Смесь для защиты мениска металла в кристаллизаторе при непрерывной разливке латуней

 

Изобретение можно использовать в металлургии для защиты мениска металла при непрерывной разливке сплавов на медной основе, в частности латуней. Сущность изобретения: смесь для защиты металла в кристаллизаторе содержит, мас.%: поваренная каменная соль 10-15; кальцинированная сода 5-10; техническая бура остальное, Отношение количества технической буры в порошке к сумме поваренной каменной соли и кальцинированной соды составляет 3-5,5, а отношение количества поваренной каменной соли к количеству кальцинированной соды составляет 1,5-2. При этом величина частиц поваренной каменной соли составляет 0,2-1,2 мм. Такой состав смеси позволяет повысить качество поверхности литой заготовки. 2 з.п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4835024/02 (22) 04.04.90 (46) 07.08.92. Бюл. Н. 29 (71) Украинский научно-исследовательский институт металлов (72) Л.И.Белякова, А,Ф.Корягин, Л.Ф.Вьюгин, В.А.Гутов, А.И.Суворов, B.В.барсуков, Ю.А.Лебедев и ЗИ.Вардапетян (56) Авторское свидетельство СССР

1Ф 1357120, кл. В 22 D7/00,,1985.

Авторское свидетельство СССР

|ч. 358075, кл. В 22 0 t3/00, 1971. (54) СМЕСЬ ДЛЯ ЗАЩИТЫ МЕНИСКА МЕТАЛЛА В КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ ПРИ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКЕ ЛАТУНЕЙ (57) Изобретение можно использовать в металлургии для защиты мениска металла при

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при защите мениска металла при непрерывной разливке сплавов на медной основе, в частности латуней.

Целью изобретения является повышение.качества поверхности литой заготовки.

В смеси для защиты мениска металла в кристаллизаторе при непрерывной разливке латуней, включающей буру, хлористую соль натрия, кальцинированную соду, ингредиенты взяты при следующих соотношениях, мас.%: хлористая соль натрия 10-15; кальцинированная сода 5-10; бура —.остальное, при атом отношение содержания технической буры к суммарному содержанию хлористой соли натрия и кальцинированной соды составляет 3 — 5,5, а количество хлористой.

„„ й,, 1752495 А1

s В 22 0 11/00, 11/10

ЕТЕНИЯ - "-,-. : и

- 1 непрерывной разливке сплавов на медной основе, в частности латуней. Сущность изобретения: смесь для защиты металла в кристаллизаторе содержит, мас. ; поваренная каменная соль 10 — 15; кальцинированная сода 5-10; техническая бура остальное. Отношение количества технической буры в порошке к сумме поваренной каменной соли и кальцинированной соды составляет

3 — 5,5, а отношение количества поваренной каменной соли к количеству кальцинированной соды составляет f,5-2, При этом величина частиц поваренной каменной соли составляет 0,2 — 1,2 мм. Такой состав смеси позволяет повысить качество поверхности литой заготовки. 2 з,п, ф-лы. соли натрия к количеству кальцинированной соды имеет соотношение 1:(1,5-2,0).

Величина зерна хлористой соли натрия равна 0,2-1,2 мм.

Состав данной смеси определен экспериментал ь н ым путем.

В качестве основного ингредиента взята бура техническая. Это широко распространенный материал. используемый при непрерывном литье цветных металлов и сплавов на медной основе, в частности латуней. Она сплошным покровом защищает мениск в кристаллизаторе, создавая необходимую теплоизоляци|о, способствует рафинированию и ассимиляции окислов, но полностью не удаляет их. Увлекаемая расплавом бура служит смазкой между отливаемой заготовкой и стенкой гильзы кристаллизатора, а также обладает рафинирующими свойствами. Бура имеет довольно низкую температуру плавления ООО С, т.е, ниже, чем температура расплава в районе мениска даже в контакте со стенками гильзы, поэтому она находится в жидком состо- 5 янии. Однако, как показывает петрографический анализ, бура неоднородна по своему составу (коэффициент преломления N=-1,514-1,519). Это свидетельствует атом, что и жидкоподвижное состояние рас- 10 плава буры будет различным, а следовательно, возможно ее "налипание" нэ охлэждэемые стенки гильзы кристэллйзатора, В результате ухудшится стабильность процесса литья и качество поверхности эа- 15

Готовок.

