RU2353467C1 - Flux for centrifugal casting of bimetal blanks - Google Patents
Flux for centrifugal casting of bimetal blanks Download PDFInfo
- Publication number
- RU2353467C1 RU2353467C1 RU2007146603/02A RU2007146603A RU2353467C1 RU 2353467 C1 RU2353467 C1 RU 2353467C1 RU 2007146603/02 A RU2007146603/02 A RU 2007146603/02A RU 2007146603 A RU2007146603 A RU 2007146603A RU 2353467 C1 RU2353467 C1 RU 2353467C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flux
- metal
- cast iron
- centrifugal casting
- borax
- Prior art date
Links
- 230000004907 flux Effects 0.000 title claims abstract description 79
- 238000009750 centrifugal casting Methods 0.000 title claims abstract description 10
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims abstract description 11
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 claims abstract description 11
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 10
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 claims abstract 5
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 4
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims description 5
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 abstract description 8
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 4
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 210000003739 neck Anatomy 0.000 abstract description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 abstract description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 abstract description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 229910004835 Na2B4O7 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- UQGFMSUEHSUPRD-UHFFFAOYSA-N disodium;3,7-dioxido-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3,5,7-tetraborabicyclo[3.3.1]nonane Chemical compound [Na+].[Na+].O1B([O-])OB2OB([O-])OB1O2 UQGFMSUEHSUPRD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 28
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 28
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 17
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 9
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 9
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 9
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 7
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 7
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 5
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 5
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 4
- 235000000396 iron Nutrition 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 3
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 description 3
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 3
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 2
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- VLCLHFYFMCKBRP-UHFFFAOYSA-N tricalcium;diborate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]B([O-])[O-].[O-]B([O-])[O-] VLCLHFYFMCKBRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910015900 BF3 Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к литейному производству, в частности к центробежному литью биметаллических заготовок, например прокатных валков с рабочим слоем из легированного чугуна и сердцевиной с шейками из чугуна с шаровидным графитом.The invention relates to foundry, in particular to centrifugal casting of bimetallic billets, for example, rolls with a working layer of alloyed cast iron and a core with necks of cast iron with spherical graphite.
При изготовлении подобных изделий, отличающихся повышенной массой (10…25 т) и значительной толщиной рабочего слоя (70…150 мм), роль флюса как защитного и рафинирующего покрытия после ввода его на зеркало жидкого металла внутренней поверхности рабочего слоя валка, становится определяющей, так как обеспечивается направленное затвердевание отливки (подавляется встречный фронт кристаллизации от внутренней поверхности заготовки) и улучшаются качественные показатели изделия, благодаря его рафинирующей способности.In the manufacture of such products, characterized by increased mass (10 ... 25 t) and a significant thickness of the working layer (70 ... 150 mm), the role of flux as a protective and refining coating after it is introduced onto the liquid metal mirror of the inner surface of the working layer of the roll becomes decisive how directional solidification of the casting is ensured (the oncoming crystallization front from the inner surface of the workpiece is suppressed) and the product's quality indicators are improved due to its refining ability.
В связи с этим к флюсу, используемому для центробежного литья биметаллических заготовок, предъявляются специфические требования:In this regard, specific requirements are imposed on the flux used for centrifugal casting of bimetallic billets:
- температура плавления флюса в интервале температур кристаллизации должна быть на 200…250°С ниже температуры солидус металла рабочего слоя;- the melting point of the flux in the range of crystallization temperatures should be 200 ... 250 ° C below the solidus temperature of the metal of the working layer;
- в интервале рабочих температур при заливке и кристаллизации металла рабочего слоя динамическая вязкость флюса не должна превышать 2…3 пз;- in the range of operating temperatures during pouring and crystallization of the metal of the working layer, the dynamic viscosity of the flux should not exceed 2 ... 3 pz;
- плотность флюса должна быть меньше плотности основного металла в 2,5…3,0 раза;- the flux density should be less than the density of the base metal by 2.5 ... 3.0 times;
- расплавленный флюс должен иметь сравнительно низкую теплопроводность и служить надежной защитой от охлаждающего влияния атмосферы, а также преградой для перехода из нее в металл кислорода, азота, водорода;- the molten flux should have a relatively low thermal conductivity and serve as a reliable protection against the cooling effect of the atmosphere, as well as an obstacle for the transfer of oxygen, nitrogen, hydrogen from it into a metal;
- расплавленный флюс должен обладать большой рафинировочной емкостью, т.е. способностью растворять вредные примеси и очищать металл от газов, неметаллических включений и примесей;- the molten flux must have a large refining capacity, i.e. the ability to dissolve harmful impurities and clean the metal of gases, non-metallic inclusions and impurities;
- расплавленный флюс должен обладать высоким межфазным натяжением на границе с расплавленным металлом, достаточно высоким поверхностным сцеплением (когезией) и минимальным межфазным натяжением на границе с неметаллическими включениями, что облегчает их удаление из металла рабочего слоя;- the molten flux must have a high interfacial tension at the boundary with the molten metal, a sufficiently high surface adhesion (cohesion) and a minimum interfacial tension at the border with non-metallic inclusions, which facilitates their removal from the metal of the working layer;
- при рабочих температурах компоненты флюса не должны вступать в химическое взаимодействие с расплавленным металлом;- at operating temperatures, flux components should not enter into chemical interaction with molten metal;
- флюс не должен содержать дорогостоящих и дефицитных компонентов;- the flux should not contain expensive and scarce components;
- флюс не должен содержать токсичных компонентов.- the flux should not contain toxic components.
