RU2030963C1

RU2030963C1 - Method of producing of cast thermobimetal blank

Info

Publication number: RU2030963C1
Authority: RU
Inventors: С.В. Богданов; В.С. Римкевич; А.П. Сисев; Г.Н. Кузнецов; В.М. Огаркова; В.В. Ларионов; Ю.М. Аниканов; С.Г. Цимерман
Original assignee: Акционерное общество "Электросталь"
Priority date: 1991-07-03
Filing date: 1991-07-03
Publication date: 1995-03-20

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: cryolite-soda mixture at mass ratio of cryolite to soda ash 1-2 (1-10 g/1 ... 10 g/cm² surface square) is filled on filtering member before melt pouring into intermediate capacity with filter. Surface is closed by filter hole designed for metal outlet from intermediate capacity. EFFECT: improved method of cast blank producing. 2 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве биметаллических заготовок. The invention relates to metallurgy and can be used in the production of bimetallic billets.

Цель изобретения - улучшение качества сварного шва между слоями отливаемой заготовки за счет уменьшения в нем плен, снижения количества неметаллических включений, а также повышение выхода годного при прокатке литой биметаллической заготовки в ленту. The purpose of the invention is to improve the quality of the weld between the layers of the cast billet by reducing captivity in it, reducing the number of non-metallic inclusions, as well as increasing the yield when rolling a cast bimetallic billet in the tape.

Перед заливкой расплава в промежуточную емкость с фильтром на фильтрующий элемент засыпают криолитосодовую смесь с массовым соотношением криолита к кальцинированной соде 1...2, в количестве 1...10 г на см² площади поверхности, закрываемой фильтром отверстия, предназначенного для выпуска металла из промежуточной емкости.Before pouring the melt into an intermediate container with a filter, a cryolite-soda mixture with a mass ratio of cryolite to soda ash 1 ... 2 is added to the filter element in an amount of 1 ... 10 g per cm ^{2 of} the surface area covered by the filter of the hole designed to discharge metal from intermediate capacity.

Предохранение фильтра от размывания металлическим расплавом осуществляется за счет образования легкоплавкого вспенивающегося шлака, который намораживается на керамический фильтр, тем самым предотвращает контакт с керамикой и защищает фильтр от разрушения. The filter is protected from erosion by metal melt due to the formation of fusible foaming slag, which is frozen on a ceramic filter, thereby preventing contact with ceramics and protecting the filter from destruction.

Фильтрующий элемент сохраняет способность пропускать металлический расплав через каналы, при этом окисные плены и включения прилипают к ошлакованным поверхностям фильтра и стенкам его каналов, через которые протекает металлический расплав. Высокий рафинирующий эффект от такой фильтрации обеспечивается хорошей адгезией криолитового шлака на фильтре к окислам марганца, алюминия, магния. Наиболее полно удаляются мелкодисперсные включения глинозема, которые практически не удаляются при других известных способах фильтрации. Это обусловлено адсорбцией криолитом глиноземистых включений и хорошей смачиваемостью криолита окислов алюминия. Введение в шлакообразующую смесь кальцинированной соды вспенивают расплавляющийся криолитовый шлак и предотвращает закупоривание каналов фильтра шлаком и металлом. Криолитосодовая смесь расплавляется при температуре около 900^оС. Соотношением криолита и кальцинированной соде в пределах 1...2 достигается стабильное разведение и намораживание криолитового шлака на фильтре без выбросов и спекания комков, которые всплывают в жидком металле на его поверхность.The filter element retains the ability to pass the metal melt through the channels, while oxide films and inclusions adhere to the slagged surfaces of the filter and the walls of its channels through which the metal melt flows. The high refining effect of this filtration is ensured by good adhesion of cryolite slag on the filter to oxides of manganese, aluminum, and magnesium. The finest dispersed inclusions of alumina, which are practically not removed by other known filtration methods, are most completely removed. This is due to the adsorption of alumina inclusions by the cryolite and the good wettability of the cryolite of aluminum oxides. The introduction of soda ash into the slag-forming mixture foams the melting cryolite slag and prevents the filter channels from clogging with slag and metal. Kriolitosodovaya mixture was melted at about 900 ° ^C. The ratio of cryolite and soda ash in the range of 1 ... 2 achieved stable breeding and cryolite slag freezing on the filter without emissions and sintering lump, which float in the liquid metal on its surface.

