SU1089137A1 - Шлакообразующа смесь дл обработки чугуна рабочего сло двухслойных прокатных валков - Google Patents

Abstract

ШЛАКООБРАЗУЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЧУГУНА РАБОЧЕГО СЛОЯ ДВУХСЛОЙНЫХ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ, содержаща  кальцинированную соду и окислы железа, отличающа с  тем, что, с целью повышени  рафинирующей способности шлакообразук цей смеси по отношению к сере, снюсени  брака валков и улучшени  механических свойств чу- Гуна, она дополнительно содержит плавленный трехкальциевый борат при следующем соотношении компонентов, мас.%: Плавленный трехкальциевый борат55-70 Кальцинированна  сода 15-25 Окислы железа15-20

Description

:Ад Изобретение относитс  к .металлургии , в частности к шлакообразующим смес м, и предназначено дл  обработ ки чугуна рабочего сло  двухслойных валков, выплавл емого в мартеновской или пламенной печах, Известна шлакообразующа  смесь .дл обработки чугуна, котора  дл  снижеки  температуры плавлени  смеси, повышени  ее рафинирующей способности по отношению к сере, фосфору и неметаллическим включени м, повьшени  механических свойств чугуна и снижени  расхода легирующих элементов дополнительно содержит борат кальци  и окись железа при следукщем соотношении компонентов, мас,%:Борат кальци 35-45 . Криолит25-35 Кальцинированна  сода. : 10-20 Окись железа10-20 у Недостатком данной шлакообр зующей смеси  вл етс  то, что ее примен ние при обработке металла в мартенов кой или пламенной печах без предвари тельного ее расплавлени  нецелесообразно из-за выдувани  бората кальци  воздухом, подаваемым в печь, а грану л ци  его затруднена и требует до ,полнительных затрат. Уменьшение соде жани  в смеси бората кальци  снижав содержание В и Са в металле, что отражаетс  на механических свойствах чугуна. Данна  смесь эффективна при обработке указанного расплава в ковше, так как она довольно хорошо рафинирует металл и способствует более равномерному насыщению металла легирующими элементами по всему объе му ковша из-за низкой температуры плавлени  (). Однако данна  смесь при расплавлении вццел ет значительное количество фтора в атмосферу из-за наличи  в ней криолита, кроме того, она пылит, так как борат кальци  имеет температуру плавлени  1050 С, мелкую фракцию и малый удель ный вес - не сразу расплавл етс  и т самым выноситс  потоками теплого воз духа наружу. Пьтевыделение засор ет атмосферу цеха. Наиболее близкой к предлагаемой  вл етс  шлакообразующа  смесь дл  рафинировани  чугуна 2j , котора  с целью снижени  в чугуне вредных примесей и неметаллических включений , улучшени  механических свойств чугуна, дополнительно содержит окислы железа при следующем соотношении компонентов , мае. %: Диатолитовый концентрат , 60-80 Кальцинированна  сода10-30 Окислы железа 10-30 К недостаткам известной шлакообразующей смеси относ тс  низка  модифицирующа  способность по отноше ию к сере, повьиненный расход никел . Кроме того, применение известной смеси не может обеспечить необходимые механические свойства и снижение брака валков, исполнени  ЛПХНд-62 при минимальном содержании никел  (2,452 ,55%) по i:Y-14-2-158-74 4To требует при производстве двухслойных ралков.. Заданн:а  твердость валков обеспечиваетс  при увеличении содержани  никел  до 2,95-3,02% Указанные недостатки обусловлены тем, что обработка чугуна рабочего сло  двухслойных валков в мартеновской или пламенной печах известной ишакообразующей смесью затруднительна, так как загружаетс  шлакообраззтоща  смесь в печь в количестве 1% к весу.металла в пылевидном состо нии.Пылевидна  нерасплавленна  часть шлакообразующей смеси через щели выдуваетс  в отвод щие каналы (борова) печи. К пылевидным относитс  датолитовый концентрат с температурой плавлени  1240 С и кальцинированна  сода с температурой плавлени  , но сода из-за небольшой температуры плав- . лени  расплавл етс  очень быстро и почти не еьщуваетс . Вынос части датолитового концентрата влечет за собой снижение его в составе смеси и тем самым уменьшаетс  содержание бора в расплавленном чугуне , что сказываетс  на величине показателей механических свойств чугуна (предел прочности при разрыве составл ет 255 МПа. предел прочности при изгибе 370 МПа, твердость 62HS).