В настоящее время при изготовлении биметаллических заготовок получили применение различные составы флюсов.Currently, in the manufacture of bimetallic billets, various flux compositions have been used.
Известен модифицирующий флюс для центробежного литья чугунных заготовок, содержащий неметаллическую составляющую и порошок железа в количестве 5-85%. Неметаллическая (шлакообразующая) часть содержит окислы алюминия, кремния, натрия, кальция, бора и фторида кальция (SU №560696, кл. B22D 13/00, 1977).Known modifying flux for centrifugal casting of cast iron billets containing non-metallic component and iron powder in an amount of 5-85%. The non-metallic (slag-forming) part contains oxides of aluminum, silicon, sodium, calcium, boron and calcium fluoride (SU No. 560696, class B22D 13/00, 1977).
Указанный состав флюса имеет сравнительно низкую температуру плавления (~ 850°С), при этом жидкий флюс достаточно хорошо покрывает внутреннюю поверхность жидкого металла, находящегося во вращающейся форме, плотным слоем, защищая основной металл от проникновения кислорода из атмосферы и образования окислов, препятствующих свариванию с заливаемым вторым металлом.The specified composition of the flux has a relatively low melting point (~ 850 ° C), while the liquid flux sufficiently well covers the inner surface of the liquid metal, which is in a rotating form, with a dense layer, protecting the base metal from oxygen from the atmosphere and the formation of oxides that prevent welding with poured second metal.
Однако указанный состав флюса имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что он плохо удаляет оксидную пленку, образующуюся на внутренней поверхности рабочего слоя заготовок из высоколегированных чугунов, ухудшая свариваемость разнородных по химическому составу сплавов.However, the specified composition of the flux has a significant drawback, namely, that it poorly removes the oxide film formed on the inner surface of the working layer of workpieces of high-alloy cast irons, impairing the weldability of alloys with different chemical compositions.
Известен флюс, применяемый для центробежной отливки биметаллических заготовок (RU №358075, флюс, бюл. №34 от 03.11.1972), содержащий следующие компоненты, мас.% (аналог):Known flux used for centrifugal casting of bimetallic billets (RU No. 358075, flux, bull. No. 34 of 11/03/1972), containing the following components, wt.% (Analog):
К достоинствам указанного состава флюса можно отнести его хорошее растекание на поверхности жидкого металла рабочего слоя заготовки, а также сравнительно низкую температуру плавления (~620°С).The advantages of the specified composition of the flux include its good spreading on the surface of the liquid metal of the working layer of the workpiece, as well as a relatively low melting point (~ 620 ° C).
Однако имея низкую вязкость (1,0-0,4 пз) при высоких температурах он неспособен удержаться на внутренней поверхности заготовки при рабочих температурах 950-1000°С во время установки формы в вертикальное положение для заливки второго металла и полностью стекает, оголяя внутреннюю поверхность, что приводит к ее окислению и как следствие к плохой свариваемости двух слоев металла.However, having a low viscosity (1.0-0.4 pz) at high temperatures, it is unable to stay on the inner surface of the workpiece at operating temperatures of 950-1000 ° C during installation of the mold in a vertical position for pouring the second metal and completely drains, exposing the inner surface , which leads to its oxidation and, as a result, to poor weldability of two layers of metal.
