Смесь для защиты мениска металла в кристаллизаторе при непрерывной разливке латуней Советский патент 1992 года по МПК B22D11/00 B22D11/10 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при защите мениска металла при непрерывной разливке сплавов на медной основе, в частности латуней.

Целью изобретения является повышение качества поверхности литой заготовки.

В смеси для защиты мениска металла в кристаллизаторе при непрерывной разливке латуней, включающей буру, хлористую соль натрия, кальцинированную соду, ингредиенты взяты при следующих соотношениях, мас.%: хлористая соль натрия 10-15; кальцинированная сода 5-10; бура -остальное, при этом отношение содержания технической буры к суммарному содержанию хлористой соли натрия и кальцинированной соды составляет 3-5,5, а количество хлористой

соли натрия к количеству кальцинированной соды имеет соотношение 1:(1,5-2,0).

Величина зерна хлористой соли натрия равна 0,2-1,2 мм.

Состав данной смеси определен экспериментальным путем.

В качестве основного ингредиента взята бура техническая. Это широко распространенный материал, используемый при непрерывном литье цветных металлов и сплавов на медной основе, в частности латуней. Она сплошным покровом защищает мениск в кристаллизаторе, создавая необходимую теплоизоляцию, способствует рафинированию и ассимиляции окислов, но полностью не удаляет их. Увлекаемая расплавом бура служит смазкой между отливаемой заготовкой и стенкой гильзы кристаллизатора, а также обладает рафинич ел

KD 4 Ю

сл

рующими свойствами. Бура имеет довольно низкую температуру плавления 800° С, т.е. ниже, чем температура расплава в районе мениска даже в контакте со стенками гильзы, поэтому она находится а жидком состо- лнии. Однако, как показывает петрографический анализ, бура неоднородна по своему составу (коэффициент преломления ,514-1,519). Это свидетельствует о том, что и жидкоподвижноё состояние расплава буры будет различным, а следовательно, возможн.о ее налипание на охлаждаемые стенки гильзы кристаллизатора, В результате ухудшится стабильность процесса литья и качество поверхности заготовок.

Дополнительная добавка поваренной соли способствует получению легкоотделимого налипшего остатка на стенках гильзы кристаллизатора в случае повышения температуры в этом районе выше 800° С. Математический расчет температурных полей при непрерывном литье слитков диаметром 175 мм из латуни показал, что в течение 10 с в период заливки металла температура стенки гильзы кристаллизатора составляет 800-820° С, а затем стабилизируется в процессе вытягивания и находится на уровне 250-300° С, Кроме того, поваренная соль снижает также температуру плавления порошка буры примерно на 20° С и повышает ее активность.

Кальцинированная сода так же, как и поваренная соль, способствует повышению жидкоподвижности защитной смеси и улучшает качество поверхности заготовок.

.Обе указанные добавки частично разлагаются даже ниже 800° С. При этом выделяются газообразные составляющие и СОа. Они предотвращают подписание заготовки на стенках гильзы кристаллизатора. Кроме того, п ри разложении соли возможно кратковременное присутствие свободного хлор-иона, который может способствовать переводу окислов в растворимые соли, а поверхность кристаллизатора остается чистой или легко очищается щеткой.

Выбор граничных условий по содержанию ингредиентов в покровной смеси обусловлен следующими соображениями,

Если отношение содержания технической буры больше суммарного содержания поваренной каменной соли и кальцинированной соды, т.е. больше 5,5, то не обеспечена необходимая жидкоподвижность защитной смеси в кристаллизаторе и имеет место подлипание буры на стенках кристаллизатора. Последнее обстоятельство не

позволит обеспечить хорошее качество поверхности.

Если отношение содержания технической буры меньше суммарного содержания

поваренной каменной соли и кальцинированной соды, т.е. меньше 3, то смесь приобретает излишнюю жидкоподвижность, активно удаляется с мениска и увлекается движущейся заготовкой. В этом случае увеличитсл трение последней о стенки кристаллизатора и возникает опасность появления поверхностных трещин. Кроме того, возможно затягивание шлаковых включений в заготовки, образование подкорковой пористости в связи с чрезмерным выделением газообразных продуктов и барботажем на мениске. Качество поверхности будет неудовлетворительным.

Если отношение количества поваренной соли к количеству кальцинированной соды ниже нижнего предела ( 1.5), т.е. увеличивается содержание №2СОз в составе смеси, то соответственно узлишне увеличивается в основном жидкотекучесть последнего, возрастает опасность оголения рабочей поверхности кристаллизатора, возрастают усилия трения и возникают трещины на поверхности.

