Смесь для теплоизоляции мениска металла при получении слитков колесной стали

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик5) М. Кл. В 2207/10 присоединением заявки осударстеенный комитетСовета Министров СССРпо делам изобретенийн открытий 23) Приоритет 43) Опубликовано 25,01, Вихляев, В,В. Усанков, В.н, М. В. ТеревО. И, Сочковлитья АН Укра цкий, Н. Я. ИщуВ. В. Чебурко,В. А. Попков,Букреев, В, А, ЖОньаенц М. Н. ЛапуА. Гарбуз, В. Руднев,тьев, М. И КБ. Ф, Антипов,) Заявитель И нститут ттфоблем инской С(54)СМЕСЬ ДЛЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ МЕНИСКА МЕТАЛЛА Г 1 РИ ПОЛУЧЕНИИ СЛИТКОВ КОЛЕСНОЙ СТАЛИ Изобретение относится к обрасти черноГ металлургии и касается составов для теплоизоляции мениска металла при получении слитков из колесной стали.Жесткие требования, предъявляемые по 5 структурно-механической и химической однородности слитков колесной стали согласно ГОСТ 10791-64, обусловливают ограничения по развесу (не более 4,15 т) и конфигурации слитков, 10Существенным недостатком удлиненного слитка малого развеса при существующей технопогии разливки колесной стали с открытым зеркалом в смазанные изложницы с последующим: утеплением прибыли люнкеритом 15 являегся развитая как по высоте, так и по ширине слитка усадочная раковина и рыхлость для выведения которых в прибыль требуется высокий уровень налива металла. В связи с этим большая часть металла уходит в го- Ю ловную обрезь, т,е. не используется по казна чению,Наиболее технологичным способом улучшрг. ния тепловой работы пвкбыли является способ разливки стали под теплоиэопирующиаейт матей 5 риалами, рационально выбранный состав которых способствует в ряде случаев одновременно му снижению содержания неметаллических включений в стали, газов, устранению заворотов корок и других дефектов стального слит ка 11 .Для защиты мениска металла от охлаждения целесообразно применение теплоиэолируюших материалов с невысоким объемным весом, с низкими теплопроводностыо и тепло-. аккумулируюшей способностью, малой плотностью,Известна; в частности теплоизолирующая смесь для зашиты зеркала металла на основе обоженного вермикулита и графита 12Однако вермикулит по сравнению с другим теплоизоляционным материалоИ - перлитомменее доступен и имеет недостаточно высотцтй выход при вспучивании (ЗО 40%, против 95% у перлита).Наиболее близкой к предложенной по технической сущности является смесь для теплоизоляции мениска металла при получении слитков стали, содержащая, об.%:Аморфный графитВспученный перлит 1 0-2080-90 3: Однако повышенное содержание графитав этой теплоизолирующей смеси делает ее 5непригодной дпя разливки колесной стали,Охлаждающее воздействие на жидкую стальстенок изложницы и поддона при невысокомобщем теплосодержании металла с учетомнебольшого веса слитка приводит к тому, 1 Очто при отливке слитков колесной стали подслоем известной перлитс графитовой смеси ссодержанием графита более 10% затормажи-ф,ваются процессы ее плавления и шлакообразования. Это ухудшает ассимиляцию шлаком 15всплывающих неметаллических включений, всвязи с чем имеетместо развитие, повышенной ликвации серы, фосфора и углерода, загрязнение металла неметаллическими включениями как по радиусу колеса (обод-дискступица), так и по высоте слитка.Происходящее в результате ликвации ло, кальное и неконтролируемое снижение механических свойств (твердости, пластичности,прочности, вязкости термообрабетанного металла) резко снижает эксплуатационную стойкость и надежность цельнокатанных облегченных железнодорожных колес,Белью изобретения является. снижение загрязненности слитков колесной стали неметал-олическими включениями и повышение их однородностити,Для этого предложенная смесь для теплоизоляции мениска металла при получениислитков колесной стали, включающая вспученный перлит и графит, содержит указанныеингредиенты в следующем соотношении, об.