Если в смеси избыток криолита /M

:M

>2/, то температура плавления смеси близка к температуре плавления криолита и из-за высокого поверхностного натяжения жидкого криолита порошкообразный криолит окомковывается при контакте с нагретой до 900-1000^о С поверхностью металла. Комки криолита спекаются и шлак не намораживается на огнеупорную подложку фильтрующего элемента, а выносится на поверхность металлического расплава. При избытке в смеси кальцинированной соды /M

:M

< 1/ смесь расплавляется практически как чистая сода со значительным газовыведением и выбросами пузырьками СО₂ частиц расплавившегося шлака. Нестабильность процесса разведения жидкого шлака недопустима при его практическом использовании для рафинирования металлического расплава при прохождении через каналы фильтра. Выбор оптимального соотношения криолита к кальцинированной соде в шлакообразующей смеси иллюстрируется данными, полученными в лабораторной печи сопротивления.If the mixture contains excess cryolite / M

: M

> 2 /, the melting temperature of the mixture is close to the melting point of cryolite and due to the high surface tension of molten cryolite powder cryolite kneaded in contact with the heated to 900-1000 ^C. metal surface. Lumps of cryolite are sintered and the slag does not freeze on the refractory substrate of the filter element, but is carried to the surface of the metal melt. In excess in a mixture of soda ash / M

: M

<1 / the mixture melts almost like pure soda with significant gas removal and emission of CO ₂ bubbles _of particles of molten slag. The instability of the process of dilution of liquid slag is unacceptable in its practical use for refining a metal melt when passing through the filter channels. The choice of the optimal ratio of cryolite to soda ash in the slag-forming mixture is illustrated by the data obtained in a laboratory resistance furnace.

Данные табл. 1 указывают на стабильный температурный режим разведения шлака из криолитосодовой смеси при соотношении масс криолита к соде в пределах 1...2. The data table. 1 indicate a stable temperature regime of slag dilution from the cryolite-soda mixture with a mass ratio of cryolite to soda in the range 1 ... 2.

Формирование слоя криолитового шлака на фильтре зависит от количества криолитосодовой смеси, засыпаемой на поверхность фильтра, вставленного в отверстие для выпуска металла из промежуточной емкости. Если расход смеси менее 1 г/см² поверхности отверстия, закрываемого фильтром, то из-за недостатка смеси слой шлака на фильтре не образуется и фильтрация металла неэффективна с точки зрения очистки металлического расплава от включений.The formation of a layer of cryolite slag on the filter depends on the amount of cryolite-soda mixture, which is poured onto the surface of the filter, inserted into the hole for the release of metal from the intermediate tank. If the flow rate of the mixture is less than 1 g / cm ^{2 of the} surface of the hole covered by the filter, then due to the lack of the mixture, a slag layer does not form on the filter and metal filtration is ineffective from the point of view of cleaning the metal melt from inclusions.

Это негативно отражается на выходе годного при прокатке литого пакета термобиметалла в ленту. При засыпке смеси свыше 10 г/см² указанной поверхности фильтр ошлаковывается, его каналы затягиваются шлакометаллической скрапиной и подача металла через фильтр прекращается. Таким образом отлить биметаллическую заготовку нужных размеров не представляется возможным.This negatively affects the yield when rolling a molten package of thermobimetal into a strip. When filling the mixture with more than 10 g / cm ^{2 of the} indicated surface, the filter is slagged, its channels are pulled by slag metal scrap and the flow of metal through the filter is stopped. Thus, casting a bimetallic billet of the desired size is not possible.

