защитный материал для расплава меди, содержащей фосфор

Формула изобретения

ЗАЩИТНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ РАСПЛАВА МЕДИ, СОДЕРЖАЩЕЙ ФОСФОР, включающий технический углерод, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кристаллический графит при следующем соотношении компонентов, мас. % :

Кристаллический графит 10 - 45

Технический углерод Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, в частности к составу защитного материала для расплава меди, содержащей фосфор, и может быть использовано при литье в металлические кристаллизаторы скольжения.

Известно использование в качестве защитного материала для металлического расплава в кристаллизаторе гранулированного углеродного материла с размером частиц 50, смешанного с 0,5-5% гранулированного носителя.

Указанный материал предназначен для стабилизации слоя расплавленного шлака на поверхности расплавленной стали и не может быть использован при литье меди, содержащей фосфор, так как оно не обеспечивает требуемых смазочных свойств.

Известно, что при литье меди и медных сплавов в металлические кристаллизаторы скольжения широкое распространение в качестве защитного материла получила сажа (углерод технический), которая надежно защищает расплав от окисления.

Однако, в случае литья меди, содержащей фосфор, под сажей на поверхности слитков наблюдается образование поперечных надрывов и трещин. Кроме того, очень быстро после отливки 1-2 слитков длиной по 5 м происходит износ защитного хромового покрытия рабочих стенок кристаллизаторов. Эти отрицательные явления при применении сажи в качестве защитного материла при литье слитков из меди, содержащей фосфор, связаны с тем, что сажа имеет малую насыпную плотность (0,3-0,4 г/см³). Поэтому сажа нестабильно и неравномерно попадает в зазор между мениском расплава меди, содержащей фосфор, которая отличается повышенной жидкотекучестью, и стенками кристаллизатора.

Известно также использование в качестве защитного материала при отливке фосфористой меди чешуйчатого графита (графит кристаллический).

Однако, чешуйчатый графит обладает повышенной теплопроводностью по сравнению с сажей, что ведет к образованию грубой складчатости на поверхности медных слитков, а также к относительно быстрому износу защитного хромового покрытия кристаллизатора.

Использование органического жира при литье слитков меди с фосфором имеет также ряд существенных недостатков, особенно при полунепрерывном методе литья, когда процесс необходимо периодически прерывать. При открытой поверхности расплава в кристаллизаторе жир горит, что затруднят наблюдение за уровнем расплава, а его колебания сопровождаются образованием складчатости на поверхности слитков. В случае закрытия поверхности расплава колпаком и подачи под него защитного газа существенно увеличивается длина дефектных донных и головных частей слитков из-за трудности начала и окончания процесса литья, а также появляются складчатость на поверхности слитка из-за недостаточной теплоизолирующей способности.

Вследствие повышенной жидкотекучести, содержащей фосфор, по сравнению с чистой медью, при литье образуется уменьшенный зазор между мениском расплава и стенкой кристаллизатора, что предъявляет специальные требования к защитному материалу. Защитный материал должен обладать комплексом следующих свойств: иметь хорошую теплоизолирующую способность, создавать восстановительную атмосферу и не допускать проникновение кислорода в медный расплав, иметь хорошие смазывающие свойства и легко проникать в зазор между мениском расплава и стенкой кристаллизатора, быть технологичным при полунепрерывном способе литья.

Наиболее близким к заявляемому защитному материалу является материал, состоящий из углерода технического (сажа), который выбран в качестве прототипа.

Изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в увеличении выхода годного по литью за счет повышения качества поверхности слитков из меди, содержащей фосфор, при одновременном увеличении срока службы кристаллизатора.

Указанный технический результат достигается тем, что защитный материал, включающий углерод технический, дополнительно содержит графит кристаллический при следующем соотношении компонентов, мас. % :

Графит кристаллический 10-45

Углерод технический Остальное.

Введение в состав материала, содержащего углерод технический, 10-45 мас. % графита кристаллического, позволяет при одновременном сохранении теплоизолирующих свойств повысить смазочные свойства защитного материала, что способствует улучшению качества поверхности слитков из меди, содержащей фосфор, и повышению срока службы кристаллизатора. Графит кристаллический в виде тончайших чешуек легко проникает в зазор между мениском расплава и стенкой кристаллизатора при литье меди, содержащей фосфор, и, тем самым, выполняя роль смазки, снижает износ защитного хромового покрытия стенок кристаллизатора, что ведет к увеличению срока службы кристаллизатора.

Предлагаемый защитный материал за счет присутствия свободного углерода, который при высокой температуре на поверхности расплава вступает в реакцию с кислородом окружающей атмосферы и связывает его, защищает расплав от окисления.

Углерод технический (сажа), имея малую насыпную плотность (0,3-0,4 г/см³), а также за счет выделяющегося тепла при реакции 2С + О₂ = 2СО + Q, обеспечивает хорошую теплоизоляцию поверхности расплава в кристаллизаторе.

При содержании графита кристаллического ниже заявляемого нижнего предела теряется эффект его смазывающей способности, что приводит к ухудшению качества поверхности слитков и ускоренному износу защитного хромового покрытия на стенках кристаллизаторов.

При содержании графита кристаллического выше заявляемого предела ухудшаются теплоизолирующие свойства материала и из-за увеличения теплоотвода с поверхности расплава в кристаллизаторе на поверхности слитка образуются неслитины и волнистость.

Примеры предлагаемого защитного материла в сопоставлении с известными материалами приведены в таблице.

Срок службы кристаллизатора характеризуется количеством отлитых слитков до износа хромового покрытия.

Из приведенных в таблице данных следует, что выход годного по литью увеличился в 3 раза при одновременном значительном увеличении срока службы кристаллизатора.

Защитный материал приготавливается следующим образом.

В открытую емкость насыпается углерод технический марки П803 (ГОСТ 7885-86). В эту же емкость добавляется графит кристаллический литейный одной из марок ГЛ1, ГЛ2, ГЛ3 (ГОСТ 5279-74), после чего производится тщательное перемешивание (механическим или ручным способом) до получения однородного состава.

Таким образом, заявленный защитный материал обладает необходимым комплексом физико-химических свойств, обеспечивающих получение слитков из меди, содержащей фосфор, с высококачественной поверхностью при одновременном увеличении эксплуатационной стойкости кристаллизатора. (56) Германн Э. Непрерывное литье. М. : Гостехиздат, 1961.