Если отношение количества поваренной соли к количеству кальцинированной соды выше верхнего предела ( 2,0), т.е. фактически увеличивается содержание NaCI в составе защитного покрова, то возрастает количество выделяющегося газообразного

хлора. Увеличение подобного рода выделений приведет к излишнему барбатажу в районе мениска, к затягиванию порошка защитной смеси, к образованию шлаковых включений и газовых пузырей в приповерхностной зоне заготовок, т.е. качество поверхности не улучшается.

При использовании поваренной каменной соли в покрове с размером частиц 0,2 или 1,2 мм, т.е. излишне мелких или излишне крупных, приводит к пылевыделению или применению дополнительного дробления соответственно, окомкованию, и, как следствие, неравномерному покрову в кристал- лизатоое, нарушению теплоизоляции и

смазки в зазоре между заготовкой и поверхностью кристаллизатора, подлипанию порошка и подвисанию заготовок. Качество поверхности заготовок сохраняется на уровне известной смеси.

С использованием защитной смеси выполнены разливки на вертикальной машине полунепрерывного литья в литейном цехе. Отливают заготовки диаметром 200 мм из латуни ЛС-59. Температура заливаемого

расплава составляет 1200° С, скорость

литья 7 м/ч, длительность разливки 35 мин, расход воды на кристаллизатор 35-40 м3/ч.

Компоненты защитной смеси измельчают, просушивают при температуре около 100° С в течение 3-4 ч, затем их просеивают через сито с ячейкой не более 1,2 мм. Подготовленные таким образом компоненты перемешивают в смесителе барабанного типа в течение 30 мин. Подготовленную смесь хранят в закрытой емкости.

После введения затравки в кристаллизатор заливают небольшую порцию расплава ( 1/4 высоты кристаллизатора), засыпают порцию защитной смеси толщиной 5-10 мм и продолжают разливку.

В процессе литья строго следят за уровнем металла в кристаллизаторе и сплошностью покрова, Отлитые заготовки осматривают с целью оценки влияния предлагаемого состава покрова на качество по- верх-ности. Для сравнения на соседнем ручье разливку ведут с использованием защитной смеси, состоящей из чистой технической буры.

Для опытной проверки подготовлено пять смесей, содержащих мас.%:

1. поваренная каменная соль (NaCt) 9,5; кальцинированная сода (ЫааСОз) 4,5; бура - остальное, отношение

ношение

равно 5,5,

ичествобу ы6 отношение

(NaCi + NaaCOa)

. а равно 2,1; размер частиц NaCI NaaCOa „

0,2-1,2 мм Качество поверхности неудовлетворительное, наблюдаются наплывы вы- сотой 0,8-1,5 мм, ликвационные выделения свинцадо 120мм и поперечные трещины протяженностью 100-170 мм. Для устранения этих дефектов требуется глубокая зачистка (механическая обработка);

2.поваренная каменная соль 10; кальцинированная сода 5; бура - остальное, отколичество буры

(NaCI +№аСОз)

Na CI„

отношение равно 2, размер частиц NaCI 0,2-1,2 мм. Качество поверхности хорошеет ликвационные пятна (налипание свинца) легко устраняются зачисткой абразивной бумажкой, трещины и наплывы от- сутствуют;

3.поваренная каменная соль 15,5; кальцинированная сода 10,5; бура - остальное,

™ (ДТД отношение-rj-vra- равно 1,4, размер частиц NaCI 0,2-1,2. Качество поверхности неудовлетворительное. Отмечены грубые

наплывы на поверхности до 2,0 мм, Ликвационные пятна увеличились до 200 мм, а трещины распространились почти на все поперечное сечение. В этом случае, как и в варианте 1 требуется глубокая станочная зачистка поверхности;

4.поваренная каменная соль 15,0; кальцинированная сода 10,0; бура - остальное,

количество буры„

отношение равно 3. отношение равно 1,5, размер частиц

NaCI 0,2-1,2 мм. Качество поверхности хорошее Наплывы и трещины полностью отсутствуют. Ликвационные пятна легко устранимы наждачной бумагой;

5.поваренная.каменная соль 13,0; кальцинированная сода 6,0; бура - остальное,

количество буры., „

отношение {№а + N1% СОз) Равно 4 3; °Tношение -г-. 2,2. размер частиц

МааСОз

NaCI 0,2-1,2 мм. Качество поверхности заготовок значительно улучшается, но меньше, чем в вариантах 2 и 4. Ликвационные пятна все же, хотя и еле заметные, но имеют место. Встречаются наплывы высотой цо 0,7 мм.

