CN108927502A

CN108927502A - 一种离心铸造用低熔点保护渣

Info

Publication number: CN108927502A
Application number: CN201810684784.2A
Authority: CN
Inventors: 许宏飞; 李栋; 冯琪; 嵇春雷; 杨志; 毛凯田
Original assignee: Shanghai Zhuoran Engineering Ltd By Share Ltd; ZUORAN (JINGJIANG) EQUIPMENT MANUFACTURE CO Ltd
Current assignee: Shanghai Zhuoran Engineering Ltd By Share Ltd; ZUORAN (JINGJIANG) EQUIPMENT MANUFACTURE CO Ltd
Priority date: 2018-06-28
Filing date: 2018-06-28
Publication date: 2018-12-04

Abstract

本发明提供了一种应用于双金属铸钢管坯离心铸造的低熔点保护渣。该低熔点保护渣包括有石灰、石英、铝矾土和萤石，上述四种物料的重量百分比分别为25‑30%、20‑25%、15‑20%和35‑45%，碱度为1.1‑1.3；该低熔点保护渣还包括有偏硅酸钠，其重量为上述四种物料重量的50‑100%，熔点在1150‑1200℃左右。所述保护渣还包括有硼砂，硼砂的重量为上述五种材料总重的10‑15%，熔点在1050‑1100℃左右。低熔点保护渣的使用可以纯净金属液，使得双金属管坯的内外层交界面纯净，无夹渣，为内外层的成分控制提供了条件，扩大了工艺参数的选择范围，为双金属管坯的离心铸造提供了便利。

Description

一种离心铸造用低熔点保护渣

技术领域

本发明应用于离心铸造领域，该保护渣尤其适用于双金属铸钢管坯的离心铸造。

背景技术

离心铸造适用于管状件或筒状件的生产，而离心铸造双金属管坯早在上世纪中叶便在苏联开始研发。到目前为止，还难于产业化生产，其中一个主要原因是管坯内层成分难于控制。管坯外层浇铸之后，若过早浇注内层金属液，则外层熔合过多，内层成分不易控制，若浇注稍晚，则在内外层交界面上易产生夹渣。对于内层成分控制不严或交界面存在夹渣不影响使用的双金属管坯而言，离心铸造是最佳工艺选择。

但对于双金属无缝钢管而言，采用双金属离心管坯经过挤压或热轧加工是一个不错的工艺路线。新兴铸管股份有限公司经过多年的研发，申请了多项专利，在这方面已经走在了国内同行业的前列。对于双金属挤压管坯或热轧原料坯而言，不仅需要内层成分控制良好，也要求内层结合面上不允许存在夹渣。为解决该问题，需要研发一种可以吸附金属液内夹杂物的低熔点保护渣。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种低熔点保护渣，能够吸附金属液中的夹杂物，尤其在双金属铸钢管坯的内层金属液浇注时仍保持液态，避免内外层交界面产生夹渣。

本发明所采用的技术方案是：

低熔点保护渣包括有石灰、石英、铝矾土和萤石，上述四种物料的重量百分比分别为25-30%、20-25%、15-20%和35-45%，碱度为1.1-1.3；该低熔点保护渣还包括有偏硅酸钠，其重量为上述四种物料重量的50-100%，该低熔点保护渣的熔点在1150-1200℃左右。

为进一步降低保护渣的熔点，所述保护渣还包括有硼砂，硼砂的重量为上述五种材料总重的10-15%，该低熔点保护渣的熔点在1050-1100℃左右。

本发明的有益效果是：低熔点保护渣的使用可以纯净金属液，离心管坯内夹杂物含量不高于1.0级，还可以使得双金属管坯的内外层交界面纯净，无夹渣，为内外层的成分控制提供了条件，扩大了工艺参数的选择范围，为双金属管坯的离心铸造提供了便利。

附图说明

无。

具体实施方式

实施例1：16Mn/Cr15双金属耐磨管。

该双金属耐磨管为混凝土输送管，外层采用16Mn，要求具有焊接性能，内层采用Cr15具有抗磨性能，同时外层16Mn需要耐压，具有良好的安全保压性能。双金属耐磨管总厚不超过22mm，外层不超过13mm，内层约9mm。

双金属耐磨管尺寸：Φ222（外径）×Φ196（中径）×Φ178（内径）×2000（长度）。

内外层成分要求：

C

Si

Mn

P

S

Cr

16Mn

0.13-0.19

0.20-0.60

1.20-1.60

≤0.030

≤0.30

Cr15

1.5～2.2

≤1.0

0.5-1.5

≤0.035

≤0.030

11.0-14.0

可见，如果Cr15过熔外层16Mn，将Si、Mn、P、S可成分调整一致，没有影响外，则Cr15中的C和Cr含量会降低。

管模规格：DN230×2204。

外层金属液浇注重量：145-152kg。

内层金属液浇注重量：70-80kg。

浇注方案：采用惰性气体保护，钢渣混合浇注，内外层金属液两端浇注的工艺方案。这里所述的渣便是低熔点保护渣。所述低熔点保护渣是指保护渣的熔点远低于金属熔点，一般情况下要低于金属熔点不少于100℃。