Наиболее близким к заявляемому изобретению (прототип) является состав флюса для центробежного литья (RU 2262413 С1, кл. B22D 13/00 от 01.04.2004 г.), содержащий кальцинированную соду, буру, плавиковый шпат, силикатную глыбу, отличающийся тем, что дополнительно содержит известняк и борат кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:Closest to the claimed invention (prototype) is the composition of the flux for centrifugal casting (RU 2262413 C1, class B22D 13/00 of 04/01/2004), containing soda ash, borax, fluorspar, silicate block, characterized in that it additionally contains limestone and calcium borate in the following ratio of components, wt.%:
При использовании указанного флюса достигается сравнительно низкая температура его плавления (~750°С), хорошая смачиваемость и удовлетворительное растекание на поверхности металла.Using this flux, a relatively low melting point (~ 750 ° C), good wettability and satisfactory spreading on the metal surface are achieved.
Флюс относится к категории «длинных» флюсов с ширрким температурным интервалом кристаллизации.Flux belongs to the category of “long” fluxes with a wide temperature range of crystallization.
При рабочих температурах его вязкость довольно высока (2,0-3,0 пз), что позволяет слою флюса полностью удерживаться на внутренней поверхности рабочего слоя валка при установке формы в вертикальное положение для заливки второго металла.At operating temperatures, its viscosity is quite high (2.0-3.0 pz), which allows the flux layer to be completely retained on the inner surface of the working layer of the roll when the mold is placed in a vertical position for pouring the second metal.
Отмечается, что плотность флюса при рабочих температурах повышена по сравнению с известными аналогами.It is noted that the flux density at operating temperatures is increased in comparison with known analogues.
Однако те некоторые преимущества, которые указаны в заявке, как например, повышенная вязкость флюса при рабочих температурах и его повышенная плотность, являются недостатками технологического процесса при производстве биметаллических прокатных валков.However, some of the advantages that are indicated in the application, such as the increased viscosity of the flux at operating temperatures and its increased density, are the disadvantages of the process in the production of bimetallic rolling rolls.
Так, высокая вязкость флюса при рабочих температурах (2-3 пз) в прототипе не позволяет стекать флюсу за пределы формы, и поэтому ухудшает качество сваривания двух металлов, так как загрязнения, вредные примеси и неметаллические включения, перешедшие из металла во флюс, остаются в нем. Даже заливка второго металла, как показывает практика, не способна вывести указанные дефекты в прибыльную зону.So, the high viscosity of the flux at operating temperatures (2-3 pz) in the prototype does not allow the flux to drain outside the mold, and therefore degrades the quality of welding of two metals, since contaminants, harmful impurities and non-metallic inclusions that have passed from metal to flux remain in him. Even pouring a second metal, as practice shows, is not able to bring these defects to the profitable zone.
Флюс при выведении формы в вертикальное положение обязательно должен на 1/3 своей первоначальной массы вытечь и этим самым вывести все загрязнения из полости формы.When bringing the mold into a vertical position, it must necessarily leak 1/3 of its original mass and thereby remove all contaminants from the mold cavity.
Лишь оставшаяся часть флюса, очищенная от загрязнений и плотно примыкающая к внутренней поверхности рабочего слоя валка обеспечивает его от охлаждения и окисления перед заливкой второго металла.Only the remainder of the flux, cleaned of contaminants and tightly adjacent to the inner surface of the working layer of the roll, provides it from cooling and oxidation before pouring the second metal.
Повышение плотности флюса в прототипе до 2,5-2,6 г/см3 также является его недостатком, так как замедляет скорость его всплывания при заливке второго металла, давая возможность остаткам флюса остаться в теле отливки, что приводит к браку отливок по несвариванию двух слоев.The increase in the density of the flux in the prototype to 2.5-2.6 g / cm 3 is also its drawback, since it slows down the rate of its emergence when pouring the second metal, allowing flux residues to remain in the body of the casting, which leads to marriage of the castings by not welding two layers.