%:Графит 4-7Вспученный перлит 93-96,Для повышения скорости шлакообразования на мениске металла и ассимиляции шлаком неметаллических включений предложенная смесь содержит в качестве графита аморфный графит с содержанием золы 3,0-30,0 вес.%,Применение предложенной теплоизолирующей смеси для сифонной отливки слитков колесной стали обеспечивает формирование намениске металла жидкого шлакового покрытия, которое частично в виде гарнисажа сходит по поверхности слитка, в то время какмениск непрерывно на протяжении всего пери.ода отливки слитка добавляются от расплавления вышележащего слоя теплоизолирующейсмеси новые порции шлака. Наличие аморфного графита указанного состава также существенно улучшает состояние мениска металла, так как зола, содержащаяся в графите", при переходе в перлитный шлак повышает жидкотекучесть и ассимилирующую спо 60собность перлита к всплывающим из жидкой стали продуктам реакций раскисления и ывторного окисления металла, а также - кпродуктам химического и механического разрушения сифонной керамики и огнеупорныхобмазок, Это снижает загрязненность наружных зон колесного слитка оксидными и силикатными включениями, Полностью устраняется необходимость применения дополнительных защитных металлических диафрагмдля снижения загрязнения металла неметаллическими включениями. Кроме того, аморфныйграфит при коптактв с нижележащим слоемшлакового покрытия способствует разрушению. пленок на мениске металла и тем самымпредотвращает образование в слитке колесной стали расслоений, плен, заворотов корок .и т,п, Смазка стенок изложниц графитом обусловливает высокое качество наружных зонслитков, устраняя при разливке под теппоизолируюшей: смесью выделение включенийперлита в поверхностном слое колесных заготовок. Высокая рафинирующая и ассимилирующая способность шлака и наличие на мениске металла защитного жидкого шлаковогопокрытия предотвращают переход в металлуглерода из верхнего нерасплавившегося слоятеплоизоляции, способствуют снижению ликвации примесей (серы, фосфора) и углеродав слитке ободе,.диске и ступице колес, атакже и в колесах одной партии.Эффективная теплопзоляция жидкого металла вприбылиспособствует формированию вслитке сосредоточенной усадочной раковины,что позволяет наряду с улучшением качества поверхности и макроструктуры слитковснизить на 80-100 мм уровейь налива металла в прибыли и тем самым увеличить числоотливаемых слитков из одной плавки и, сле-,довательно, число колесных заготовок приодновременном повышении однородности металла и качества колес,Предпочтительно использование вспученного перлита вес, 60-120 кг/м, например,3марки М(ГОСТ 10832-74).Присодержанииграфита менее 4% не обео печивается необходимая смазка изложниц,что приводит к повышенной отбраковке кслесных заготовок по загрязненности их псверхностных слоев (обода кспес) неметаллическими включениями и частицами нерасплавившегося перлита., Эагрязненность поверхностных слоев перлитом резко увеличивается приприменении тяжелых сортов перлитовых песковоб.вес, более 120 кг/мСодержание графита выше 7% затормаживает процессы плавления шлакообразующейсмеси и шлакообразования на мениске металла, что в конечном итоге также приводит кповышенной загрязненности металла. особенно поверхностных зон слитка, пвимесами и не589067 металлическими включениями и к повышенной отбраковке колес по ликвации углерода.Наличие золы в составе аморфного графита менее 3% не оказывает положительного1влияния на свойства перлитного шлака. Однако, содержание золы свыше 30% резко повышает интенсивность плавления и спекания перлитографитовой смеси и способствует снижению зффективности теплоизоляции мениска металла при разливке колесной стали, фПредложенную теплоизолируюшую смесь приготавливают из порошкообразных компонентов фракционным составом 0,01-1,5 мм и применяют в виде порошка, присаживая в бумажных пакетах на дно изложниц перед разливкой стали. Разливку колесной стали производят через стакан дйаметром 50 мм сифоном без применения дополнительных металлических об.