Флюс для электрошлакового переплава Советский патент 1992 года по МПК C21C5/54 

Изобретение относится к спецэлектрометаллургии, а конкретно к составам флюсов для получения слитков высокого качества при электрошлаковом переплаве. Известны флюсы, содержащие оксиды кальция, алюминия, кремнезема, натрия, магния, бора, а также фторид кальция, применяемые в отечественной и зарубежной промышленности при производстве заготовок электрошлаковым переплавом.

Недостатками указанных флюсов является применение дорогостоящих и дефицитных компонентов, возникновение затруднений при отделении шлакового гар- нисажа с поверхности слитка, недостаточная модифицирующая способность флюсов, Наиболее близким к предлагаемому составу является флюс со следующим содержанием компонентов, мас.%:

оксид кальция10-15

оксид алюминия12-20

оксид магния10-15

оксид кремния2-7

фторид кальцияостальное

Основными недостатками флюса являются: относительно высокая температура плавления (1623 К) не позволяющая применять их для электрошлакового переплава с низкой температурой плавления; высокая вязкость (0,065 Па с), низкая модифицирующая способность; невозможность поддержания постоянной концентрации активных элементов, в частности титана и бора в сплаве.

Цель изобретения - комплексное модифицирование и микролегирование сталей и сплавов бором, титаном, хромом, алюминием, предотвращение угара активных легирующих элементов при ЭШП.

Поставленная цель достигается тем, что флюс, включающий оксиды кальция, алюминия, магния, кремнезема и фторида кальция, дополнительно содержит оксид титана, оксид хрома, буру при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

фторид кальция30-50

оксид кальция12-18

NJ

12-18 3-7 5-9 3-7 3-5 6-12

Существенным отличием предлагаемого флюса является введение в состав совместно оксида титана, оксида хрома, буры, которые, оказывая специфическое воздей- ствие на физико-химические свойства флюса по отдельности, вместе с тем комплексно влияют на свойства флюса, а главное металла.

Восстанавливаясь из оксидов при ин- тенсивном взаимодействии с компонентами стали, натрий, бор, титан и хром оказывают воздействие на структуру и свойства металла. Эти элементы выполняют основнуюмодифицирующуюимикролегирующую функции,

Введение во флюс оксида титана в количестве от 3 до 7 мас.% позволяет микро- легировать сплавы, а также предотвратить угар титана. Введение оксида титана меньше 3% не оказывает существенного влия- ния на физико-химические свойства шлака данного состава. Добавление оксида титана более 7% увеличивает вязкость шлака, температуру плавления, что приводит к нежелательным явлениям при ведении процесса ЭШП.

Введение оксида хрома в количестве от 3 до 5 мас.% способствует микролегированию сталей и сплавов. Содержание хрома ниже 3% не приводит к микролегированию и предотвращению угара элемента. Добавление более 5% существенно влияет на физико-химические свойства (увеличение вязкости и температуры плавления).

Добавление во флюс буры в количестве от 6 до 12 мас.% преследует несколько целей. Восстановление бора из шлака в металл компенсирует выгорание бора при ЭШП, а также модифицирует переплавляемый материал. Большое влияние оказывает бура на физико-химические свойства флюса (электропроводность, вязкость, температуру плавления). Наблюдается положительное отклонение от аддитивности мольного объема расплава и увеличение газопрони- цаемости флюса. Концентрационные пределы предлагаемого флюса выбраны в результате исследований в лаборатории института и на заводе Энергомаш, г. Чехов. Снижение содержания фторида кальция способствует улучшению условий труда и

снижает стоимость флюса. Концентрации оксида кальция, алюминия, магния, кремнезема определяется оптимальными физико- химическими свойствами шлака (температура плавления, вязкость, газопроницаемость, электропроводность).

Были получены и испытаны конкретные

составы флюсов, представленные в таблице 1.

Результаты сравнения некоторых

свойств прототипа и предлагаемого флюса

сведены в табл.2.

Предлагаемый состав флюса отличается от прототипа по своим физико-химическим свойствам. Изменение соотношения компонентов и введение оксида титана, хрома, буры приводит к снижению температуры плавления,вязкости электросопротивления флюса. Уменьшение вязкости, наряду с легкоплавкостью флюса облегчает условия дегазации металла. Сопротивление предлагаемого флюса при его использовании в электрошлаковом переплаве достаточно для выделения мощности, необходимой для плавления расходуемого электрода.

Для выяснения механизма модифицирования и микролегирования сталей и сплавов проведен электрошлаковый переплав на установке Р-951 в кристаллизаторе диаметром 100 мм под различными флюсами. Данные по химическому составу и величине удельной поверхности зерен, определенной на микрошлифах, приведены в таблице 1.3. Из таблицы видно, что при переплаве под предлагаемым составом флюса структура металла мелкозерниста л, при этом концентрация химически активных элементов выше, чем при ЭШП под стандартными флюсами и прототипом.

Формула изобретения Флюс для электрошлакового переплава, содержащий фторид кальция, оксид кальция, оксид алюминия, оксид магния и оксид кремния, отличающийся тем, что, с целью комплексного модифицирования и микролегирования стали и сплавов, он дополнительно содержит оксид титана, оксид хрома и буру, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

фторид кальция30-50

оксид кальция12-18

оксид алюминия12-18

оксид магния3-7

оксид кремния5-9

оксид титана3-7

оксид хрома3-5

бура6-12

Таблица 1

Изобретение относится к спецэлектрометаллургии, конкретно к флюсам для электрошлакового переплава (ЭШП). Цель - комплексное модифицирование и микролегирование сталей и сплавов. Флюс для ЭШП, содержащий фторид кальция и оксиды кальция, алюминия, магния и кремния, дополнительно содержит оксиды титана и хрома, и буру, при следующем соотношении компонентов, мас.%: CaF2 30-50, СаО 12-18. AiaOs 12-18, MgO 3-7, Si02 5-9, Ti02 3-7, Сг20з 3-5, бура 6-12. Флюс обладает более низкой температурой плавления, вязкостью и электросопротивлением. При переплаве структура металла мелкозернистая, концентрация химически активных элементов выше. 3 табл.

Флюс для переплава

Сг

Со

Таблица 2

Таблица 3 Химический состав металла, % Р W Мо V Си

У

/

f-f