В составе прототипа содержится неоправданно завышенное содержание борита кальция (при наличии буры) в количестве 35-40%, так как это ведет к значительному переходу бора в металл рабочего слоя валка из высоколегированных чугунов, что приводит к охрупчиванию, появлению трещин и, как следствие, браку валков.The prototype contains an unreasonably high content of calcium borite (in the presence of borax) in the amount of 35-40%, as this leads to a significant transition of boron into the metal of the working layer of the roll of high-alloy cast irons, which leads to embrittlement, cracking and, as a result, marriage rolls.
Еще одним недостатком прототипа является высокая теплопроводность флюса, которая способствует быстрому охлаждению внутренней поверхности рабочего слоя валка и образованию второго фронта кристаллизации, который двигаясь навстречу наружному фронту в месте встречи образует дефекты усадочного происхождения, приводящие к браку отливок из-за нарушения принципа направленной кристаллизации.Another disadvantage of the prototype is the high thermal conductivity of the flux, which contributes to the rapid cooling of the inner surface of the working layer of the roll and the formation of a second crystallization front, which, moving towards the outer front at the meeting point, forms defects of shrinkage, leading to marriage of castings due to the violation of the principle of directed crystallization.
Указанные недостатки с применением флюса (прототипа) приводят к браку отливок по вине флюса из-за несвариваемости, поломкам и трещинам.These drawbacks using flux (prototype) lead to marriage of castings due to the fault of the flux due to weldability, breakdowns and cracks.
По данным, представленным в патенте, количество забракованных валков составляет 3%, что недопустимо в условиях промышленного производства массивных валков (10-25 т) с учетом дорогостоящих материалов (никеля, молибдена, хрома и др.) в составе высоколегированного рабочего слоя валка, а также высокой стоимости окончательно обработанных биметаллических валков.According to the data presented in the patent, the number of rejected rolls is 3%, which is unacceptable in the conditions of industrial production of massive rolls (10-25 tons) taking into account expensive materials (nickel, molybdenum, chromium, etc.) as part of the high-alloyed working layer of the roll, and also the high cost of finished bimetal rolls.
Предлагаемый состав флюса для центробежного литья биметаллических заготовок позволяет обеспечить его защитные свойства от охлаждающего влияния атмосферы и этим самым обеспечить направленный характер затвердевания внешнего слоя изделия и его высокие прочностные характеристики, а также его рафинирующую способность и вывод прослойки флюса на внутренней поверхности отливки в прибыльную часть при заливке второго слоя металла, тем самым, гарантируя прочное сваривание двух разнородных по химическому составу металлов.The proposed composition of the flux for centrifugal casting of bimetallic billets allows to provide its protective properties from the cooling effect of the atmosphere and thereby ensure the directed nature of the solidification of the outer layer of the product and its high strength characteristics, as well as its refining ability and the output layer of the flux on the inner surface of the casting in the profitable part when pouring a second layer of metal, thereby guaranteeing a strong weld of two metals with different chemical composition.
Указанный технический результат достигается тем, что флюс для центробежного литья биметаллических заготовок, содержащий силикат натрия, окись кальция, фтористый кальций, буру, отличающийся тем, что при соотношении компонентов (мас.%):The specified technical result is achieved in that the flux for centrifugal casting of bimetallic billets containing sodium silicate, calcium oxide, calcium fluoride, borax, characterized in that when the ratio of components (wt.%):
дополнительно содержит Al2О3 и MgO в соотношении соответственно 3:1 в количестве 5,0-7,5 мас.% от общей массы компонентов.further comprises Al 2 O 3 and MgO, respectively, in a ratio 3:. 1 in an amount of 5.0-7.5% by weight of the total weight of the components.
Введение окиси кальция СаО улучшает смачиваемость и повышает его рафинирующие свойства, в частности, десульфуризацию металла.The introduction of calcium oxide CaO improves the wettability and increases its refining properties, in particular, metal desulfurization.
При введении во флюс известняка (СаО) более 37% повышается его температура плавления, а добавка СаО менее 33% незначительно сказывается на температуре плавления флюса.When limestone (CaO) is introduced into the flux, its melting temperature rises more than 37%, and CaO addition of less than 33% slightly affects the melting temperature of the flux.
Введение фтористого кальция (CaF2) придает флюсу жидкотекучесть, делает флюс не чувствительным к влаге и способствует очищению металла от вредных примесей.The introduction of calcium fluoride (CaF 2 ) gives the flux fluidity, makes the flux insensitive to moisture and helps cleanse the metal from harmful impurities.