% Состав смеси Отклонение Характеристикаразливки содержанияуглерода вступице иободе колес (заготовки изверхней части слитка)от ковшевого ностьграфита,вес.% вспученныйперлит, об.вес.60-120, кг/м графит анализа,ГОСТ 1079164 Менее +0,020% (норма) Без теплоизолирующей смеси Усадочнаяраковинадиаметромболее50 мм(брак) С предложеннойсмесью Нет Менее(норма) С предложенной смесью Нет 20-30 С известнойсмесью 90 30-35 более(брак) Нет вспученный перлит, об.вес. 60-120 кгlмоптимальный уровень налива металла в прибыли 280 мм. Отпадает необходимость всмазке изпожниц, а также в изготовпениии установке дополнительных защитных металлических диафрагм, Одновременно примернона 1 балл снижается загрязненность колессульфидными и силикатными включениями. Состояние поверхности слитков и колесньж заготовок из донной части слитка при всех типах разливки удовлетворительное.Если уровень заливки металла в прибыли беэ применения теплоизолирующей смеси соотавляет ЗОО мм, при разливке копесной ста 3ли под теплоиэопирующей смесью, содержащей аморфный графит указанного состава и диафрагм в несмазанные изложницы (расходсмеси 3-7 л на 1 т стали). Дополнительноеутепление прибыльной части слитка люнкеритом не производят. Сталь первоначальнов течение 1,5-2 мин, разливают медленно,не, допуская бурления и оголения менискаметалла в центре изложницы, Оставшуюсячасть слитка заливают полной струей по обычному режиму с линейной скоростью 0,3-0,35м/мин до уровня подъема металла в прибыли на 270-290 мм (от поверхности разъемаизложницы с прибыльной надставкой),Теппоизолирующие смеси приготавливаюти применяют описанным способом при полу.чении слитков колесной стали. Результаты испытаний представлены втаблице. Наличие усадочной раковины вголовной заготовке (высота м твлла в . прибыли280 мм)589067 Составитель С. Тепляков Редактор Е. Кравцова Техрец Н. Бабурка,Корректор А, Лакида Заказ 307/9 Тираж УФ Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4 ЛФилиал ППП Патеитф, г. Ужгород, ул, Проектюя, 4 КрЬме того, разливка стали под шлаком, образующимся из предложенной смеси, повышает плотность макроструктуры слитков и устраняет остатки осевой химической неоднородности в ступице колес. 5Гаким образом применение предложенной теплоизолирующей смеси для отливки слитков колесной стали позволяет на 1,5-2% снизить расход стали за счет снижения уровня налива металла в прибыли и увеЬчить бла годаря этому число, отливаемйх слитков и, следовательно, количество годных колес из каждой плавки. На 10-15% уменьшается содержание водорода в металле, что способсъ вует снижению фпокеночувствительности стали. В цезультате открываются новые возможности для расширения производства облегченных цельнокатанных колес для вагонов железных дорог широкой колеи.Ф ор мула изобретения 201, Смесь для теплоизоляции мениска при получении слитков колесной стали, включающая перлит и графит, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью снижения загрязненности слитков каменной стали неметалличеокими включениями и повышения их однородности, она содержит указанные ингредиенты приследующем соотношении, об,%:Графит 4-7Вспученный перлит 93-96.,2, Смесь по п. 1, о т л и ч а ю щ а а -с я тем, что, с целью повышения скоростишлакоазования на мениске металла и ассимаишии шлакомнеметалическихвключений,она содержит в каЧестве графита аморфныиграфит с содержанием золы 3,0-30,0 вес.Ъ.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Сб "Проблема стального слитка" ММеталлургия", 1974, вып. 5, с. 464-470.2. авторское свидетельство % 381472,М, Кл В 22 Э 27/00, 1965,3. авторское свидетельство М 9 348288,М, Кл В 22 З 27/06, 1970,