В качестве примеров использования заявляемого способа приводим результаты по получению заготовок - литых пакетов термобиметалла ТБ 2013 с фильтрацией составляющих сплавов перед их заливкой в кокиль. As examples of the use of the proposed method, we present the results on the preparation of preforms - cast bags of thermobimetal TB 2013 with filtering of the constituent alloys before pouring them into the chill mold.

Изготовление пакетов из термобиметалла ТБ 2013 размером 500 х 220 х 40 мм производили по следующей технологии: металл составляющих пакет пластин сплавов 75 ГНД и 36 Н выплавляли в двух открытых и индукционных печах, затем попеременно выпускали из печей в отдельные промежуточные емкости с фильтром диаметром 25 мм, закрывающим отверстие площадью 3 см² диаметром 20 мм для выпуска металлического расплава из промежуточной емкости в кокиль.The production of packages from TB 2013 thermo-bimetal measuring 500 x 220 x 40 mm in size was carried out according to the following technology: the metal of the package of plates of the 75 GNP and 36 N alloys was smelted in two open and induction furnaces, then alternately released from the furnaces into separate intermediate containers with a filter with a diameter of 25 mm closing a hole with an area of 3 cm ^{2 with a} diameter of 20 mm for the release of the metal melt from the intermediate vessel into the chill mold.

На фильтрующий элемент перед выпуском металлического расплава засыпали криолитосодовую смесь с соотношением масс: M

:M

= 1,5, т.е. оптимальным с точки зрения разведения криолитового шлака на фильтре. Количество смеси на фильтре соответствует заявляемым пределам и выходит за указанные пределы (табл. ). Этим достигались наилучшие условия разведения рафинирующего шлака на фильтре. Керамические фильтры изготавливали из порошкообразного магнезита и каналами диаметром 4 мм.Before the release of the metal melt, a cryolite-soda mixture with a mass ratio: M was poured onto the filter element

: M

= 1.5, i.e. optimal from the point of view of dilution of cryolite slag on the filter. The amount of mixture on the filter meets the declared limits and goes beyond the specified limits (table.). This achieved the best conditions for the cultivation of refining slag on the filter. Ceramic filters were made of powdered magnesite and channels with a diameter of 4 mm.

Для воспроизведения способа фильтрации по прототипу использовали фильтр из магнезитового порошка (85%) и алюминиевого порошка (15%), а фильтрацию проводили без криолитосодовой смеси. Из промежуточной емкости отфильтрованный металлический расплав заливали в трехсуточный чугунный кокиль с выдвижными вкладышами. Отливку биметаллических пакетов в кокилях, зачистку поверхности, прокатку сутунок на лист и ленту осуществляли по технологии, принятой на заводе "Электросталь" для производства ленты толщиной 1,6 мм. To reproduce the filtering method according to the prototype, a filter made of magnesite powder (85%) and aluminum powder (15%) was used, and the filtering was carried out without cryolithic soda mixture. From the intermediate container, the filtered metal melt was poured into a three-day cast-iron chill mold with retractable inserts. Casting of bimetallic bags in chill molds, surface cleaning, rolling of slippers onto a sheet and tape was carried out according to the technology adopted at the Elektrostal plant for the production of 1.6 mm thick tape.

Оценку качества ленты термобиметалла производили по ГОСТ 10533-63, прочность сварного соединения оценивали по наличию расслоений между составляющими. Размеры включений в металле определяли металлографическим методом на микроскопе "Neophot" при увеличении х 100. Расчет выхода годного выполняли по результатам взвешивания литых биметаллических заготовок и готовой ленты в рулонах, предназначенных к сдаче заказчику. The quality assessment of the thermobimetal tape was made in accordance with GOST 10533-63, the strength of the welded joint was evaluated by the presence of delamination between the components. The dimensions of inclusions in the metal were determined by a metallographic method using a Neophot microscope with an increase of x 100. The yield was calculated by weighing cast bimetallic billets and finished tape in rolls intended for delivery to the customer.

