Шлакообразующая смесь Советский патент 1986 года по МПК C21C5/54 

Изобретение относится к металлургии, а именно к. разливке сложяолегированных никелевых сплавов и может быть использовано для защиты зеркала м талла при разливке в изложницы. Изобретение является дополнительным к авт.св. № 922160. При разливке металла в изложницы эта смесь обеспечивает повышение извлечения активных составляющих расплава и улучшение качества слитков. Однако применять указанную шлакообразующую смесь для отливки слитков сложнолегированных никелевых сплавов с регламентированным в узких пределах содержанием железа нецелесообразно из-за угара алюминия, тита на, хрома и других активных компонен тов металлического расплава и насыще ния металла железом при разливке в . изложницы через слой жидкого ишака, который наводится в изложнице при расплавлении твердой шлакообразующей смеси. Это приводит к неравномерному распределению содержания легирующих и примесей по высоте слитка, нестабильности свойств металла и увеличению отбраковки металлопродукции при ее передаче. Целью изобретения является повышение извлечения активных составляющих никелевого расплава и устранени насыщения металла железом при разливке сложнолегированных сталей. Для этого предлагаемая шлакообра зующая смесь дополнительно содержит закись никеля при следующем соотношен1ш ингредиентов, мас.%: Сршикокапьций 22-30 Железная руда 18-25 Кальцинированная сода 2-8 Окись хрома1-5 Закись никеля 2-15 Хлористый натрий 1-10 Плавиковый шпат Остальное Положительный эффект от введения в состав шлакообразующей смеси заки никеля в количестве. 2-15% заключает в устранении неконтролируемого восстановления железа из железной руды и перехода железа из шлака в металл что является неприемлемым при разливке сложнолегированных сплавов с регламентированным в узких пределах содержанием железа. Исключение восстановления железа и насыщение им металла достигается за счет восстановления никеля из закиси никеля и перехода никеля в металл, поскольку закись никеля является термодинамически менее устойчивым окислом, чем окислы железа. Снижение содержания закиси никеля менее 2% приводит к нзконтролируемому переходу железа в металл из железной руды, а повышение содержания закиси никеля более 15% приводит к окисленгао активных составляющих металлического расплава (алюминия, титана, хрома) к некоторому повьш1ению содержания железа в металле, а таклсе к спеканию твердой шлакообразующей смеси в изложнице. Физические свойства сплавов твердых шлакообразующих смесей, приведенных в табл. 1, изучают на высокотем--. пературпом микроскопе, а вязкость шлаков - на вибрационном вязкозиметре. Изобретение ршлюстрируется составами 1цл.акообразующих смесей, которые приведены в табл. 1. Химический состав компонентов стандартных образцов смесей удовлетворяет требованиям соответствующих ГОСТ и ТУ, а железная руда Криворожского месторождения содержит по весу - 84,5%; SiO 13,1%; (MnO + + S + Р -)- AlgOj + CaO + MgO) - остальное. смесь приготавливают путем перемешивания высушенных и измельченных до однородного состоя шя компонентов фракции 0,05-0,3 мм. Сравнение свойств смесей показывает, что введение в состав известной шлакообразующей смеси закиси никеля в количестве 2-15% уменьшает нижний -и верхний пределы температур плавления смеси до 760-830°С по сравнению с составами без закиси никеля, для которых эти пределы равны 800-840 С; уменьшается максимальное время плавления смесей с 17 с до 15 с, при этом вязкость образующихся шлаков в интервале температур 1350-1550 С не превышала 1 пз. Твердые смеси четырех составов, соответствующих нижнему, двум средним и верхнему пределам по содержанию ингредиентов в заявля емой смеси опробованы для наведения шлака в изложнице при отливке слитков из никельхромового сплава ЭЙ 435. Сплав разливают сверху в круглые изложницы 0 600 иг с прибыльной надставкой. Шлаковую смесь в количестве- 4 кг/т сплава в бумажном пакете помещают на дно изложницы, после чего разливают металл. Разливку металла и охлаждение всех слитков проводят по обычной технологии. Далее слитки об дирают на тпкарном станке до полног удаления поверхностных дефектов. Взвешиванием слитков до и после обдирки определяют расход металла, переведенного в. стружку. Макрострук туру слитков изучают на продольных темплетах. Распределение легирующих элементов в