Флюс для обработки металла

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски Сфциаиистичесии Республик(22) Заявлено 18,11,76 (21) 2420698/22-02с присоединением заявки лЪ -(б) М. Ка С 21 С 5/54 Государственный комнтет сссР по делам нзобретеннй н открытнйОпубликовано 30049.бюллетень РЙ 16Дата опубликования описания ЗОЛ 4.79(72) Авторы изобретения В.Б.Вихляев, Н.Я.Ищук, В.А.Гарбуз, В.Л.Притула,А.Д.Клипов, М.К.Трухин и И.А.Гавриленко Институт проблем литья АН Украинской ССР(54) ФЛЮС ДЛЯ ОВРАВОТКИ МЕТАЛЛА Изобретение относится к области металлургии стали и может быть ис.пользовано при отливке слитков с применением кондукционного электромагнитного перемешивания жидкого и ,кристаллизующегося металла под слоем флюса. Возрастающие требования к качеству стальных слитков ответственного назначения обусловливают необходимость применения таких активных средств внешнего силового воздействияна жидкий и кристаллизирующийся металл, как электромагнитная обработка. По"кольку наибольшее количество дефектов металла возникает в процессе его затвердевания, большинство существующих и вновь создаваемых способов обработки направлено именно на эту стадию фор, мирования слитков. В настоящее время разработано значительное количество электромагнитных способов воздействия, позволяющих организовать в форме разнообразные виды движенияметалла - электромагнитную конвекцию, способную играть определяющую . роль в процессах массо- и теплопереноса. Наибольшее распространение получило электромагнитное воздействиена формируемую отливку или слитокскрещенными электрическим и магнитными ф полями.Из известных вращателей эффективными являются вращатели кондукцион"ного типа, в которых вращение металла осуществляется за счет электромагнитных сил, возникающих в результате взаимодействия постоянного маг"нитного поля соленоида и электрического тока, пропускаемого по жидкой лунке слитка от центрального 5 электрода к кристаллизатору.или изложнице, Так как постоянное магнитное поле не экранируется твердойкорочкой слитка, КПД и, следовательно, эффективность воздействия кондук- "ф ционных вращателей как правило выше, чем у вращателей индукционногои др, типов.Преимуществом подвода электрического тока к металлу через жидф кость, а именно через слой рафинируЮщего флюса, является возможностьассимиляции и удержания от обратного попадания в кристаллизующийсяслиток всплывающих удаляемых иэ слит О ка под действием МГД-вращения металла неметаллических,включений и примесей. Однако при применении рафиниру"ющих флюсов нельзя не учитыватьто обстоятельство, что на характеРдвижения металлического расплаваи Флюса огромное влияние оказываетобразование под токоподводящимграфитовым электродом эоны пониженного давления, способствующегс затягиванию флюса в осевые объемы слиткаи загрязнению его шлаковыми включениями, В результате качество осе- Ювой зоны слитка получается невысокиМ,и эффективность электромагнитнойобработк снижается,Опыт применения электрошлаковыхпроцессов в металлургии показывает, что удовлетворительными являются флюсы на основе систем фтористый кальций-известь, Фтористый кальций-глинозем, Фтористый кальцийизвесть-глинозем. Компоненты, 0входящие в состав сварочных флюсовтипа АНФ, АНФ, АНФи др широко распространены как в природныхтак и синтетических материалах иимеют сравнительно низкую емкость.Рафинирующая способность указанных фторидных флюсов во многом определяется наличием в них окиси кальцияОдновременно ввод в состав флюсадо 40 окиси алюминия позволяет значительно сократить Расход электроэнергии при электромагнитной обработке металла под слоем Флюса. Однако существенным недостатком их яв-ляется относительнд высокая вязкостьи, главное, повышенный расход токоподводящих граФитовых электродов,приводящий к науглерожинанию металла. Если повышение вязкости Флюсасвязано с присутствием окиси алюминия,.то основным источником науглероживания металла является карбид кальция.Следует отметить, что в указанныхсистемах самой незначительной активностью обладают карбиды алюминия иОсобенно кремния, 45Установлено, что добавки до 40 двуокиси ,кремния во фторидные Флюсы на основе окислов кальция и алюминия в . значительной мере расходуются на связывание свободной окиси 50 кальция. В результате резкого понижения актинности окиси кальция по- давляется реакция образования карбида кальция и тем самым предотвращает ся науглерожинание металла.Одновременно снижения межфазного натяжения и улучаения смачивания и абсорбции неметаллических нключений Флюсом можно достигнуть вводом в его состав до 12 окислов щелочных металлов (натрия и калия).Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является Флюс для электрошлакового переплава металлов, содержащий,нес.: 6 а Окись кальция 11-40Окись алюминия 10-ЗоДнуокись кремния 10-14Окись натрия 4-8фтористый кальций ОстальноеНедостатками известного флюса являются относительно невысокая в нем скорость растворения включений и повышенная адгезия к металлу, что снижает рафинирующую способность флюса и приводит к его затягиванию в осевые объемы слитка при перемешивании охлажденного жидкого и крис таллизующегося металла в форме.Наличие окиси алюминия и окиси .