Содержание фтористого кальция (CaF2) выше 21% снижает вязкость флюса, делает его «коротким», разжижая его до состояния, когда он практически весь стекает при установке формы с рабочим слоем в вертикальное положение, обнажая его внутреннюю поверхность и способствуя его окислению.The content of calcium fluoride (CaF 2) higher than 21% lowers the viscosity of the flux, makes it "short", diluting it to a state where it is substantially all flows when installing form a working layer into a vertical position, revealing its inner surface and contributing to its oxidation.
Добавка фтористого кальция (CaF2) ниже 18% повышает вязкость флюса при рабочих температурах, снижая его смачиваемость.Addition of calcium fluoride (CaF 2) below 18% increases the viscosity of the flux at operating temperatures, reducing its wettability.
Введение во флюс буры (Na2B4O7) способствует понижению его температуры плавления, растворению окисных включений в металле и улучшению жидкотекучести.Introduction to flux borax (Na 2 B 4 O 7) contributes to lowering its melting temperature, dissolution of oxide inclusions in the metal and improving castability.
Добавка буры (Na2B4O7) более 15% приводит к увеличению вязкости флюса и снижению его смачиваемости, а введение ее менее 13% не приводит к существенному изменению его свойств.The addition of borax (Na 2 B 4 O 7 ) of more than 15% leads to an increase in the viscosity of the flux and a decrease in its wettability, and the introduction of it less than 13% does not lead to a significant change in its properties.
Остальным компонентом флюса является силикат натрия (nNa2O·mSiO2), который в составе флюса играет роль связующего, а его введение способствует понижению температуры плавления и увеличению жидкотекучести флюса.The remaining component of the flux is sodium silicate (nNa 2 O · mSiO 2 ), which plays the role of a binder in the composition of the flux, and its introduction helps to lower the melting temperature and increase the fluidity of the flux.
Оригинальность предлагаемого состава флюса заключается в том, что в его составе дополнительно вводятся окислы Al2О3 и MgO, которые способствуют благодаря совместному действию расширению температурного интервала кристаллизации и переводу предложенного состава флюса в категорию «длинных» шлаков.The originality of the proposed composition of the flux lies in the fact that Al 2 O 3 and MgO oxides are additionally introduced into its composition, which, due to the combined action, expand the crystallization temperature range and transfer the proposed flux composition to the category of “long” slags.
Это позволяет перед заливкой второго металла обеспечить вытекание определенной части флюса (примерно 1/3 ее первоначальной массы) с ассимилированными неметаллическими включениями и вредными примесями при переводе формы в вертикальное положение. Очищенная часть флюса остается на внутренней поверхности рабочего слоя и всплывает в прибыльную зону отливки при заливке второго металла, формирующего сердцевину и шейку валка.This allows you to ensure the flow of a certain part of the flux (about 1/3 of its original mass) with assimilated non-metallic inclusions and harmful impurities when the mold is placed in a vertical position before pouring the second metal. The purified part of the flux remains on the inner surface of the working layer and floats into the profitable casting zone when pouring the second metal forming the core and neck of the roll.
Соотношение окислов Al2О3 и MgO составляет 3:1 и определяется из эффективного влияния каждого из составляющих на свойства флюса.The ratio of oxides Al 2 O 3 and MgO is 3: 1 and is determined from the effective influence of each of the components on the properties of the flux.
При изменении соотношения Al2O3:MgO, в котором Al2О3 содержится более чем 3 части в составе добавки температурный интервал флюса расширяется настолько, что он вытекает полностью из внутренней полости рабочего слоя, а при добавке Al2О3 менее чем 3 части флюс приближается к разряду «коротких» и при рабочих температурах 980…1050°С не вытекает с поверхности рабочего слоя, оставляя загрязнения в виде примесей и неметаллических включений в теле отливки.When changing the ratio of Al 2 O 3 : MgO, in which Al 2 O 3 contains more than 3 parts of the additive, the temperature range of the flux expands so much that it flows completely from the inner cavity of the working layer, and when Al 2 O 3 is added, less than 3 parts of the flux approaches the category of "short" and at operating temperatures of 980 ... 1050 ° C does not flow from the surface of the working layer, leaving contaminants in the form of impurities and non-metallic inclusions in the body of the casting.
