Состав для защиты расплавленных медных сплавов от окисления

(И) С 22 С 1 06 РАСПЛАВКИСЛЕНИЯ, , .о т л ис целью в состава, борнуютношении 17-19 81-83 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРк АвтоРскому смсссссссъссм(71) Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический инсти-.тут им, С,М.Кирова и Ревдинскийзавод по обработке цветных металлов(56) Мадянов А.М. Суспенэионнаяразливка. М., 1969, с, 97.Буров А,В.Литье слитков из медии медных сплавов, М "Металлургия",1978. с, 129.Юдин В.С,Производство меди и литье сплавов тяжелых цветных металлов.т. 1. М., "Металлургия", 1967, с. 73. ЕНИЯс(54) (57) СОСТАВ ДЛЯ ЗАЩИТИ ЛЕННЫХ МЕДНЫХ СППАВОВ ОТ О содержащий карбонат натрия ч а ю щ и й с я тем, что улучшения покровных свойс он дополнительно содержит кислоту при следующем соо ингредиентов, мас.ЖКарбонат натрия Борная кислота+ 12 Н О + СОПри пересчете на оксиды смесь состо- Ю ит из оксида натрия и оксида бора,причем ингредиенты находятся в следующем соотношении, мас.7:Оксид натрия 15-20Оксид бора 80-84Температура разливки сплавов и температура плавления смеси опреде; ляет степень перегрева последней над температурой ликвидуса, а значит ее свойства (вязкость и поверхностное 50натяжение).Известно, что с ростом содержания ВОз в расплаве до 43,75 мас.Ж вязкость понижается особенно в области низких температур, при этом энергия 55 активации вязкого течения изменяется от 132 до 108 кДж/моль, дальнейшее повышение содержания В 05 слабо влияров и неслитин.1Изобретение относится к цветной металлургии и может быть применено при вторичном переплаве сплавов на медной основе,Целью изобретения является улучшение покровных свойств состава.Достижение данной цели приводит к повышению качества получаемых слитков, обеспечению поверхности без литейных дефектов.Следовательно, необходимо создать состав шлакообразующей смеси, который обладал бы более высокой вязкостью при 1100-1200 С, имел бы несколько меньшее поверхностное натяжение, чем известные составы и обеспечивал получение слитков с поверхностью без литейных дефектов.В качестве компонентов состава шлакообразующей смеси используют карбонат натрия (Иа СО) и борную кислоту (НзВО З), Борную кислоту и карбонат натрия тщательно перемешивают в смесителе в течение 1,5-2,0 ч. Далее смесь просушивают в сушильном шкафу при 250-300 С, при этом теряется конституционная влага. При засыпке порошкообразной шлакообразующей смеси на поверхность расплава в кристаллизаторе происходит полное обезвоживание смеси, получаются аморфные вещества, которые при 650- 700 С цретерпевают экзотермическую боратную перегруппировкуНаСО + 4 В О - НаО 4 ВО 5++ Сог Ф; 1 О 5 20 25 30 ет на снижение вязкости, Такое влияние ВО э можно объясниь по-видимому.тем, что добавки барного ангидридане приводят к изменению координационного числа бора, В то же самое времяс введением В 20 з растет доля ковалентных связей В-О, что усиливаетполимеризацию борокислородных комплексов.Кроме того, необходимо учитывать,что содержание борного ангидрида определяет при прочих равных условияхтемпературу плавления смеси и, следовательно, перегрев расплава над линией ликвидуса. Увеличение содержания оксида бора в шлакообразующейсмеси свьппе 84 мас.7, и снижение егосодержания ниже 80 мас.% приводит крезкому снижению температуры ееплавления, Так, при содержании вшлакообразующей смеси 76 мас.Х оксида бора и 24 мас.7. оксида натриятемпература ее плавления 766 С, притакой же температуре плавится смесь,содержащая 87 мас.7. оксида бора всмеси. При дальнейшем увеличениисодержания оксида бора в смеси температура ее плавления резко падает.При этом возрастает перегрев расплавленной смеси над линией ликвидусаи ее жидкоподвижность,Вторым важным моментом являетсямежфазное натяжение на границе расплав-смесь Ь, , которое определяетрадиус мениска расплава в кристаллизаторе и формирование наружных слоевслитка, свободных от литейных дефектов типа эасоров, заворотов, неслитин и др.Уменьшение содержания оксида бора в смеси от 78 мас.7 и далее вызывает увеличение 6 , до 0,150 Н/м,и более. Известно, что оптимальныйрадиус г (м) мениска получается приравенстве силы, действующей на едини,цу длины периметра мениска, и металлостатического давления,Повьппение межфазного натяжения приводит к увеличению радиуса менис ка, при этом увеличивается металлостатическое давление на криволинейную поверхность мениска и вероятность прорыва жидким металлом корочки затвердевшего металла, Жидкий металл, попадая на холодную стенку кристаллизатора, затвердевает и образует литейные дефекты типа засо1167226 В таблице приведены составы шлакообразующих смесей и их свойства(4 - поверхностное натяжение расплавленной смеси, температура плав.