Шлакообразующая смесь Советский патент 1993 года по МПК C21C5/54 

Изобретение относится к металлургии, юнкретнее к составам шлакообразующих месей для непрерывной разливки, преиму- мественно низкоуглеродистой нержавею- цей стали.

Технический результат изобретения за- лючается в повышении качества поверхно- (ти преимущественно низкоуглеродистых i ержавеющих сталей путем исключения как аворотов, так и науглероживания корочки аготовки по следу качания.

Результат достигается тем, что шлако- сбразующая смесь, содержащая графит, оторид кальция, теплоизолирующее вещество, отходы силикатных грунтовых эмалей

0,5...4,0 21...32 2...6

и портландцемент, согласно изобретению дополнительно содержит восстановитель при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Графит

Фторид кальция Теплоизолирующее вещество Отходы силикатных грунтовых эмалей25...42 Портландцемент 27,5...36,5 Восстановитель 0,5...3,0 В качестве теплоизолирующего вещества взяты слюда и перлит, а в качестве восстановителя - сплав кальция и кремния, магний и сплав магния и алюминия.

00

со

00

о

со

со

Графит (ГОСТ 5420-64) вводится в количестве 0.5...4,0 % для увеличения теплоизр- лирующих свойств защитного покрытия, создания востановительной атмосферы над покрытием, смазки стенок кристаллизатора и регулирования скорости плавления смеси. При содержании графита свыше 4 % не достигается требуемая скорость плавления смеси для образования равнотолщинного покрытия на зеркале металла и стенках кристаллизатора и отмечаются случаи науглероживания участков заготовки по следу качания кристаллизатора. При содержании графита ниже 0,5 % не обеспечиваются в полной мере указанные выше технические эффекты.

Фторид кальция (ГОСТ 7618-83) в предложенной композиции способствует образованию прочного и равнотолщинного шлакового гарнисажа на стенках кристаллизатора. Минимальное содержание фторида кальция, необходимое для осуществления его положительного влияния, равно 21 %. При этом содержание фторида кальция выше 32 % нецелесообразно, так как положительный эффект при этом не достигается, а существенно растет выделение фтористых соединений в атмосферу цеха. Пределы содержания фторида кальция установлены экспериментально.

Теплоизолирующее вещество обеспечивает снижение потерь тепла металлом на поверхности в кристаллизаторе. Экспериментально установлено, что минимальное содержание вещества, необходимое для обеспечения достаточной теплоизоляции металла, должно составлять 2 %. Свыше 6 % теплоизолирующего вещества вводить в состав смеси нецелесообразно, так как положительный эффект практически не возрастает, а стоимость смеси увеличивается. Тепломзолирующее вещество в заявленных пределах способствует также более равномерному распределению шлакообразую- щей смеси на зеркале металла в кристаллизаторе.

Выбор в качестве теплоизолирующего вещества слюды (ТУ 48-4-171-75) и перлита (ТУ 10832-83) связан с их недефицитностью и относительной дешевизной. Кроме того, они содержат окислы натрия и способствуют образованию прочного и равнотолщинного шлакового гарнисажа на стенках кристаллизатора. В композиции с другими ингредиентами они позволяют получить шлак относительно низкой основности, исключающий образование утяжин и трещин на поверхности заготовок более широкого круга нержавеющих сталей.

Отходы силикатных грунтовых эмалей образуются при производстве эмалированной посуды. Они представляют собой легкоплавкую систему окислов кремния,

щелочноземельных элементов и бора с содержанием по массе NaaO до 20 % и ВаОз до 25 %. Кроме того, в их составе есть окислы железа (до 3 %) и молибдена (до 3 %). Несмотря на то, что эмаль не содержит кри0 сталлизационной воды, ее получение может включать мокрую грануляцию, что обуславливает значительное содержание воды в отходах эмали.

Отходы силикатных грунтовых эмалей

5 вводятся в состав смеси для ускорения формирования на зеркале металла шлакового расплава системы СаО - SiOa - - CaF2 - NaaO - ВаОз с соотношением CaO/SI02 меньше единицы. Граничные пределы со0 держания отходов эмали установлены экспериментально при отливке на УНРС слябовых заготовок из нержавеющих сталей 03...08Х18Н10Т. При содержании отходов эмали ниже 25 % увеличиваются температу5 ра плавления смеси и количество шлаковых включений по следу качания кристаллизатора. При увеличении содержания отходов эмали более 42 % на поверхности заготовок появляются утяжины и трещины,

0 Портландцемент способствует получению шлакового расплава с необходимыми физико-химическими свойствами и достижению требуемых технологических характеристик. Экспериментальноустановлено. что

5 при содержании портландцемента ниже 27,5 % по массе положительный эффект не достигается, а при содержании свыше 36,5 . % защитное покрытие комковалось, происходило науглероживание корочки металла

0 по следу качания. В итоге в последнем случае ухудшалось качество поверхности.

Восстановитель вводится в количестве 0,5...3.0% для раскисления находящихся в смеси примесей, являющихся сильными

5 окислителями, прежде всего, окислов железа, а также образующегося при разложении воды гидроксила. Минимальное содержание восста новителя. необходимое для осуществления его положительного влияния,

0 равно 0,5 %. При этом содержание восстановителя более 3 % нецелесообразно, так как положительный эффект при этом не увеличивается. Пределы содержания восстановителя установлены экспериментально.

5 Выбор в качестве восстановителя сплава кальция и кремния (силикокальция. ГОСТ 4762-71) связан с его доступностью. Кроме того, образующиеся при его окислении примесями и водой смеси окислы кальция и кремния (образование последнего провоциэуется окислением кальция) формируют в композиции с другими ингредиентами шлак этносительно низкой основности, исключающий образование утяжин и трещин на поверхности заготовок более широкого круга нержавеющих сталей.

