теплоиэоляционные шлакообразующие смеси, обеспечивающие снижение теплопотерь через зеркало металла в изложнице, улучшающие физико-химические и теплофизические условия формирования стального слитка. 30

Известна теплоизолирующая шлакообраэующая смесь для получения стальных слитков, содержащая графит и вспученный перлит f17 .

Однако данная смесь характеризуется низкой скоростью шлакообразования, обусловленной сравнительно высокой температурой плавления перли- та (около 1250 С);большой вязкостью (до 40-50 П) и малой составляющей графита, высокой концентрацией окислов железа в образующихся шлаках, обусловленной их значительным содержанием в перлите и в золе графита (до

10-15%).

Высокое содержание окислов железа в шлаках перлито-графитовых смесей вызывает значительный угар таких легкоокисляющихся легирующих элементов стали как алюминий, титан, ванадий, кремний, хром, марганец, что приводит к увеличению расхода ферросплавов и раскислителей, повышению содержания кислорода и неметаллических включений в металле, образованию окисных пленок и корок, ухудшающих качество поверхности и макроструктуры слитка.

Наиболее близкой к предлагаемой является теплоиэолирующая шлакообра814 55б

20-40

10-20 зующан смесь для разливки стали, содержащая 3-15 вес.Ъ добавки на основе углерода (аморфный графит), 2-5 вес.Ъ силикатной глыбы и 8590 вес.Ъ теплоизолирующего материа.— ла, в качестве которого предусмотрено использование каменноугольной золы f23 .

Но эта смесь также характеризуетси йедостаточной жидкотекучестью и повышенной вязкостью шлаков, значитель- 1О ным угаром легкоокисляющихся легирующих элементов в виду повышенного содержания в своем составе окислов железа. Это ограничивает область применения данной смеси разливкой обычных среднеуглеродистых сталей. 15

Цель изобретения — улучшение качества литого и деформированного слитка из легированных и низкоуглеродистых сталей.

Поставленная цель достигается тем, 20 что теплоизолирующая шлакообразующая смесь для получения стальных слитков, включающая аморфный графит, силикатную глыбу и теплоизоляционный материал, содержит ингредиенты в следующем 5 соотношении, об.Ъ:

Аморфныи графит 5-15

Силикатная глыба 1 — ?

Теплоизоляционный материал Остальное

В качестве добавки на основе углерода смесь дополнительно содержит аморфный графит, а в качестве теплоиэоляционного материала — вспученный перлит.

Смесь имеет следующий состав, вес.Ъ:

Добавка на основе углерода

Силикатная глыба

Теплоизолирующий ма- 4О териал Остальное

В составе смеси может быть использована натриевая (Nay SiO g), калиевая (KgSi0 ) и натрий-калиевая (NaKSiО ) силикатная глыба. Силикатная глыба легко подается дроблению, измельчению и помолу, имеет низкую температуру плавления (около 1000 С) и обеспечивает высокую скорость шлакообразования. Шлаки, образующиеся при расплав- о лении силикатной глыбы, имеют при температурах разливки стали небольшую (0,8-1,2 П) вязкость и достаточно высокую жидкотекучесть, хорошо смачива— ют и растворяют окислы легирующих металлов и раскислителей, имеют низКое (0,5-1,5В) содержание окислов железа и не окисляют металл в процессе разливки.

Быстрое образование слоя жидкоподвижного шлака уже на начальной 60 стадии разливки обеспечивает эффективную защиту металла от окисления и науглероживания и очищение зеркала металла от всплывающих окислов легирующих, раскислителей и огнеупоров, 65 что предотвращает образование твердых окисных пленок и корок, вызывающих дефекты поверхности и макроструктуры слитка.

Жидкоподвижные шлаки с малой вязкостью силикатной глыбы образуют между слитком и изложницей шлаковый гарнисаж, который благотворно влияет на формирование слитка и уменьшает агрес—

I сивное воздействие металла на внутреннюю поверхность изложниц, обеспечивая повышение стойкости и снижение расхода изложниц на одну тонну отливаемой стали.

