Смесь для теплоизоляции мениска металла при получении слитков колесной стали Советский патент 1978 года по МПК B22D7/10 

Изобретение относится к o6;iacTH черкойГ металлургии и касается составов для теплоизоляции мениска металла при получении слитков из кодесной стали. Жесткие требования, предъявляемые по структурн1 -механической и химической однородности слитков колесной стали согласно ГОСТ 10791-64, обусловливают ограничения по развесу (не более 4,15 т) и конфигурации слитков. Существенным недостатком удлиненного слитка малого развеса при существующей технологии разливки колесной стали с открытым зеркалом в смазанные изложницы с по ледующим; утеплением прибыли люнкеритом является развитая как по высоте, так и по ширине слитка усадочная раковина и рыхлост для выведения которых в прибыль требуется высокий уровень налива металла. В связи с этим большая часть металла уходит в голоБную обрезь, т.е. не используется по назн чению. Наиболее технологичным способом улучше ния тепловой работы ппибыли является способ разливки стали под теплсмнаопирующимр мате риалами, рационально выбранный состав которых Способствует в ряде случаев одновременно ; му снижению содержания неметаллических включений в стали, газов, устранению заворотов корок и других дефектов стального 1 . Для заищты мениска металла от охлаждения целесообразно применение теплоизолируюишх материалов с невысоким объемным ве|Срм, с низкими теплопроводностью и тепло-, аккумулирующей способностью, малой плотноотью. Известна в частности теплоизолирующая смесь для зашиты зеркала металла ка основе обоженного вермикулита и графита . Однако вермикулит по сравнению с другим теплоизоляционным материалOJvf- перпиток менеё доступен и имеет нед9статочно высо)Ц1Й выход при вспучивании (ЗСМЮ% против 95% у перлита). Наиболее близкой к предложенной по технической сущности является смесь для теплее изоляции мениска металла при получении слит (СОВ стали, содержащая, об.% : Аморфный графит 8U-9O гз: Вспучерный перлит Однако повышенное содерноние графита в этой теплоизолирующей смеси делает ее непригодной для разливки колесной стали, Охлаждающее воздействие на жидкую стал стенок изложницы и поддона при невысоком общем: теплосодержании металла с учетом небольшого веса слитка приводит к тому, что при отливке слитков колесной стали под слоем известной перлито-графитовой смеси с содержанием графита более 10% затормаживаются процессы ее плавления и шлакообрагзования. Это ухудшает ассимиляцию шлаком всплывающих неметаллических включений, в связи с чем имеет место развитие .повышенной ликвации серы, фосфора и углерода, загрязнение металла неметаллическими включениями как по радиусу колеса (обод-дискступица), тик и по высоте слитка. Происходящее в результате ликвации ло. кальное и неконтролируемое снижение механических свойств (твердости, пластичности, прочности, вязкости термообрабфтанного металла) резко снижает эксплуатационную стой кость и надежность цельнокатанных облегчен ных железнодорожных колес. Целью изобретения -является; снижение-з грязненности слитков колесной стали немета лическими включениями и повышение их однородности. Для этого предложенная смесь для тепло изоляции мениска металла приполучении слитков колесной стали, включающая вспученный перлит и графит, содержит указанные ингредиенты в следующем соотношении, об,% Графит4-7 Вспученный перлит93-96. Для повышения скорости шлакообразования на мениске металла и ассимиляции шлаком неметаллических включений предложенная смесь содержит в качестве графита аморфный графит с содержанием зшш 3,0-30,0 вес.% Применение предложенной теплоизолирующей смеси для сифонной слитков ко лесной стали обеспечивает формирование на мениске металла жидкого шлакового покрытия, которое частично в виде гарнисажа схо дит по поверхности слитка, в то время как мениск непрерывно на протяжении всего пер ода отливки слитка добавляются от расплавления вышележащего слоя теплоизолирующей смеси новые порции цшака. Наличие аморфного графита указанного состава также существенно улучшает состояние мениска металла, так как зола, содержащаяся в графите, при переходе в перлитнь й шлак повышает жидкотекучесть и ассимилирующую способность перлита к всплывающим из жидкой 58 7 стали продуктам реакций раскисления и iiv вторного окисления металла, а также - к продуктам химического и механического раэрущения сифонной керамики и огнеупорных обмазок. Зт.о снижает загрязненность наружных зон колесного слитка оксидными и силикатными включениями. Полностью устраняется необходимость применения дополнительных защитных металлических диафрагм для снижения загрязнения металла неметаллическими включениями.Кроме того,аморфный графит при контакте с нижележащим слоем шлакового покрытия способствует разрушению пленок на мениске металла и тем самым предотвращает образование в слитке колесной стали расслоений, плен, заворотов корок. и т.п. Смазка стенок изложниц графитом обусловливает высокое качество наружных зон слитков, устраняя при разливке под теплоизолирующей: смесью выделение включений перлита в поверхностном слое колесных заготовок. Высокая рафинирующая и ассимилирующая способность шлака и наличие на мениске металла защитного жидкого шлакового покрытия предотвращают переход в металл углерода из верхнего нерасплавившегося слоя теплоизоляции, способствуют снижению ликвации примесей (серы, фосфора) и углерода в слитке, ободе,.диске и ступице колес, а также и в колесах одной партии, 34)фективная теплоизоляция жид1сого металла в прибьвднспособствует формированию в слитке сосредоточенной усадочной раковины, что позволяет наряду с улучшением качест ва поверхности и ма1{роструктуры слитков снизить на 80-100 мм уровень налива металла в прибыли и тем самымувеличить число отливаемых слитков из одной плавки и, сле-г довательно, число колесных заготовок при одновременном повышении однородности металла и качества колес. Предпочтительно использование вспученного перлита вес, 60-120 кг/м, например, марки М-100 (ГОСТ 10832-74), При содержании графита менее 4% не обео печивается необходимая смазка изложниц, что приводит к повышенной отбраковке колесных заготовок по загрязненности их поверхностных слоев (обода колес) неметаллическими включениями и частиц,ми нерасплавившегося перлита,. Загрязненность поверхностных слоев перлитом резко увеличивается при применении тяжелых сортов перлитовых песков об.вес, более 120 кг/м , Содержание графита выще 7% затормаживает процессы плавления шлакообразующей смеси и шлакообразования на мениске металла, что в конечном итоге также приводит к повыщенной загрязненности металла, особекIHO поверхностных зон слитка j примесями н неметаллическими включениями и к повышеинйй отбраковке колес по ликвации углерода.