При содержании MgO в указанном соотношении более 1 части повышается вязкость флюса и он приближается к разряду «коротких», а при меньшем его значении не сказывается на изменении вязкости. При суммарном количестве Al2О3 с MgO в указанном соотношении в составе флюса более 7,5% происходит чрезмерное разжижение флюса, а при значении, меньшем 5,0%, флюс не выполняет функции, относящиеся к категории «длинных» флюсов.When the MgO content in the indicated ratio is more than 1 part, the flux viscosity increases and it approaches the “short” category, and if it is lower, it does not affect the viscosity change. When the total amount of Al 2 O 3 with MgO in the indicated ratio in the composition of the flux is more than 7.5%, excessive flux dilution occurs, and at a value less than 5.0%, the flux does not fulfill the functions belonging to the category of “long” fluxes.
Флюс с заявленным составом компонентов прошел промышленные испытания на ЗАО «Магнитогорский завод прокатных валков».The flux with the declared composition of the components passed industrial tests at CJSC Magnitogorsk Plant of Rolling Rolls.
Изготовление флюса осуществлялось следующим способом. Предварительно прокаленные компоненты флюса плавили во флюсоплавильной печи.The manufacture of flux was carried out in the following way. Pre-calcined flux components were melted in a flux smelter.
Сплавленную массу флюса размалывали в порошок до размеров не более 1 мм и запаковывали в полиэтиленовые пакеты, которые вводили с помощью специального устройства на зеркало залитого во вращающуюся форму металла из расчета 2,0-2,5 кг флюса на 1 м2 поверхности рабочего слоя валка.The fused flux mass was ground to a powder of no more than 1 mm in size and packed in plastic bags, which were introduced using a special device onto a mirror of metal poured into a rotating form at the rate of 2.0-2.5 kg of flux per 1 m 2 of the surface of the working layer of the roll .
Флюс покрывает ровным слоем зеркало жидкого металла рабочего слоя валка, надежно защищая его от охлаждающего влияния атмосферы, а при затвердевании металла и переводе формы в вертикальное положение частично вытекает (из 15 кг введенного флюса с вредными примесями вытекло 5 кг, очистив оставшийся для защиты внутренней поверхности флюс).The flux evenly covers the mirror of the liquid metal of the working layer of the roll, reliably protecting it from the cooling effect of the atmosphere, and partially hardens when the metal hardens and the mold is placed in a vertical position (5 kg leaked from the flux introduced with harmful impurities, having cleaned the remaining to protect the inner surface flux).
При заливке второго металла при температуре внутренней поверхности 980…1050°С флюс, имея температуру плавления 800…850°С, равномерно расплавляясь, всплывает в прибыльную часть валка, очищая поверхность рабочего слоя для прочного сплавления с заливаемым чугуном.When pouring the second metal at an internal surface temperature of 980 ... 1050 ° C, the flux, having a melting point of 800 ... 850 ° C, melts evenly, floats to the profitable part of the roll, cleaning the surface of the working layer for durable alloying with cast iron.
Промышленные испытания флюса производились при отливке пяти биметаллических листопрокатных валков диаметром бочки ~1000 мм и массой 15…20 т каждый.Industrial tests of the flux were carried out during the casting of five bimetallic sheet-rolls with a barrel diameter of ~ 1000 mm and a mass of 15 ... 20 tons each.
При вводе флюса во вращающуюся форму с жидким металлом никакого дымления не наблюдалось. Все отлитые биметаллические валки прошли установленный цикл термической и механической обработки, а также 100% ультразвуковой контроль качества сваривания биметаллического валка. При этом никаких дефектов в зоне сваривания двух разнородных чугунов рабочего слоя и сердцевины валка выявлено не было. Изготовленные с применением заявленного состава флюса прокатные валки успешно эксплуатируются на станах «2000» и «2500» ОАО «ММК».When flux was introduced into a rotating form with liquid metal, no smoke was observed. All cast bimetallic rolls have passed the established cycle of heat and mechanical processing, as well as 100% ultrasonic quality control of welding of the bimetallic roll. In this case, no defects were detected in the welding zone of two dissimilar cast irons of the working layer and the core of the roll. Rolling rolls made using the claimed flux composition are successfully operated at the "2000" and "2500" mills of OJSC MMK.