6.Техническая бура без дополнительных добавок (известная смесь). Поверхность заготовок грубая, наплывы высотой 3 мм, ликвационные пятна в диаметре достигают 250 мм. Обычно такие заготовки подвергают механической обработке.

Анализ опытных составов смесей показал, что состав 1 не позволяет достичь повы- шениякачестваповерхности

непрерывнолитых заготовок из латуни. На поверхности заготовок наблюдаются наплывы и настыли, высота которых колебалась в пределах 0,8-1,5 мм, поверхность требует глубокой механической обработки. Это связано с тем, что уменьшение количества добавок к буре, т.е. уменьшение количества NaaCOa и NaCI, приведет к увеличению количества буры в смеси, а следовательно, к увеличению отношения количества буры к (NaCI + №2СОз) более 5,5. Кроме того, увеличивается отношение

p. а Q Q 2,0. Описанные факторы привели

к снижению жидкстекучести смеси, возрастанию подлипания буры, увеличению усилий трения между заготовкой и поверхностью кристаллизатора, а отсюда и не улучшено качество поверхности заготовок, т.е. сохраняются наплывы высотой 0,8-1,5 мм и трещины поперечные протяженностью 100-170 мм.

При использовании смеси состава 3, где при увеличении количества добавок (Nad и ЫааСОз) выше верхнего предела содержания, снижают значения заявляемых отношений ниже нижнего предела. Это приведет к излишнему увеличению жидкотекучести смеси, удалению его с мениска и уносу через зазор между заготовкой и рабочей полостью кристаллизатора. При этом увеличиваются силы трения, возникают подвисания заготовки, качество поверхности ухудшается, протяженность трещин достигает 200 мм, а высота наплывов 2,0 мм.

Только при использовании смеси состав 2 и 4 цель достигается, качество поверхно- сти улучшается и не требуется последующая механическая обработка заготовок из латуни. Технологические параметры остаются неизменными как и при использовании в качестве защитного покрова технической буры.

При использовании стандартной смеси (состав 6) на поверхности литых заготовок образуются наплывы и настыли, высота которых достигает обычно 2,5-3 мм и глубокие трещины глубиной до 2,0 мм и длиной 200 мм. Поэтому поверхность таких заготовок требует последующей механической обработки на величину указанных неровностей.

Соблюдение величины отношения

« -2,0

при содержании указанных ингредиентов в пределах 10-15 и 5-10% соответственно не

позволяет обеспечить высокое качество поверхности.

Если размер зерен поваренной соли будет более или менее 0,2..,.1.2 мм, отмечается неравномерность покрова на мениске расплава в кристаллизаторе по причине оком- кования (при 1,2 мм) или уноса с заготовкой (при 0,2 мм).

Использование предлагаемой смеси по сравнению с известной улучшает качество поверхности литых заготовок, при этом ликвидируются затраты на механическую обработку заготовок, снижаются отходы металла в стружку около 4,5 кг/т или 0,3%.

Формула изобретения

1.Смесь для защиты мениска металла в кристаллизаторе при непрерывной разливке латуней, включающая буру, хлористую соль натрия, кальцинированную соду, отличающаяся тем, что. с целью повышения качества поверхности литой заготовки, ингредиенты взяты при следующем соотношении, мас.%: хлористая соль натрия 10-15; кальцинированная сода 5-10; бура - остальное, при этом отношение содержания технической буры к суммарному содержанию хлористой соли ихатрия кальцинированной соды составляет 3-5,5, а количество хлористой соли натрия к количеству кальцинированной соды имеет .соотношение 1:(1,5-2).

2.Смесь по п. 1,отличающаяся тем, что она содержит хлористую соль натрия с величиной зерна 0,2-1,2 мм.

Изобретение можно использовать в металлургии для защиты мениска металла при непрерывной разливке сплавов на медной основе, в частности латуней. Сущность изобретения: смесь для защиты металла в кристаллизаторе содержит, мас.%: поваренная каменная соль 10-15; кальцинированная сода 5-10; техническая бура остальное, Отношение количества технической буры в порошке к сумме поваренной каменной соли и кальцинированной соды составляет 3-5,5, а отношение количества поваренной каменной соли к количеству кальцинированной соды составляет 1,5-2. При этом величина частиц поваренной каменной соли составляет 0,2-1,2 мм. Такой состав смеси позволяет повысить качество поверхности литой заготовки. 2 з.п. ф-лы.