外层16Mn浇注时钢渣混合浇注，熔化成液态的低熔点保护渣在离心力的作用下上浮到外层管坯的内表面，在液态保护渣上浮的过程中，可以吸附16Mn金属液中的夹杂物，随保护渣一起实现钢渣分离，从而起到净化金属液的作用。

16Mn的熔点约为1510-1520℃，Cr15的浇注温度一般约为1450-1500℃，可见16Mn凝固后，Cr15不能将其熔化，所以两者熔合的条件是在16Mn的熔点温度浇注，提高Cr15的浇注温度。可以通过Cr15冶炼时控制其C、Cr在上限的方法适当控制与16Mn的较大熔合量。也就是说保护渣的熔点不得高于1500℃，最好控制在1300℃以下，防止管模两端散热快，保护渣凝固，以利于双金属管内外层成分和夹渣的控制。

本实施例采用的低熔点保护渣包括有石灰、石英、铝矾土和萤石，其重量百分比分别为： 25-30%、20-25%、15-20%、35-45%，碱度为1.1-1.3，还包括有偏硅酸钠，其重量为上述四种物料重量的50-70%。为保证保护渣的使用效果和质量的稳定，石灰最好采用CaO含量在85%以上的石灰，石英最好采用SiO₂含量在92%以上的石英，铝矾土最好采用Al₂O₃含量在80%以上的铝矾土，萤石最好采用一级萤石。

将石灰、石英、铝矾土、萤石、偏硅酸钠等原料按照上述配比配制混合均匀后，经过1100℃以上煅烧，冷却后粉碎成颗粒状。使用前250℃以上烘烤不少于2小时。该保护渣熔点在1150-1200℃左右，熔化后，几乎可以吸附钢液中所有的氧化物夹杂物，可以起到精炼金属液的作用。

16Mn金属液出钢时，将约为金属液重量1-2%的保护渣加入包底，出钢温度约为1600-1640℃，高温金属液迅速将低熔点保护渣熔化，熔化的保护渣与冲入包内的金属液搅拌，并逐渐上浮在金属液的表面，起到吸附夹杂物纯净金属液的作用。金属液静置时，撒入聚渣剂扒渣，扒渣干净后，在金属液面上撒入约为金属液重量的1%的保护渣覆盖，吊到浇注工位。

16Mn浇注时，采用钢渣混合浇注，保护渣与16Mn金属液一起从管模的一端浇注进高速旋转的金属管模内，保护渣被高温金属液熔化，液态保护渣在离心力作用下上浮的过程中再次净化金属液。

金属管模外喷水冷却或空冷，16Mn金属液在管模内逐渐冷却凝固，当16Mn的内表面温度达到其熔点温度时，此时保护渣全部处于液态，迅速从管模的另一端浇注内层Cr15金属液，液态保护渣在离心力的作用下，通过Cr15金属液上浮到内层的内表面，净化Cr15金属液。

该低熔点保护渣的使用，使得16Mn/ Cr15双金属耐磨管内外层成分控制良好，成品双金属耐磨管内外层成分见下表，同时内外层交界面纯净，无夹渣。

	C	Si	Mn	P	S	Cr
							16Mn	0.176	0.238	1.1	0.024	0.021	0.251
Cr15	1.73	0.502	0.907	0.033	0.019	10.25

依据GB/T 10561-2005/ISO4967:1998夹杂物评级标准（没有铸件夹杂物评级标准），双金属耐磨管内外层夹杂物含量（A硫化物、B氧化铝类、C硅酸盐类、D球状氧化物类、DS单颗粒球状类）均小于1.0级。

实施例2: 高铬铸铁/ 16Mn双金属耐磨辊。

双金属耐磨辊外层采用高铬铸铁，充分利用其良好的耐磨性，内层采用16Mn是利用其良好的焊接性能，便于耐磨辊的装配。

双金属耐磨辊尺寸：Φ246（外径）×Φ190（中径）×Φ150（内径）×1245（长度）。

内外层成分要求：

C

Si

Mn

P

S

Cr

16Mn

0.13-0.19

0.20-0.60

1.20-1.60

≤0.030

≤0.30

高铬铸铁

2.3～3.0

≤1.0

0.5-1.5

≤0.035

≤0.030

23.0-28.0

管模规格：DN255×1270。

外层金属液浇注重量：185-192kg。

内层金属液浇注重量：104-110 kg。

浇注方案：为了保证双金属耐磨辊的内在质量，采用惰性气体保护，钢渣混合浇注，内外层金属液两端浇注的工艺方案。这里所述的渣便是低熔点保护渣。

外层高铬铸铁金属液浇注时钢渣混合浇注，熔化成液态的低熔点保护渣在离心力的作用下上浮到外层管坯的内表面，在液态保护渣上浮的过程中，可以吸附高铬铸铁金属液中的夹杂物，随保护渣一起实现钢渣分离，从而起到净化金属液的作用。