Наличие золы в составе аморфного графита менее 3% не оказывает положительного влияния на свойства перлитного шлака.Однако, j содержание золы свыше ЗО% резко повьплает интенсивность плавления и спекания перлитографитовой смеси и способствует снижению эффективности теплоизоляции мениска металла при.разливке колесной стали, Предложенную теплоизолирующую смесь приготавливают из порошкообразных компонентов фракционным составом 0,О1-1,5 мм и применяют в виде порошка, присаживая в бумажных пакетах на дно изложниц перед разливкой 5 стали. Разливку колесной стали производят через стакан диаметром 50 мм сифоном без применения дополнительных металлических

диафрагм в несмазанные изложницы (расход смеси 3-7 л на 1т стали). Дополнительное утепление прибыльной части слитка люнке- ритом не производят. Сталь первоначально в течение 1,5-2 мин , разливают медленно, ,не, допуская бурления и оголения мениска металла в центре изложницы. Оставшуюся часть слитка запивают полной струей по обычному режиму с линейной скоростью 0,3-0,35 м/мин до уровня подъема металла в прибыли на 27О-290мм (от поверхности разъема изложницы с прибыльной надставкой).

Теплоизолирующие смеси приготавливают и применяют описанным способом при получении слитков колесной стали.

Результаты испытаний представлены в -таблице.

Без теплоизолирующей смеси

С предложенной

95-96 смесью

93-94

С предложенной смесью

С известной

Усадочная

Менее +0,02 О%

раковина (норма)

диаметром

более

50 мм

(брак)

Нет

-20

Менее .0,020% (норма)

Нет

О-30

Менее

+0,025%

(норма)

Нет

более

+О,030%

(брак) вспученнь1Й перлит, об.вес. 6О-120 кг/м оптимальный, уровень налива металла в прибыли 280 мм. Отпадает необходимость в смазке изложниц, а также в изготовиении и установке дополнительных защитных металлических . Одновременно примерно на 1 балл снижается загрязненность колес сульфидными и силикатными включениями.

КрЪме того, раапиБка стали под ишаком, образующимся из предложенной смеси, повышает плотность макроструктуры слитков и устраняет

остатки осевоЁ химической неоднородности в ступице колес.5

Талим образом фнменение предложенной теплоизолирующей смеси для отливки слитков колесной стали позволяет на 1,5-2% снизить расход стали за счет снижения уровня налива металла в прибыли и уве1 ичить бла- ю годаря этому число . отливаемых слитков и, следовательно, количество годных колес из каждой плавки. На уменьшается содержание водорода в металле, что способствует снижению 4н1океночувствительности ста- is

ли. В Результате открываются новые возмоя ности для расширения производства облег ченных цельнокатанных колес для вагонов жепеаных дорог широкой колеи. Формула изобретения 20

Графит4-7

Вспученный перлит9S-96..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

3.Авторское свидетельство Msi 348288, М. 22 D 27/06, 1970.