Данные получены при содержании никел  в чугуне 2,72-2,75%. При введении известной пшакообразующей смеси на дно ковша и вьтуске металла в него, известна  смесь начинает пылить из-за малого удельного веса и содержани  в ней мелкой фракции, что засор ет атмосферу цеха. Кроме того, шлак не успевает сформироватьс  за врем  3 выпуска металла из печи в ковш (2,02 ,5 мин), так как его температура плавлени  900 С, в результате чего ухудшаетс  рафинирующа  и модифицирующа  способность его. Позже сформированный шлак, наход щийс  на поверхности зеркала металла ковша, нас щает только верхние его слои бором, а более глубокие остаютс  менее насьщенными , Неравномерность химического соста ва обработанного известной шлакообразующей смесью чугуна в валке приводит к снижению его прочностных свойств и к повьщ1ению брака по волос видньй трещинам и выкрошкам (26,216 ,1% соответственно). Таким образом , применение известной смеси как в мартеновской, так ив пламенной печах нецелесообразно из-за уноса части датолитового концентрата Целесообразно примен ть известную смесь в электрических или индукционных печах. Обработка смесью металла ковше также нецелесообразна из-за пылевыделени , неравномерности химического состава по бору в объеме , ковша. Цель изобретени  - повьш1ение рафи нирующей способности шлакообразук цей смеси по отношению к сере, снижение брака валков и улучшение механических свойств чугуна. Поставленна  цель достигаетс  тем что шлакообразукща  смесь дл  об- , работки чугуна рабочего сло  двухслойных прокатньпс валков, содержаща  кальцинированную соду и окислы железа, дополнительно содержит плавленный трехкальциевый борат при следукнцем соотношении компонентов, мас.%: Плавленньй трехкальциевый борат 55-70 Кальцинированна  сода , 15-25 Окислы железа15-20 Плавленный трехкальциевый борат Са(ВОз)2 это материал, который получают из бедных боратовых руд путем термохимического разложени  сопут ствующих гипсов с получением серной кислоты и продукта дл  борных удобр В ний, и имеет, следующий состав, мас.%: B20-J 22-25, СаО 35-45 MgO 10-18,-. SiO 12-20, FeO 2,5-4,0; Ре20з 3,0-6. Плавленный трехкальциевый борат  вл етс  аморфньгм веществом с высоко 37 внутренней энергией, что и обуславливает его активность в смес х. Снижаетс  расход энергии при плавке шихтовых материалов на величину фазового перехода кристалламорфное вещество, равную 80 ккал на 1 кг плавленного трехкальциевого бората. Присутствие кремнезема в предлагаемой шлакообразукмцей смеси в пределах 12-20% обуславливает локализацию его св зи с кальцием и магнием, освобожда  св зи оксида бора, в результате чего повьш1аетс  его активность . Наличие избыточного количества СаС по отношению к у обеспечивает высокую активность СаО, что способствует протеканию реакции извлечени  серы из металла в шлак по реакции . а} шлак лет ылок Оксианирны бора ВС в металле, содержащем углерод, восстанавливаютс  по реакции . /BLef- COt. Z) Таким образом, бор переходит в металл, а углерод в виде окиси углерода выдел етс  в газовую фазу. Снижение содержани  серы и наличие бора в чугуне дл  рабочего сло  двухслойных валков обеспечивает измельчение пластинчатого графита и образование графита компактной формы, что приводит к значительному повышению прочности чугуна и снижению брака валков по волосовидным трещинам и выкрошкам , Плавленный трехкальциевый борат  вл етс  твердым не пылевидным материалом с температурой плавлени  1360-1400 С. Содержание предлагаемой йлакообразун цей смеси кальцинированной соды в количестве 15-25% повьш1ает жидкоподвижность шлака, спбсобствует десульфурации и повышению механических свойств металла. Кроме того, оксид натри  уменьшает в зкость шлаковой смеси, обеспечива  повышение скорости реакций обмена между спо т1 металла и шлака. Содержание в предлагаемой пшакообразующей смеси окислов железа в количестве 15-20% способствует понижению в зкости шлакообразующих смесей, а также печных шлаков, обеспечива  выход серы из металла в газовую фазу по реакции; 2/Fe20Wb,AaK f5Uet- /feO/ 502 Ввод плавленного трехкайьциевого бората в смесь осуществл етс  в виде гранул размером 5-7 мм. Пределы соде жани  компонентов предлагаемой шлако образунмцей смеси определены опытньм путем. Введение плавленного трехкаль циевого бората ниже нижнего и вьше верхнего пределов понижает твердость валков котора  по ТУ не должна быть ниже 62HS. При введении плавленного трехкальциевого бората менее 55 и бйлее 70% твердость чугуна резко падает (например, при содержании его 50 и 75% в предлагаемой шлакообразую щей смеси твердость составл ет; 61HS) Снижение твердости объ сн етс  тем, что при повышенном .