слитках определяют хими ческим методом в пробках, отобранны с поверхности слитков из головной, хвостовой частей слитка. Сравнение результатов по отливке слитков под слоем шлака проводят с результатами разливки металла по существующей на предприятии технологии - без исполь зования пшакообразующих смесей. Результаты опробования вшакообразующих смесей четырех составов при отливке слитков сплава ЭЙ 435 в изложницы представлены в табл. 2,3. Шлакообразующая смесь расплавляется в изложнице при разливке металла, и на поверхности металлического расплава образуется легкоплавкий жидкоподвижньй шлак, который предохраняет зеркало металла от окисления воздухом и способствует получению шлакового гарнисалса между стенками изложницы и слитком. Визуальный осмотр поверхности слитков, отлитых под слоем шлака, показывает удовлетворительное качество поверхности. В этом случае окисные плены, заливины, завороты корки и трещины на поверхности отсутствуют. Однако на высоте 100-250 мм от хвостовой части слитков имеется настыль из нерасплавившейся шлакообразующей смеси. Образование настыпи обусловлено повышенным расходом смеси при отливке слитка. При бтливке слитков со смесью, содержащей 15% закиси никеля, высота настылей бьша примерно в 2 ра ,3а больше, чем на слитках, отлитых с меньшим содержанием закипи никеля. Это указывает на повьшаение спекаемости твердой шлакообразующей смеси с увеличением содержания в ней закиси никеля. Взвешивание слитков после обдирки показывает, что расход металла в стружку при обдирки слитков, отлитых в изложницах под слоем шлака, снижен 07 в 1,5-2 раза по сравнению со слитками, отлитыми без шлака. Сравнительные макроструктуры слитков этих вариантов разливки указывает, что шлак имеет хорошие теплоизолирующие свойства, о чем свидетельствует полная локализация усадочной раковины в верхней половине прибыльной части слитка, отлитого под слоем шлака. Шлак не смачивают расплавом и не замешивают в тело слитка, что подтверждено контролем макроструктуры слитка. После выгрузки слитков из изложниц твердый шлак легко отслаивается от стенок изложниц. Это облегчает очистку изложниц от шпака. Влияние шлакообразующих смесей на распределение легирующих элементов по высоте слитков приведено в табл. 4. Анализ содержания основных легиру ощнх элементов п образцах из готовной (Г), хвостовой (X) частей и середины (С) слитков, отлитых из одной плавки с использованием твердых шлакообразующих смесей четьфех составов в соответствии с табл, 2 н без смесей, показал неравномерное распределение содержания алюминия, титана, хрома и железа в пробах из указанных слитков. Кроме того,, содержание этих элементов в ковшевой и в слитках отличалось между собой. Это отличие обусловлено различной степень окисления компонентов никелевого расплава окислителями, входящими в состав шлакообразующих смесей и разлшшой восстановимостью железа из жидкого шлака при разливке металла в изложницы. Наилучшие результаты по распределению легирующих элементов, примесей в слитках сплава ЭЙ 435 и выходу годного после обдирки слитков получены при отливке слитков со смесью № 3, применение которой позволило снизить на 52 отн.% расход металла при обдирке поверхности слитков по сравнению с обдирками слитков, отлитых без наведения шлака в изложнице, и устранить колебание химсостава сплава в ковшевой пробе и по высоте слитка. Экономический эффект от использоания данной шлакообразующей смеси ри разливке в изложницы никелевых плавов ЭЙ 435 и Х20Н80 составит 39,6 тыс.руб/год.

Таблица 1

ШЛАКООБРАЗУННЦАЯ СМЕСЬ по авт.св. Н 922160, отличающаяся тем, что, с целью повышения извлечения активных составляющих никелевого расплава и устранения насыщения металла железом при разливке сложнолегированньк сталей, смесь дополнительно содержит закись никеля при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: 22-30 Силикокальций 18-25 Железная руда Кальцинированная 2-8 сода 1-5 Окись хрома 2-15 Закись никеля 1-10 Хлористый натрий Плавиковый шпат Остальное (Л с

22 263030

18 222525

1355

2 815

2588

1 61010

54 30722

Остальное Остальное Осталь- ОстальПлавиковый отат

Таблица 2 ное ное

Влияние способа разливки сплава ЭЙ 435 на выход годного после обдирки слитков

20

11920 11120 93,3 11885 11145 93,8

20 11910 11230 94,3

20

11870 10990

20 20 11875 10475 88,2

Таблица 3

67,1 62,3 57,1

74,1 117,9