Синтетический шлак для защиты поверхности стали от окисления

 

Назначение: изобретение относится к металлургической технологии, связанной с защитой поверхности, преимущественно стальных слитков от окисления при температуре кристаллизации, например, при получении биметаллов на основе железа линейными методами или при получении заготовок в совмещенных литейно-прокатных агрегатах. Сущность: шлак содержит, мас.%: бура 6-13; оксид железа 0,5-10; карбонат натрия 215%, плавленый борный концентрат 25-85; оксид кремния остальное. Плавленый борный концентрат - продукт термохимической переработки боратовых руд. Он содержит, мас.%: ВаОз 8-35, СаО 40-60, МдО 10-20, SI02 6-15, AlaOs + Ре20з + КаО 5-8. Температура спекания 800°С, температура растекания 1050°С, вязкость при 1450°С 20 МПа. Наличие в шлаке плавленого борного концентрата ускоряет процесс шлакообразования и повышает защитные свойства, что позволяет повысить эффективность защиты поверхности стали от окисления при 1450°С, увеличить срок службы шлака в 3-3,5 раза, а также выход годного. 3 табл, (Л с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s В 22 D 11/00, 11/10

ГОСУДАР СТ В Е ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ (21) 4809365/02 (22) 03.04.90 (46) 23.05.92. Бюл, М 19 (71) Институт металлургии им. А,А.Байкова и

Научно-производственное объединение

"Тулачермет" (72) А,Э.Туговиков, B,È,Êàøèí, И.А.Буль, Л,С,Петровская, В.Е,Нефедова, В.П.Симонов, С,Ю.Нефедов, В,В.Широков, В.Н.Гладкий, Н.Т.Шевелев, И. Г, Костыльков, И,А.Жуков, С,П.Суставов и B.Ï.Ñàâàíèí (53) 621.745.45.01 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N724582,,кл. С 21 D 1/70, 1980.

Авторское свидетельство СССР

N1565900,,кл. С 21 D 1/70, 1988. (54) СИНТЕТИЧЕСКИЙ ШЛАК ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПОВЕРХНОСТИ СТАЛИ ОТ ОКИСЛЕНИЯ (57) Назначение: изобретение относится к металлургической технологии, связанной с защитой поверхности, преимущественно

Изобретение относится к литейному производству, в частности к составам синтетических покрытий, применяемых для защиты поверхности деталей или слитков, преимущественно из железоуглеродистых сплавов, от окисления при нагреве.

Известен синтетический шлак для защиты поверхности стали от окисления при нагреве содержащий буру, борный ангидрид, фторцирконат калия, окись кремния, вспученный перлит и силикатную глыбу.

» Ы2„„1734928 А1 стальных слитков от окисления при температуре кристаллизации, например, при получении биметаллов на основе железа линейными методами или при получении заготовок в совмещенных литейно-прокатных агрегатах. Сущность: шлак содержит, мас.%: бура 6 — 13; оксид железа 0,5 — 10; карбонат натрия 215%, плавленый борный концентрат 25 — 85; оксид кремния остальное.

Плавленый барный концентрат — продукт термохимической переработки боратовых руд. Он содержит, мас.%: В20з 8 — 35, СаО

40 — 60, MgO 10-20, Si02 6 — 15, AlzOa + Ре20з

+ КгО 5 — 8. Температура спекания 800 С, температура растекания 1050 С, вязкость при 1450 С 20 МПа. Наличие в шлаке плавленого борного концентрата ускоряет процесс шлакообразования и повышает защитные свойства, что позволяет повысить эффективность защиты поверхности стали от окисления при 1450 С, увеличить срок службы шлака в 3-3,5 раза, а также выход годного. 3 табл, Наиболее близким по составу и использованию является синтетический шлак для защиты поверхности стали от окисления, содержащий, мас.%: бура 39-45; фторцирконат калия 2-6; оксид железа 2 — 10; карбонат натрия 11-20; оксид кремния остальное.

Недостатками этого шлака являются недостаточно высокие защитные свойства от окисления и срок службы при температурах интервала кристаллизации стали. Это приводит к ухудшению качества защищаемой

1734928

55 поверхности и вследствие этого к отклонению от проектных, технологических параметров изделий, получаемых с использованием обработанных данным шлаком заготовок.

Цель изобретения — улучшение защитных свойств шлака от окисления поверхности деталей или слитков, преимущественно из железоуглеродистых сплавов, при температуре поверхности, соответствующей интервалу кристаллизации стали, Поставленная цель достигает тем, что в состав шлака дополнительно вводят плавленый борный концентрат при следующем соотношении компонентов, мас. : бура 6 — 13; оксид железа 0,5 — 10; карбонат натрия 2 — 15; плавленый борный концентрат 25 — 85; оксид кремния остальное, Наличие в смеси плавленого борного концентрата ускоряет процесс шлакообразования и повышает защитные свойства шлака, Плавленый борн ый концентрат — продукт термохимической переработки баратовых руд, имеет состав, (мас. o) В Оз 8 — 35; СаО 40 — 60; MgO 10 — 20;

SiOz 6-15; А 20з+ РегОз+ К20 5 — 8. Температура спекания 800 С, температура растекания 1050 С, вязкость при температуре

1450 С 20 МПа.