кальция обусловливает образование тугопланких частиц иэ указанныхгокислов, приводящих к повьпаению вяз- кости и гетерогенности Флюса, что сникает его рафинирующую способность по отношению к таким неметаллическим включениям в металле, как корунд, кварцевое стекло, нитриды и др.Известно, что фторидные рафинируЮ- дие Флюсы, содержащие окислы щелоч-. ных металлов, более,жидкоподвижныгомогенны. Однако с добавкамигористого кальция и особенно окиси натрия существенно повышается адге зия флюса к металлу, вследствие чего повышается степень затягивания и запутывания шлаковых частиц в первмешинаемом кристаллизирующемся металле.Цель изобретения - улучшение рафинирующих свойств флюса и устранение его затягивания в слиток при кондукционном электромагнитном перемешивании металла в форме.Это достигается дополнительным вводом в состав известного Флюса, содержащего окись кальция, окись алюминия, двуокись кремния, окислы щелочных металлов и Фтористый кальций, закиси марганца при следующем соотношении компонентов, вес:Окись кальция 20-60Окись алюминия 10-40Двуокись кремния 4-40Закись марганца 5-15Окислы щелочныхметаллон 2-12фтористый кальций 4-40В качестве примесей флюс предла" гаемого состава может содержать, двуокись титана до 2, окислы железа до 3 и окись магния до 5.Оптимальные добавки закиси мар" ганца в состав фторидного фдюса, содержащего окислы кальция и алюминия, приводят к ,повыаению его ос" новности, они оказывают благоприятное влияние на рафинирующие свойств 4 Флюса и уменьшение его адгезии к металлу. Происходит также снижение вязкости Флюса и температуры его плавления, Одновременно повышается жидкоподвижность флюса и его реакци; ониая способность к поглощению и659629 формула изобретения Составитель В.СолянинРедактор Д,Павлова Техред С.Мигай Корректор О.БилакЗаказ 2122/6 Тираж 652 ПодписноеЦНИИПИ.Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035 Москва, Я(-35 Раушская наб. д,45 Филиал ППП Патент , г.ужгород, ул.Проектная,4 растворению таких неметаллических включений, как корунд, кварцевое стекло, нитриды, и другие соединения, поступающие из металла в слой флюса. Указанные обстоятельства в целом, а также снижение вязкости и повышение гомогенности флюса год влиянием эакиси марганца в сочетании с высокой способностью фторидных флюсов, содержащих поверхностно активные окислы щелочных металлов, смачивать и абсорбировать неметаллические включения, приводит к возрастанию рафинчрующей способности флюса, Немаловажное влияние оказывают добавки поверхностно активной эакиси марганца на снижения межфазного натяжения на границе раздела флюс-неметал лические включения.Если включения корунда и кварцевого стекла лишь частично растворяются в Флюсе известного состава, ,то дополнительный ввод в него закиси марганца способствует полному их растворению и удержанию в слое Флюса. Однако при концентрации закиси марганца менее 5 положительный эффект незначительный. Повышение содержания эакиси марганца выше 155 также нецелесообразно, так как это приводит к чрезмерному возрастанию окислительной способности флюса, и, следовательно, к развитию процессов вторичного окисления таких легирующих компонентов стали, как алюминий, цирконий и др.Устанволено, что Флюс предлагаемого состава полностью отвечает всем основным требованиям, предъявляемым к Флюсам для электромагнитной обработки жидкой и затвердевающей стали в изложнице. При применении Флюса предлагаемого состава обеспечивается высокая стабильность процесса МГД- вращения металла в форме, небольшой расход электроэнергии (до 150 кВч на обработку слитка весом 8 т), хорошие защитные свойства, предохраня" ющие металл от насыщения газами и вторичного окисления, одновременно предотвращается науглероживание металла и затягивание шлаковых включе ний в слиток. При этом в 6-20 раз в зависимости от высоты слитка и, следовательно, интенсивности вращения металла снижается содержаниенитридов алюминия, общее содержание неметаллических включений в слитке, повышается чистота межзеренныхграниц и др.Флюс предлагаемого состава по лучают сгоранием, на зеркале металлаэкзотермической шлакообразующейсмеси следующего состава, вес.В:Сварочный ФлюсАНФ20-50 10 Силикокальций 8-20Алюминий 2-10Марганцевая руда . 10-25Силикатная глыба 1-30Известь Остальноеуказанную экзотермическую шпако"образующую смесь приготавливаютиэ порошкообразных компонентовФракцией 0,5-1,5 мм. Смесь подаютна зеркало металла в порошкообразном виде и в виде гранул в количестве 1-3 кг/т стали. При использованийсмеси в виде гранул в ее состав вкачестве связующего может быть введено жидкое стекло (з 1,2-1,3 г/см )3в количестве 3-12 (сверх 100)взамен силикатной глыбы. 30 флюс для обработки металла,содержащий окись кальция, окись алюминия, двуокись кремния, окислы щелочных металлов и фтористый кальций,о т л и ч а ю щ и й ся тем, что, 35 с целью улучшения рафинирующих свойстви устранения затягивания флюса в слиток при кондукционном электромагнит"ном перемешивании металла, в негодополнительно введена закись марганца 40 при следующем соотношении компонентов, вес.%:Окись кальция 20-60Окись алюминия 10-40Двуокись кремния 4-40Закись марганца 5-15Окислы щелочныхметаллов 2-12фтористый кальций ОстальноеИсточники информации, принятыево внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРю 515797, кл. С 21 С 5/54, 25.10.74