Дополнительная добавка поваренной соли способствует получению легкоотделимбго налипшего остатка нэ стенках гильзы кристаллиэатора в случае повышения тем- 20 пературы в этом районе выше 800 С. Математический расчет температурных полей при непрерывном литье слитков диаметром

175 мм из латуни показал, что в течение 10 с в период заливки металла температура 25 стенки гильзы кристаллизатора составляет

800-820 С, а затем стабилизируется в процессе вытягивания и находится на уровне

250-300 С. Кроме того, поваренная соль снижает также температуру плавления по- 30 рошкэ буры примерно на 20 С и повышает ее активность, Кальцинированная сода так же, как и поваренная соль, способствует повышению жидкоподвижности защитной смеси и улуч- 35 шает качество поверхности заготовок.

Обе указанные добавки частично разлагаются даже ниже 800 С. При этом выделяются газообразные составляющие Clz u

СО2. Они предотвращают "подвисание" за- 40 готовки на стенках гильзы кристаллизатора.

Кроме того, и ри разложении соли возможно кратковременное присутствие свободного хлор-иона, который может способствовать переводу окислов в растворимые соли, .а 45 поверхность кристаллизатора остается чистой или легко очищается щеткой.

Выбор граничных условий по содержанию ингредиентов в покровной смеси обусловлен следующими соображениями, Если отношение содержания технической буры больше суммарного содержания поваренной каменной соли и кальцинированной соды, т..е. больше 5,5, то не обеспеЧена необходимая жидкоподвижность защитной смеси в кристаллизаторе и имеет место "подлипание" буры на стенках кристаллиэатора. Последнее обстоятельство не позволит обеспечить хорошее качество поверхности.

Если отношение содержания технической буры меньше суммарного содержания поваренной каменной соли и кальцинированной соды, т,е. меньше 3, то смесь приобретает излишнюю жидкоподвижность, активно удаляется с мениска и увлекается движущейся заготовкой. В этом случае увеличится трение последней о стенки кристаллизатора и возникает опасность появления поверхностных трещин. г роме того, возможно затягивание шлаковых включений в заготовки, образование подкорковой пористости в связи с черезмерным выделением газообразных продуктов и барботажем на мениске. Качество поверхности будет неудовлетворительным.

Если отношение количества поваренной соли к количеству кальцинированной соды ниже нижнего предела (< 1,5), т.е. увеличивается содержание На2СОз в составе смеси, то соответственно излишне увеличивается в основном жидкотекучесть последнего, возрастает опасность оголения рабочей поверхности кристаллизатора, возрастают усилия трения и возникают трещины на поверхности, Если отношение количества поваренной соли к количеству кальцинированной соды выше верхнего предела (> 2,0), т.е. фактически увеличивается содержание МэС! в составе защитного покрова, то возрастает количество выделяющегося газообразного хлора, Увеличение подобного рода выделений приведет к излишнему барбатэ>ку в районе мениска, к затягиванию порошка защитной смеси, к образованию шлаковых включений и газовых пузырей в приповерхностной зоне заготовок, т.е. качество поверхности не улучшается, При использовании поваренной каменной соли в покрове с размером частиц 0,2 или 1,2 мм, т.е. излишне мелких или излишне крупных, приводит к пылевыделению или применению дополнительного дробления соответственно, окомкованию, и, как следствие, неравномерному покрову в кристаллизатопе, нарушению теплоизоляции и смазки в зазоре между заготовкой и поверхностью кристаллизатора, "подлипанию" порошка и "подвисанию" заготовок. Качество поверхности заготовок сохраняется на уровне известной смеси.