Синтетический шлак получают путем сплавления оксидных компонентов. После проплавления его дробят, присаживают необходимое количество карбоната натрия, гранулируют и расфасовывают по порциям, в таком виде шлак готов к использованию, Свойства предложенных шлаков подробно изучили в лабораторных условиях, Составы изученных шлаков приведены в табл, 1; их свойства — в табл. 2.

Из табл, 1 и 2 следует, что оптимальными свойствами характеризуются расплавы

4 — 8. Повышение содержания буры выше

13 и снижение менее 6 нецелесообразно, поскольку снижается качество поверхности защищаемой заготовки.

При содержании оксида железа в шлаке более 10/ резко ухудшаются защитные свойства от окисления и снижается срок службы шлака при температуре 1450 С, Уменьшение содержания оксида железа до

0,5 и полного его отсутствия в шлаке не влияет существенным образом на изученные свойства шлака и допустимо.

Увеличение содержания карбоната натрия свыше 15 приводит к увеличению скорости испарения шлака и его потерям.

Снижение содержания карбоната натрия менее 2 приводит к понижению жидкотекучести шлака.

Окисление поверхности слитков при использовании предлагаемого шлака по срав5

45 нению с известным предотвращается за счет более высоких защитных свойств, последние, в свою очередь, определяются комплексом характеристик — вязкостью, работой адгезии и содержанием оксидов переменной валентности. Для обеспечения этих свойств при температуре 1450 С в шлак вводят предлагаемое количество плавленого борного концентрата, Содержание в шлаке плавленого борного концентрата менее 25 / и более 85, снижает защитные свойства шлака при Т =

=1450 С, приводит к повышению скорости окисления металла, снижению срока службы и понижению качества защищаемой заготовки, Пример. Шлаки (1 и 7) испытаны в промышленных условиях при получении биметаллических заготовок, Заготовки получают методом непрерывной разливки на вертикальной МНЛЗ, В кристаллизатор, сечением 210 740 мм вводят пакет, состоящий из двух листов нержавеющей стали

08У18Н10Т сечением 20 540мм с расположенкой между ними разделительной смесью и разливают сталь Ст,3 при Т =

1600 С. При этом осуществляется кристаллизация стали на поверхности пакета и стенках кристаллизатора, На зеркало металла в кристаллизаторе подают предлагаемую (7) и известную (1) шлакообразующие смеси (расход смеси устанавливают в предварительных опытах в количестве 4 — 5 кг/т), По расплавлении смеси на зеркале металла образуется шлаковая ванна, в которой осуществляется безокислительный разогрев листов вводимого в кристаллизатор пакета.

Разливку ведут со скоростью 0,25 м/мин.

После вытягивания сляба из кристаллизатора его режут на куски по 1,5 м и от каждого куска отбирают поперечные темплеты для анализа макроструктуры и оценки сваривания металлов.

По результатам контроля, дефектность слябов (трещины), полученных с использованием предлагаемого и известного шлаков, эквивалентна, По результатам металлографического анализа количество неметаллических включений в теле слитков, отлитых под предлагаемым шлаком и по прототипу, сопоставимо:

80 обнаруженных включений характеризуется размерами 20 — 40 мкм.

Выход годных слябов по этим параметрам составляет 100, После подготовки слябов к прокатке (строжка широких граней на глубину 3 мм), трещин не обнаружено.

1734928

Слитки подвергают горячей прокатке и последующей отбраковке по расслою.

Оценку качества сваривания осуществляют по количеству макродефектов в переходной зоне, Результаты подсчетов макродефектов и отбраковки приведены в табл. 3.

Формула изобретения

Синтетический шлак для защиты поверхности стали от окисления, включающий буру, оксид железа, карбонат натрия и оксид

5 кремния, отличающийся тем, что, с целью улучшения его защитных свойств от окисления в области температур интервала кристаллизации, он дополнительно содержит плавленый борный концентрат при сле10 дующем соотношении компонентов, мас. :

Бура 6-13

Оксид железа 0,5 — 10,0

Карбонат натрия 2 — 15

Плавленый борный концентрат 25-85

15 Оксид кремния Остальное

Из табл. 1 — 3 видно, что использование предлагаемого шлака позволяет повысить эффективность защиты поверхности стали от окисления при температуре 1450 С в 3,5—

4 раза, увеличить срок службы шлака в 3 — 3,5 раза и повысить выход годных изделий с 70 до 90, Таблица 1

Таблица 2

П р и м е ч а н и е, V>< — скорость окисления стальных образцов, покрытых пленкой шлака; т — срок службы шлака; К.П. — качество поверхности образцов, /, (за 100 применяют сигнал профилографа на поверхности образца до опыта); Чи,д. скорость испарения шлака; вязкость шлака; д — поверхностное натяжение шлака; а — работа адгези, Температура опытов 1450 С.

1734928

Таблица 3

Состав

15

25

Редактор А.Козориз Техред М,Моргентал Корректор М,Демчик

Заказ 1771 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Известный

П едлагаемый

Среднее количество макродефектов перехо ной зоны, шт

Общее количество Количество расслоивслитков, подвергну- шихся слитков, шт тых и окатке, шт