ления смеси), содержание кислородав сплаве и состояние слитков из лату:.ни ЛС 59-1, отлитых на установкеполунепрерывного литья с применениемуказанных составов.10 Испытания шлакообразующих смесейс запредельным соотношением ингредиентов показали, что высокая жидкоподвижность смесей при данных температурах разливки медных сплавов15 (1,100-1200 С) не позволяет предохранить расплав от взаимодействияс атмосферой воздуха, содержание кислорода в сплаве составляло0,013,на поверхности слитка имелись трещи 20 ны, неслитины, завороты корочки.Следовательно, шлакообразующая смесьдолжна обладать таким сочетаниемсвойств (вязкости, температуры имежфазного натяжения), которое позволило бы формироваться наружномуслою слитка без литейных дефектов.Для определения газонасыщенностисплавов, отлитых с использованиемпредлагаемого состава, образцы иэЗО слитков отбирались из центра и в5 мм от края слитка по поперечномусечению. Данные по содержанию водорода (мас.Х) представлены ниже,Середина слитка0,00004450,00004850,00007160,0000870 Край слитка 0,6000410 0,000058500000430 0,0000815 СплавЛО 70-1ЛС 59-1Л 68Л 63 За базовый объект принят способ с применением сажи в качестве покрова расплава в кристаллизаторе. Следует отметить высокую канцероген 45 ность сажи и плохие экологические условия труда при применении ее в качестве покрова при производстве слитков из медных сплавов. Для сравнения эффективности использования предлагаемого состава для защиты поверхнос 50 ти расплава в кристаллизаторе слитки отливали под сажей и предлагаемой шлакообразующей смесью на двухручьевой установке при одинаковых прочих технологических параметрах (температура сплава, скорость литья, температура и расход воды в кристаллизаторе). ты. Введение борной кислоты в карбонат натрия или оксида бора в оксид натрия снижает поверхностное натяжение расплавленной смеси от 0,295 . до 0,110 Н/м-град. в результате чего уменьшается радиус мениска ме- . талла и уменьшается вероятность образования поверхностных дефектов в слитках.П р и м е р, В промьппленных условиях отлиты слитки диаметром 220 мм из латуней Л 68, Л 63, ЛС 59-1 и Л 070-1 полунепрерывным способом. В качестве защитного покрытия применяли составы, состоящие из смеси следующих ингредиентов в соотношении, мас.7.:Карбонат натрия 17Карбонат натрия 18Карбонат натрия 19Борная кислота 83Борная кислота 82Борная кислота 81Все слитки имели хорошую поверхность без засоров и трещин, Для металлографических исследований быпи отрезаны темплеты от всех слитков.Изучены свойства предлагаемого состава и составов с более высокими содержаниями ингредиентов, выполнен анализ слитков с их применением и отработаны технологические параметры литья. Визуальный осмотр поверхности слитков показал, что при отливке слитков под предлагаемой шлакообразующей смесью отсутствовали завороты, неслитины, трещины и другие поверхностные литейные дефекДля приготовления шлакообразующейф-. смеси для защитного покрова необходимо компоненты взять в нужном соотношении и перемешать в смесителе в течение 30 мин. Использование смеси . предлагаемого состава позволяет получить экономический эффект до 5 р. на 1 т слитков, Наиболее оптимальные свойства шлака (вязкость, температура плавления, поверхностное натяже1167226 Содержаниекислорода,й фСН/м- град Примечание НаСОз, НЕБО мас.й мас.й 0,295 851 0,016 Имеются трещины,неслитины 100 0,01 О, 110 820 Поверхность слиткахорошая, без засоров 83 17 Поверхность слиткахорошая 0,01 0,110 825 18 0,110 810 0,01 Поверхность слитка безнеслитин и. трещин 81 19 0,130 750 Поверхность неудовлет- ворительная 0,018 79 Поверхность в шлаковыхзасорах 28 0,016 0,150 740 72 0,02 Имеются трещины 0,140 735 59 41 Поверхность слитка в поперечных трещинах 88 12 0,016 0,200 720 Составитель О.ГолыжниковаТехред ККузьма Корректор Л.Пилипенко Редактор Т.Колб ююев 4 вфв Заказ 391/28 Тираж 583ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, 3-35, Раушская наб д. 4/5 Подписное филиал ППП патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 5ние), позволяющие отливать слитки с минимальной газонасыщенностью и поверхностью без литейных дефектов, получаются при следующем соотношении ингредиентов, мас.Х, 3 Карбонат натрияБорная кислотаили при пересчете наОксид натрияОксид бора 17-19 81-83 оксиды ф15-20 80-84