С использованием защитной смеси выполнены разливки на вертикальной машине полунепрерывного литья в литейном цехе.

Отливают заготовки диаметром 200 мм иэ латуни ЛС-59. Температура заливаемого расплава составляет 1200 С, скорость

1752495 свин ца) легко устраня ются зачисткой абразивной бумажкой, трещины и наплывы отсутствуют;

3. поваренная каменная соль 15,5; кальцинированная сода 10,5; бура — остальное, равно 2,8; количество буры отношение отношение равно 1,4, размер часNa С!

Nag СОз тиц NaCI 0,2-1,2, Качество поверхности неудовлетворительное. Отмечены грубые

50 литья 7 м/ч, длительность разливки 35 мин, расход воды на кристаллизатор 35 — 40 м /ч. з

Компоненты защитной смеси измельчают, просушивают при температуре около

100 С в течение 3-4 ч, затем их просеивают 5 через сито с ячейкой не более 1,2 мм. Подготовленные таким образом компоненты перемешивают в смесителе барабанного типа в течение 30 мин. Подготовленную смесь хранят в закрытой емкости, 10

После введения затравки в кристаллизатор заливают небольшую порцию расплава (1/4 высоты кристаллизатора), засыпают порцию защитной смеси толщиной 5 — IO мм и продолжают разливку. 15

В процессе литья строго следят за уровнем металла в кристаллизаторе и сплошностью покрова, Отлитые заготовки осматривают с целью оценки влияния предлагаемого состава покрова на качество по- 20 верхности. Для сравнения на соседнем ручье разливку ведут с использованием защитной смеси, состоящей из чистой технической буры, Для опытной проверки подготовлено 25 пять смесей, содержащих мас.%:

1, поваренная каменная соль (NaCI)

9,5; кап ьцин ирован на я сода (Ка2СОз) 4,5; бура — остальное, отношение количество бУРы авно 6 0 отношение 30 (Ка С! + Ка2СОз )

Ма С! равно 2,1; размер частиц NaCI

Ка СОз .

0,2-1,2 мм. Качество поверхности неудовлетворительное, наблюдаются наплывы вы- 35 сотой 0,8-1,5 мм, ликвационные выделения свинца до 120 мм и поперечные трещины протяженностью 100-170 мм. Для устранения этих дефектов требуется глубокая зачистка (механическая обработка); 40

2. поваренная каменная соль 10; кальцинированная сода 5; бура — остальное, отношение равно 5,5, количество буры (КаС! +Ка2СОз)

Ка С! 45 . отношение — равно 2, размер чаоКа2 СОз тиц NaCI 0,2-1,2 мм, Качество поверхности хорошее: ликвационные пятна (налипание наплывы на поверхности до 2,0 мм,. Ликвационные пятна увеличились до 200 мм, а трещины распространились почти на все поперечное сечение. В этом случае, как и в варианте 1 требуется глубокая станочная зачистка поверхности;

4, поваренная каменная соль 15,0; кальцинированная сода 10,0; бура — остальное, количество буры отношение равно 3. от+ С з ношение „„равно 1,5, размер частиц

Na CI

Кар СОз

NaCI 0,2-1,2 мм, Качество поверхности хорошее, Наплывы и трещины полностью отсутствуют..Ликвационные пятна легко устранимы наждачной бумагой;

5. поваренная каменная соль 13,0; кальцинированная сода 6,0; бура — остальное, количество буры отношение, равно 4,3, отNa С! ношение = 2,2, размер частиц

Кa>СОз

КаС! 0,2-1,2 мм, Качество поверхности заготовок значительно улучшается, но меньше, чем в вариантах 2 и 4. Ликвационные пятна все же, хотя и еле заметные, но имеют место, Встречаются наплывы высотой до 0,7 мм.