содержании бора в чугуне более 0,03% прочность его воз растает за счет по влени  в структуре остаточного аустенита, поэтому твердость падает. При содержании бора менее 0,2% твердость металла снижаетс  из-за недостаточной микротвердости перлита. Дл  определени  рафинирующей способности , наличи  в валках, изготовленных из чугуна, обработанных пред- лагаемой шпакообразук цей смесью воло видных трещин и.выкрошек и механичес ких свойств чугуна были приготовлены шесть составов шлакообразующей смеси. Дл  обеспечени  сопоставительного анализа с известной шлакообразув цей смесью приготавливают состав с известным оптимальным соотношением ингредиентов. В табл.1 дана характеристика исследованных составов шлакообразую-щих смесей. Плавленный трехкальциевый борат примен ют в виде гранул размером 5-7 мм, окислы железа дроб т до кусков 8-12 мм, датолитовый концентрат и кальцинированную соду примен ют в порошкообразном состо нии. Каждую смесь приготавливают в смешивающих бегунах и загружают на подину . марте новской печи в количестве 1% от веса плавки и присыпают шихтой, предназначенной дл  отливки рабочего сло  двухслойных валков. После расплавлени  шихты и вьшуска металла в ковш отбирают технологические пробы дл  исследовани  физико-механических свойств и заливают рабочий слой двухслойньрс валков, из которого вырезают кольца дл  определени  твердости и предела прочности. Из технологических проб также вырезают образцы дл  определени  предела прочности при изгибе и разрыве, химического состава, неметаллических включений и твердости Чугуны полученные после обработки их шлакообразующими смес ми разных составов, имеют следующие характеристики по содержанию серы в металле (табл.2).. Каждое из приведенных в табл.2 . средних значений получают по результатам 8 плавок. Характеристики механических свойств чугуна, расплав которого обрабатывают шлакообразующими смес ми указанных составов даны в табл.3. В табл.4 дан химический состав чугуна, обработанньй известной и предлагаемой шлакообразующей смесью. Характеристика брака двухслойных валков исполнени  ЛПХНд-62 приведена в табл.5. Предлагаема  шлакообразующа  смесь в сравнении с известной обладает следующими преимуществами Содержание серы в обработанном чугуне снижено на 23% (было 0,078%, стало 0,060л). Механические свойства обработанного чугуна повьш1ены: предел прочности при разрыве на 10,0% (было 255 Ша, стало 280 МПа) J предел прочности при изгибе на 15% . (было 370 МПа, стало 426 МПа)j твердость на 8,5% (было 62Н S, стало 67Н S); содержание никел  в чугуне снижено на 0,024% или на 2,4 кг/т, брак валков по волосовидным трещинам в среднем снижен на 13,8% (было 26,2%, стало 12,4%), по выкрошки на 7,3% (было 16,1%, стало 8,8%) за счет большего содержани  в чугуне усвоенного бора (0,022-0,030%), который придает чугуну пластичность при высокой твердости, а также превращает графит из пластинчатой формы в компактную и тем самым предотвращает образование поверхностных мелких волосовидных трещин,а следовательно, выкрошек (выколов)Г 7 Экономический эффект от использовани  изобретени  на заводах по 10891378 производству прокатных валков составит 11 руб. на тонну чугуна. Т а б л и ц а V

55 60 65 70 50 75

25 22 20 15 25 15

20 10 15 15 25 10 Содержание серы 0,070 0,067 0,063 в чугуне, %

{б7 273 277 280 259 286

386 401 414 426° 374 433 65 66 69 67 61 61

15

15

70

Таблица 3

255

370 62 0,060, 0,072 0,059 0,078

1089137 Таблица 4

Claims (1)

1. ШЛАКООБРАЗУЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЧУГУНА РАБОЧЕГО СЛОЯ ДВУХСЛОЙНЫХ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ, содержащая кальцинированную соду и окислы железа, отличающаяся тем, что, с целью повышения рафинирующей способности шлакообразующей смеси по отношению к сере, снижения брака валков и улучшения механических свойств чу-» Гуна, она дополнительно содержит плавленный трехкальциевый борат при следующем соотношении компонентов, мае. %:

   Плавленный трехкальциевый борат Кальцинированная сода Окислы железа

   55-70

   15-25

   15-20

   35-45

   25-35

   10-20

   10-20 [1].