В табл. 2 приведены данные о влиянии присадок криолитосодовой смеси на фильтр на загрязненность зоны сварного шва в литом биметаллическом пакете, получаемом после фильтрации расплавов 75 ГНД и 36 Н, также представлены результаты по выходу годной ленты, прокатанной из этих пакетов в сравнении с известным способом фильтрации через магнезитоалюминиевые фильтры и существующей технологией без фильтрации металлического расплава. In the table. 2 shows data on the effect of cryolithic-soda mixture additives on the filter on the contamination of the weld zone in a cast bimetallic bag obtained after filtering 75 ML and 36 N melts, and also presents the results on the yield of a strip rolled from these bags in comparison with the known method of filtering through magnesia-aluminum filters and existing technology without filtering metal melt.

Предлагаемый способ получения литых заготовок термобиметалла позволяет значительно очистить металл от плен и неметаллических включений, а также получить плотный однородный сварной шов практически без ярко выраженной линии границы активной и пассивной составляющих термобиметалла. При этом содержание включений в зоне сварного шва уменьшается в 10-15 раз по сравнению с известными способами получения литых биметаллических заготовок в кокилях, полностью отфильтровываются включения размером более 16 мкм, качественно изменяется состав включений. The proposed method for producing cast billets of thermobimetal can significantly clean the metal from captivity and non-metallic inclusions, as well as to obtain a dense uniform weld with almost no pronounced boundary line between the active and passive components of thermobimetal. In this case, the content of inclusions in the weld zone decreases by 10-15 times in comparison with the known methods for producing cast bimetallic billets in chill molds, inclusions larger than 16 μm are completely filtered out, and the composition of inclusions changes qualitatively.

В металле заявляемой технологии отсутствуют окисные плены, глиноземистые и кремнеземистые включения, которые осаждаются на стенках каналов фильтра. Основная масса включений представлена мелкодисперсными тугоплавкими нитридами, в то время, как в металле известных технологий картина по включениям прямо противоположная. Фильтрация металлических расплавов с использованием магнезитоалюминиевых фильтров особых преимуществ перед обычным способом отливки заготовок термобиметаллов не дает. In the metal of the claimed technology there are no oxide films, aluminous and siliceous inclusions that are deposited on the walls of the filter channels. The bulk of inclusions is represented by finely dispersed refractory nitrides, while in the metal of known technologies, the picture for inclusions is directly opposite. Filtration of metal melts using magnesia-aluminum filters does not give special advantages over the conventional method of casting billet thermobimetals.

Предлагаемый способ позволяет рафинировать металлический расплав до того же уровня, как и при электрошлаковой наплавке пакета. Это исключает расслоение биметаллического пакета при его прокатке и повышает сквозной выход годного при переделе заготовки в ленту почти на 15 абс.%. The proposed method allows you to refine the metal melt to the same level as with electroslag surfacing of the package. This eliminates the separation of the bimetallic package during its rolling and increases the through yield when converting the workpiece into a tape by almost 15 abs.%.

Claims

METHOD FOR PRODUCING CAST BASED THERMOBIMETAL, comprising sequentially pouring each of liquid metal alloys through an intermediate container into a chill mold, characterized in that, in order to improve the quality of the weld between the layers of the cast billet by reducing captivity and reducing the number of non-metallic inclusions, as well as increasing yield when rolling a cast bimetallic billet into a strip, the melt is filtered before pouring into the chill mold, and the cryolite-soda mixture with mass th cryolite relation to soda kaltsionirovannoy 1 - 2, in an amount of 1 - 10 g / cm ² surface area filter closable opening designed to release metal from the intermediate container.