6. Техническая бура без дополнительных добавок (известная смесь). Поверхность заготовок грубая, наплывы высотой 3 мм, ликвационные пятна в диаметре достигают

250 мм. Обычно такие заготовки подвергают механической обработке.

Анализ опытных составов смесей показал, что состав 1 не позволяет достичь повышения качества поверхности непрерывнолитых заготовок из латуни. На поверхности заготовок набгюдаются наплывы и настыли, высота которых колебалась в пределах 0,8 — 1,5 мм, поверхность требует глубокой механической обработки.

Это связано с тем, что уменьшение количества добавок к буре, т,е. уменьшение количества Ка2СОз и NaCI, приведет к увеличению количества буры в смеси, а следовательно, к увеличению отношения количества буры к (КаС! + Ка2СОз) более 5,5.

Кроме того, увеличивается отношение

2,0. Описанные факторы привели

Na C!

Ка2 СОз к снижению жидкстекучести смеси, возрастанию "подлипания" буры, увеличению усилий трения между заготовкой и поверхностью кристаллизатора, а отсюда и не улучшено качество поверхности заготовок, т,е. сохраняются наплывы высотой 0,8-1,5 мм и трещины поперечные протяженностью

100 — 170 мм, 7

1752495

Составитель Л. Белякова

Редактор Н. Рогулич Техред M.Mîðãåíòàë Корректор H. Король

Заказ 2720 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

При использовании смеси состава 3, где при увеличении количества добавок (NaCI и

На2СОэ) выше верхнего предела содержания, снижают значения заявляемых отношений ниже нижнего предела. Это приведет к излишнему увеличению жидкотекучести смеси, удалению его с мениска и уносу через зазор между заготовкой и рабочей rionoстью кристаллиэатора. При этом увеличиваются силы трения, возникают

"подвисания" заготовки, качество поверхности ухудшается,, протяженность трещин достигает 200 мм, а высота наплывов 2,0 мм.

Только при использовании смеси состав

2 и 4 цель достигается, качество поверхности улучшается и не требуется последующая механическая обработка заготовок из латуни. Технологические параметры остаются неизменными как и при использовании в качестве защитного покрова технической буры.

При использовании стандартной смеси (состав б} на поверхности литых заготовок образуются наплывы и настыли, высота которых достигает обычно 2,5 — 3 мм и глубокие трещины глубиной до 2,0 мм и длиной 200 мм. Поэтому поверхность таких заготовок требует последующей механической обработки на величину указанных неровностей.

Соблюдение величины отношения в пределах более 2,0 количества Na О количество айаг 3 при содержании указанных ингредиентов в пределах 10-15 и 5-10 соответственно не позволяет обеспечить высокое качество поверхности.

Если размер зерен поваренной соли будет более или менее 0,2....1,2 мм, отмечается

5 неравномерность покрова на мениске расплава B кристаллиззторе по причине окомкования (при > 1,2 мм) или уноса с заготовкой (при < 0,2 мм).

Использование предлагаемой смеси по

10 сравнению с известной улучшает качество поверхности литых заготовок, при этом ликвидируются затраты на мехзническую обработку заготовок. снижаются отходы металла в стружку около 4,5 кг/т или 0,37;.

15 Формула изобретения

1. Смесь для защиты мениска металла в кристаллизаторе при непрерывной разливке латуней, включающая буру, хлористую соль натрия, кальцинированную соду, 20 отличающаяся тем, что, с целью повышения качества поверхности литой заготовки, ингредиенты взяты при следующем соотношении, мас. : хлористая соль натрия 10-15; кальцинированная сода 5-10;

25 бура — остальное, при этом отношение содержания технической буры к суммарному содержанию хлористой соли и натрия кальцинированной соды составляет 3-5,5, а количество хлористой соли натрия к

30 количеству кальцинированной соды имеет ,соотношение 1:(1,5-2).

2. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит хлористую соль натрия с величиной зерна 0,2-1,2 мм,