При применении теплоизолирующей шлакообразующей смеси для отливки слитков теплоизоляция на зеркале металла состоит из слоя жидкого шлака, образующегося из расплавившейся силикатной глыбы, и нерасплавившегося слоя теплоизоляционной засыпки с низкой теплопроводностью, состоящей из смеси перлита, графита и силикатной глыбы. В результате этого обеспечивается сочетание разливки под шлаком с эффективной теплоизоляцией металла на протяжении всего времени отливки слитка.

Таким образом, ранее формирование жидкоподвижного шлака на поверхности металла, отсутствие науглероживания и окисления стали, ассимиляции неметаллических включений, образование шлакового гарнисажа и эффективная теплоизоляция металла в процессе разлив— ки обеспечивает улучшение качества поверхности и макроструктуры слитка и проката, снижение расходных коэффициентов при их перецеле и повышение стойкости изложниц.

Указанные преимущества теплоизолирующей шлакообразующей смеси обеспечивают ее универсальность и возможность применения для разливки неограниченного сортамента сталей от простых углеродистых до высоколегирован— ных .

Содержание ингредиентов в теплоизолирующей шлакообразующей смеси обусловлено прежде всего сортаментом разливаемых сталей, а также весом и размерамй (высотой и поперечным сечением ) отливаемых слитков. Смеси с более высоким содержанием графита применяются для разливки углеродистых и низкЬлегированных сталей в слитки большого веса (более 10 т), а с низким его содержанием для разливки низко и особонизкоуглеродистых высоколегированных и электротехнических сталей, сталей, легированных алюминием и титаном (все эти стали как правило отливаются в слитки весом до

10 т), а также углеродистых, низко и среднелегированных сталей, отливаемых в слитки до 10 т. При содержании графита в смеси менее 5Ъ (по объему ) резко возрастает скорость плавления слоя теплоизоляции на мениске

814556

В табл. 1 приведены составы смесей известной и предлагаемой.

Таблица 1

Добавка на основе углерода — аморфный графит

5 6 15 7 10

3-15

Силикатная глыба

Теплоизолирующий материал — вспученный перлит

Теплоизолирующий материал — каменноугольная эола

2 1,5 2 1 2

93 92,5 83 92 88

80-95

Результаты испытаний смесей в ус- лей для получения слитков весом от ловиях разливки различных марок ста- 65 2,8 до 18 т приведены в табл. 2. металла, повышается спекаемость смеси и, следовательно, возрастает ее теплопроводность, а также увеличивается количество окислительного перлитового шлака. Уменьшение толщины слоя нерасплавившейся смеси на поверхности металла и повышение ее теплопроводности не обеспечивает длительной тепловой изоляции стали в. процессе разливки и затвердевания. ри содержании графита в смеси более

5Ъ по объему) уменьшается скорость плавления силикатной глыбы и обра-. зования жидкоподвижного шлака на зеркале металла, увеличивается количество окислительного шлака, образующегося из золы графита, что приводит к науглероживанию стали, образованию твердых окисных корок и пленок, ухудшающих качество. слитка,"и загрязнению поверхности донной части слитка частицами смеси. Кроме того, увеличение содержания дефицитного графита в смеси повьпаает его стоимость.

Смеси с более высоким содержанием силикатной глыбы 1„.именяются для разливки ниэкоуглеродистых высоколеги- 35 рованных и электротехнических сталей, сталей легированных легкоокисляющимися элементами, а также углеродистых низко- и среднелегированных сталей, отливаемых в крупные слитки и слитки с большим периметром (шести, восьми, двенадцатигранные j боковой поверхности. Смеси с меньшим-содержанием силикатной глыбы используются для разливки углеродистых и низко- и 35 среднелегированных сталей в слитки вет сом до 10 т. При содержании силикатной глыбы в смеси мечее 1% (по объему} не образуется достаточное количество жидкоподвижного шлака, в результате чего не обеспечивается эффектив- 4О ная .защита металла от окисления и науглероживания>рафинирование металла от неметаллических включений и обоазование шлакового гарнисажа по всей высоте изложницы, что ухудшает качество слитка и проката и ограничивает сферу применения смеси уэким сортаментом сталей. Увеличение содержания силикатной глыбы в смеси более