Таким образом, предложенный состав флюса, опробованный в промышленных условиях, полностью обеспечивает требуемое качество массивных биметаллических прокатных валков по одному из основных показателей - свариваемости двух разнородных по химическому составу чугунов.Thus, the proposed composition of the flux tested in an industrial environment fully ensures the required quality of massive bimetallic rolling rolls according to one of the main indicators - the weldability of two cast irons of different chemical composition.
Claims (1)
при соотношении окислов алюминия и магния 3:1 соответственно. Flux for centrifugal casting of bimetallic billets containing sodium silicate, calcium oxide, calcium fluoride, borax, characterized in that it additionally contains aluminum and magnesium oxides in the following ratio of components, wt.%:
with a ratio of aluminum and magnesium oxides of 3: 1, respectively.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007146603/02A RU2353467C1 (en) | 2007-12-18 | 2007-12-18 | Flux for centrifugal casting of bimetal blanks |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007146603/02A RU2353467C1 (en) | 2007-12-18 | 2007-12-18 | Flux for centrifugal casting of bimetal blanks |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2353467C1 true RU2353467C1 (en) | 2009-04-27 |
Family
ID=41018928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007146603/02A RU2353467C1 (en) | 2007-12-18 | 2007-12-18 | Flux for centrifugal casting of bimetal blanks |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2353467C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2479378C1 (en) * | 2011-12-12 | 2013-04-20 | Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" | Flux for spun casting |
| RU2843647C1 (en) * | 2024-12-04 | 2025-07-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Шлаксервис" (ООО "Шлаксервис") | Slag-forming mixture for metal protection in crystallizer during continuous steel casting |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2262413C1 (en) * | 2004-04-01 | 2005-10-20 | Открытое Акционерное Общество "Кушвинский завод прокатных валков" (ОАО "КЗПВ") | Flux for centrifugal casting |
-
2007
- 2007-12-18 RU RU2007146603/02A patent/RU2353467C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2262413C1 (en) * | 2004-04-01 | 2005-10-20 | Открытое Акционерное Общество "Кушвинский завод прокатных валков" (ОАО "КЗПВ") | Flux for centrifugal casting |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2479378C1 (en) * | 2011-12-12 | 2013-04-20 | Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" | Flux for spun casting |
| RU2843647C1 (en) * | 2024-12-04 | 2025-07-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Шлаксервис" (ООО "Шлаксервис") | Slag-forming mixture for metal protection in crystallizer during continuous steel casting |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20090012045A (en) | Weld metal and titania-based flux cored wire | |
| US3708314A (en) | Agent for adding to a mould in which molten ferritic stainless steel is cast by a continuous casting process | |
| JP5703919B2 (en) | Mold flux for continuous casting of steel and continuous casting method | |
| JP2018520004A (en) | Mold flux, continuous casting method using the same, and slab manufactured by the same | |
| RU2353467C1 (en) | Flux for centrifugal casting of bimetal blanks | |
| JP7688269B2 (en) | Mold powder for continuous casting and method for continuous casting of steel | |
| JP2020121320A (en) | MOLD POWDER AND CONTINUOUS CASTING METHOD FOR HIGH Mn STEEL | |
| JP5226423B2 (en) | Powder for continuous casting of steel | |
| RU2262413C1 (en) | Flux for centrifugal casting | |
| JP3717049B2 (en) | Mold powder for continuous casting of steel and continuous casting method of steel | |
| JP2003053497A (en) | Flux for continuous casting | |
| JP5292960B2 (en) | Centrifugal casting flux | |
| US3677325A (en) | Process of submerged nozzle continuous casting using a basalt flux | |
| RU2479378C1 (en) | Flux for spun casting | |
| JP4773225B2 (en) | Mold powder for continuous casting of steel and continuous casting method of steel using the same | |
| JP5292961B2 (en) | Centrifugal casting flux | |
| JP6898564B2 (en) | Mold powder for continuous casting of steel | |
| JP5336058B2 (en) | Continuous casting method of steel using mold flux | |
| JP6340945B2 (en) | Mold flux for continuous casting and continuous casting method | |
| RU2122921C1 (en) | Flux for centrifugal casting | |
| JP2985633B2 (en) | Mold powder for continuous casting | |
| JPS6344464B2 (en) | ||
| JP6825407B2 (en) | Continuous casting method of mold powder and molten metal for continuous casting | |
| JP7464865B2 (en) | Mold powder and method for continuous casting of steel using same | |
| JPH03210950A (en) | Powder for continuous casting |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101219 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130120 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171219 |