Выбор в качестве восстановителя магния (ТУ 48 -05-34-71) связан с его доступно- тью. Образующийся при его окислении Сновной окисел магния, как более слабый о сравнению в окислами кальция, не увенчивает основность шлака, что позволяет исключить образование утяжин и трещин на поверхности заготовок широкого круга нержавеющих сталей. Кроме того, присутствие окисла магния в шлаке усиливает его ассимилирующую способность по отношению к окислам хрома, что позволяет снизить эазвитие в заготовках дефектов типа заво- зотов корки.

Выбор в качестве восстановителя по- эошка алюминия и магния (ГОСТ 5593-78) :вязан с его доступностью, а также с тем, гго в его составе присутствует магний.

В табл.1 приведены составы испытан1ых предложенной (составы I...III) и извест- 10й (состав YI) смесей, а также составы с входящими за запрашиваемые пределы удержаниями ингредиентов (составы Y...Y).

Были испытаны также аналогичные составам I...III смеси со слюдой в качестве

еплоизолирующего вещества и магнием и порошком алюминия и магния в качестве иосстановителя.

Защитные смеси изготавливали следующим образом. Все материалы в порошкор о&разном виде просушивали до влажное ей менее 0,5 %. Портландцемент, фторид кальция, перлит и отходы эмали просушивали мри температуре 300...400°С, остальные ма- ериалы - при 110-120°С. Затем каждый материал рассеивали через сито менее 1 мм п загружали в смеситель в порядке: порт- /эндцемент. фторид кальция, перлит, отходы эмали, восстановитель (силикокэдьций С 0%) и аморфный графит. Ингредиенты перемешивали в смесителе более 30 мин до образования однородной по цвету смеси. Оту смесь использовали в течение 1...7 сут.

В табл.2 представлен химический состав шлаковых расплавов, предложенной и / звестной смеси (см. табл. 1).

Как следует из табл.2, шлаковый рас- г лав предложенной смеси (составы 1...Ш)ха- fактеризуется значительно меньшим содержанием окислов Fe и Со (в пределах С,2....0,6 и 0,5...0,8% соответственно ) против их содержания в прототипе (2,1 и 2% соответственно относительно более высоким содержанием углерода (в пределах 0,4...3,7%) против его содержания в прототипе (1.5 %), что связано с блокированием восстановителем окисления углерода при- 5 месями (Ре0бщ + СоО. и др.) и влагой смеси. Основность смеси также ниже для предложения (0,6...0,9) против основности прототипа (1,1). Предложенная смесь предполагает повышение стандартности времени и тем0 пературного интервала формирования шлакового расплава. Аналогичные выводы получены и для составов со слюдой в качестве теплоизолирующего вещества и магнием и порошком магния и алюминия в

5 качестве восстановителя.

Экспериментально установлено, что в случае применения шлакообразующей смеси предложенного состава практически отсутствует как науглероживание корочки по

0 следу качания кристаллизатора, так и образование на заготовках дефектов типа заворотов корочки.

Смеси, приведенные в табл. 1, использовали при отливке на УНРС заготовок сече5 нием 175...200 х 1100...1350 мм из стали 03....08Х18Н10Т с рабочими скоростями 0,6...0,7 м/мин. Металл в кристаллизатор подводили через погружной стакан с боковыми выходными отверстиями, стык стака0 на с промежуточным к вшом защищали аргоном. В табл.3 приведены свойства указанных смесей и результаты их испытания. Из приведенных в табл.3 данных следует, что при использовании предложенной

5 смеси (составы I...Ill) значительно снижаются потери металла на зачистку заготовок, определяемые в основном дефектами типа заворотов корочки, и увеличивается выход высшей группы качества поверхности про0 ката из литых заготовок, определяемый в основном науглероживанием корочки заготовки по следу качания кристаллизатора. Выход за верхнее значение из запрашиваемых пределов восстановителя и нижнее гра5 фита (состав IY) приводит к развитию дефектов типа заворотов корочки и соответственно к увеличению потерь при зачисгке. Выход за нижнее значение восстановителя и верхнее графита (состав Y) - приводит к

0 развитию науглероживания заготовки по следу качания и соответственно к снижению выхода высшей группы качества поверхности. Прототип по сравнению с предложением характеризуется существенно более

5 высокими потерями металла при зачистке (на 10...15 кг/т) и меньшим на 15....25 % выходом высшей группы качества поверхности. Формула изобретения 1. Ш лакообразующая смесь, включающая графит, фторид кальция теплоизолирующее вещество, отходы силикатных грунтовых эмалей с соотношением оксидов кальция и кремния меньше 1 и портландцемент, отличающаяся тем, что она.дополни- тельно содержитсиликокальций или магнийсодержащий материал при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Графит0,5-4,0 Фторид кальция 21,0-32,0 Теплоизолирующее вещество 2,0-6,0 Отходы силикатных грунтовых эмалей с соотношением оксидов кальция и кремния меньше 1 25,0-42,0 Портландцемент 27,5-36,5

Силикокальций или магний содержащий материал0,5-3,0

2. Смесь по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что в качестве теплоизолирующего вещества она содержит слюду.

3. Смесь по п. 1,отличающаяся тем, что в качестве теплоизолирующего вещества она содержит перлит.

4. Смесь по п.1. о т л и ч а ю щ а я с я тем, что в качестве магнийсодержащего материала она содержит магний.

5 Смесь поп.1,отличающаяся тем, что в качестве магнийсодержащего материала она содержит сплав магния и алюминия, взятых в соотношении 1:1.

Таблица 1

Таблица2

Продолжение табл. 2

Таблица 3