2% (по объему) также нерационально, так как при этом уменьшается содержание перлита и повышается объемный вес смеси, что ухудшает ее теплоизолирующие свойства. Кроме того, при высоком содержании силикатной глыбы в смеси образуется излишне много шлака, в результате чего существенно повышается толщина шлакового гарнисажа, что затрудняет очистку изложниц при их подготовке к последующей плавке.

Содержание перлита в смеси однозначно определяется содержанием графита и силикатной глыбы.

Теплоиэолирующую шлакообразующую смеси приготавливают из порошкообраэных компонентов фракций 0,01-1,5 мм.

Смесь применяют в порошкообразном или гранулированном (гранулы размером до 5 мм ) виде, помещая ее в бумажных пакетах на дно изложницы перед разливкой стали. Расход смеси составляет 1-3 .кг/т (3-8 л/т) стали, увеличиваясь по мере повышения веса и поперечного сечения отлнваемых слитков. Сталь разливают в несмазанные изложницы, утепление прибыльной части слитка люнкеритом не производят. Раз-, ливку стали до 1/4-1/3 высоты изложницы производят за ждленно, не допуская бурления и оголения зеркала ыталла

Ф в центре изложницы, в дальнейшем раэ. ливку продолжают по обычному режиму.

814556

»л

1 о ю. с» а о сл

%-4 " »

»л о»л о м с м сч с» сч м с 1

I м»» 1 с»

»л сл сч с » Ф м м

O О О O D

О О О O О

О О О О О » м сч 1 о ао с -» сч

О O O O O о »л со сч

О О O О O -» -» а-» I сч м со сл сп с М

o » o сч сл м сч м м

О О

Г с» с т3 еЧ и м м м с М о о о

I I

Ц»»» К э с.» ю

O, »»» X

Ф) »Л О У У

Г СО гЧ О1 о o e o

Е-»

o o о х со д о д с» Ц с» Н л и

О U

Е-»

%-1 Ю х сч

СО

Ю т

o g o сч i o.\» TE %» 3

I н о

Ф сц М. »»» 4 х х

814556

Составитель С. Тепляков

Редакчор и. коичиккая текредм.табакоакч ко екто м. демчкк

Заказ 893/15

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4

Из данных табл. 2 следует, что предлагаемая смесь обеспечивает сни жение содержания окислов железа в шлаке в 3-4 раза, за счет чего угар легирующих элементов в норковой зоне слитка снижается с 15-25 до

4-10 относ %. Кр ме того количество дефектов на " дм поверхности слитка уменьшается в 2,5-3 раза, загрязненность неметаллическими включениями корковой эоны слитка, точечная неоднородность, пористость и ликвация снижаются на 0,5-1 балл.

Таким образом, эта смесь позволяет улучшить качество литого и деформированного металла и за счет этого расширить область применения теплоизолирующих шлакообраэующих смесей при получении слитков из легированных и ниэкоуглеродистых сталей.

Формула изобретения

1. Теплоиэолирующая шлакообразующая смесь для получения стальных слитков, включающая аморфный графит, силикатную глыбу и теплоизоляционный материал, о т л и ч а ю щ.а я с я тем, что, с целью улучшения качества литого и деформированного слитка из легированных и низкоуглеродистых сталей, она содержит ингредиенты в следующем соотношении, об.Ъ:

Аморфный графит 5-15

Силикатная глыба 1- 2

Теплоизоляционный материал Остальное

2. Теплоизолирующая шлакообраэующая смесь по и. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что в качестве теплоизоляционного материала она содер15 жит вспученный перлит.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 334488228888, т кклл. В 22 0 27/06, 1970. ® 2. Авторское свидетельство СССР

9 448064, кл. В 22 0 27/06, 1971.