Флюс для электрошлаковой обработки металлов и сплавов

О П И С А Н И Е i"i630925

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) ЗаЯвлено 10.05.77 (21) 2483791/22-02 (51) M.Kл.з C 21 C 5/54 с прикиединением ваявки— (23) Приоритет—

Государствеииый комитет ло делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 30.12.81. Бюллетень М 48 (53) УДК 669.046 (088.8) (45) Дата опубликования описания 30.12.81 (72) Авторы изобретения

Ю. В. Латаш, В. Н. Матях и А. E. Воронин (71) Заявитель

Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им. E. О. Патона (54) ФЛЮС ДЛЯ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ ОБРАБОТКИ

МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Изобретение относится к области специальной электрометаллурпии, в частности к электрошлаковому процессу — одному из способов улучшения качества слитков черных и цветных металлов и сплавов.

Известен флюс, получивший наименование АН-ШТ2, применяемый в качестве среды для нагрева металлических изделий под тер мообработку (1). Он содержит борный ангидрид, буру, фторцирконат калия и с 10 целью предотвращения окисления и обезуглероживания металла в него дополнительно введены углекислый л итий и углекислый калий при следующем соотношении компонентов, вес. /с . .углетсислый литий !5

7 — 9, углекислый калий 15 — 17, фторцирконат,калия 4 — 5, борный ангидрид 14 —,18, бура — остальное.

Но применить его в качестве флюса для способа электрошлакового спирально-литого наплавления также нельзя, та|к как рабочий интервал температур флюса АН-ШТ2 находится в пределах 800 †9 С, что является следствием его технологических свойств. Использаватлие флюса,в области температур более низких, чем указанная нижняя граница, нежелательно, так как при этом вязкость его повыптается до 30 — 50 П, что отрицательно сказывается IHB кинетике процессов растворения окислов с поверх- 30 ности формируемого слитка. При температурах, превышающих значетсие верхнего предела, флюс начинает разлагаться, хуже защ|ищает металл, может происходить разьединение поверхности слитка. Кроме того, удельная электропроводность данного флюса высока и достигает значений 10—

15 Ом . см . В случае лрименения его в электрошлаковом процессе возникает необходимость значительного лерерасхода электроэнергии и возможность перехода процесса в дуговой, что недопустимо.

Целью изобретения является расширение,рабочего интервала темлератур флюса, снижение его вязкости, температуры плавления, удельной электропроводности, адгезии к металлу и поверхностного натяжения в этом температурном, интервале.

Это достигается тем, что для потяжения вязкости и поверхностного натяжения флюса, следовательно, для улучшения смачивания и растекания его по поверхности наплавляемого слитка, из состава флюса исключается борный ангидрид, а фторцирконат калия заменяют на фторцирконат натрия при увеличении его содержания до 10—

12 вес. % при следующем соотношении компонентов, вес. %. углекислый литий 15 — 20, углекислый .калий 8 — 12, фторцирконат натрия 10 — 12, бура — остальное.

630925

Компоненты, ьес.

Флюс

L1ЯСО3

Ыа.ЕгР6 2Ча,В,О, К,СО.

20 1

27

67

63

8

2п

25 Физические свойства этих флюсов в сравнении с известным флюсом АНШТ2 приведены в табл. 2.

Таблица 2

При температуре 800 С

Рабочий интервал температур, С

Те м пература плавления, ОС поверхностное натяжение, м Дж/м" удельная электропроводность, Ом см

Флюс вязкость, П

АН-ШТ2

230

800 †9

760

209

210

1,9

2,0

1,8

700 — 1100

700 †11

700 †11

640

3

Снижение поверхностного натяжения флюса объясняется обогащением,рааплава фторцирконатным и комплексньвми анионами ZI.F„. - за счет бор кислородных анионов.

Электростатически слабые анионы ZrFqЯвытесняются на поверхность расплава и их связи с ионами прилегающих слоев основной массы расплава ослабевают, что вызывает понижение поверхностного натяжения и уменьшение адгезии флюса к металлу. Для снижения удельной электропроводности флюса содержание углекислого лития в шихтовочной смеси павы шают до 15=

20 вес. %, а угле.кислого калия уменьшают до 8 — 12 вес. %, оставляя постоянной их сум му — 23 — 32 вес. %, Снижение удельной электропроводности при этом объясняется нейтрализационным или полищелочным эффектом, заключающимся .в резком снижении электропровод,ности боратных стекол с образованием MBIKсимумоB на кр|ивых удельного со противления прои частичной замене одного, щелочного окисла другим при постоянной их сумме.

Это связа но с повышением плотности упаковки ионов, более плотным заполнением

По мимо преимуществ, заключающихся в превосходстве, физических свойств, флюсы прои опытных пла вках показали ряд лучших технологичеаких свойств: меньшую кислородопрон22 цаемость, лучпюую отделимость от слитка .после его астывания, неизменность химического состава и отсутствие токсичных выделений в процессе электрошлаковой обработки, металлов.

Хотя опытный флюс состава 2 и имеет температуру плавления и вязкость. несколько большую, чем у флюсов 1 и 3, но применение его в электрошлаковом процессе обеспечивает более качественное сплавление слоев металла друг с другом и меньший расход электроэнергии, что объясняется низкими значения ми удельной электропроводности и поверхностного натяжения его при температурах процссса.

Слитки бронзы и стали, выплавл"=:ï,Ib: под этими флюсами, характерт2зу.отея гладкой, псокислепной поверхность.о, пс требующе12 даже местной зачистки, металл имеет хорошие эксплуатационные сво IcT.:0. Шлак

38

50 пустот структуры расплава. Одновременно с этим подобное изменение хвмичеакого состава флюса снижает температуру плавления его и расширяет рабочий интервал температур, сохраняя способность интенсивно растворять сжислы железа, хрома, никеля, марганца, алюминия, образующиеся на поверхности слитка.

Для выплавки слитков бронзы

БрОФ4 — 0,25 и стали ШХ15 на установке электрошлакового спирально-литого наплавления были спользованы три состава флюса, приведенные в табл. 1, Таблица 1 сохраняет свои авойства в течение нескольиих плавок.

Формула изобретения

Флюс для электрошлаковой обработки металлов,и аплавов, содержащий буру, углекислый литий и углекислый, калий, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью уменьшения температуры плавления, вязкости, поверхностного;натяжения, электропроводности и расширения рабочего интервала температур, он дополнительно содержит фторцирконат натрия при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Углекислый литий 15 — 20

Углекислый калий 8 — 12

Фторцирконат натрия 10 — 12

Бура Остальное

Источник информации, принять2й во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 294863, кл, С 21 D 1/74, 1969.