高铬铸铁的熔点约为1300-1350℃，16Mn的浇注温度约为1580-1620℃，为减小外层高铬铸铁的熔合量，内层16Mn浇注时，需要外层管坯的内表面降低到其熔点以下50-100℃，也就是说保护渣的熔点最好不高于1100℃。否则，管模两端的保护渣在内层16Mn浇注时会产生凝固，在内外层交界面形成夹渣。如果采用提高外层管坯内表面温度的办法防止产生夹渣，则外层高铬铸铁熔合量增加，使得内层16Mn金属液增碳、增铬，从而使得内层管坯不具有焊接性能。

本实施例采用的低熔点保护渣包括有石灰、石英、铝矾土和萤石，其重量百分比分别为： 25-30%、20-25%、15-20%、35-45%，碱度为1.1-1.3，还包括有偏硅酸钠，其重量为上述四种物料重量的50-100%，还包括有硼砂，其重量为上述五种材料总重的10-15%。为保证保护渣的使用效果和质量的稳定，石灰最好采用CaO含量在85%以上的石灰，石英最好采用SiO₂含量在92%以上的石英，铝矾土最好采用Al₂O₃含量在80%以上的铝矾土，萤石最好采用一级萤石。

将石灰、石英、铝矾土、萤石、偏硅酸钠等原料按照上述配比配制混合均匀后，经过1100℃以上煅烧，冷却后粉碎成颗粒状。使用前按照上述配比加入硼砂，混合均匀，250℃以上烘烤不少于2小时。该保护渣熔点在1050-1100℃左右，熔化后，几乎可以吸附钢液中所有的氧化物夹杂物，可以起到精炼金属液的作用。

高铬铸铁金属液出钢时，将约为金属液重量1-2%的保护渣加入包底，出钢温度约为1500-1550℃，高温金属液迅速将低熔点保护渣熔化，熔化的保护渣与冲入包内的金属液搅拌，并逐渐上浮在金属液的表面，起到吸附夹杂物纯净金属液的作用。金属液静置时，撒入聚渣剂扒渣，扒渣干净后，在金属液面上撒入约为金属液重量的1%的保护渣覆盖，吊到浇注工位。

浇注时，采用钢渣混合浇注，保护渣与高铬铸铁金属液一起从管模的一端浇注进高速旋转的金属管模内，保护渣被高温金属液熔化，液态保护渣在离心力作用下上浮的过程中再次净化金属液。

金属管模外喷水冷却或空冷，高铬铸铁金属液在管模内逐渐冷却凝固，当高铬铸铁的内表面温度达到其熔点以下50-100℃，此时保护渣还处于液态，迅速从管模的另一端浇注内层16Mn金属液，液态保护渣在离心力的作用下，通过16Mn金属液上浮到内层的内表面，净化16Mn金属液。

液态保护渣除了可以净化金属液外，其最大贡献在于纯净内外层交界面。在内层16Mn金属液浇注前，高铬铸铁冷却的过程中，液态保护渣覆盖高铬铸铁金属液表面，防止高铬铸铁金属液氧化，与惰性气体一起起到隔绝空气净化交界面的功能，为双金属的冶金复合起到关键作用。

通常情况下，金属液中的夹杂物或夹渣熔点较高，当高铬铸铁尚没有凝固时，已经成为固态，这些固态夹杂物或夹渣如果分布于高铬铸铁凝固的树枝晶之间，则无法上浮去除，在双金属交界面形成夹渣。如果过度熔合高铬铸铁树枝晶，虽然可以去除夹渣，但内层16Mn的成分必然超标，尤其是C、Cr的提高，使得内层不具备焊接性能。

该低熔点保护渣的使用，使得高铬铸铁/ 16Mn双金属耐磨辊熔合减小，保证了内层16Mn的成分，成品双金属耐磨辊内外层成分见下表。同时内外层交界面纯净，无夹渣，延长了双金属耐磨辊的使用寿命。

	C	Si	Mn	P	S	Cr
							高铬铸铁	2.48	0.42	0.78	0.026	0.021	25.34
16Mn	0.145	0.360	1.46	0.024	0.019	0.12

依据GB/T 10561-2005/ISO4967:1998夹杂物评级标准（没有铸件夹杂物评级标准），双金属耐磨辊内外层夹杂物含量（A硫化物、B氧化铝类、C硅酸盐类、D球状氧化物类、DS单颗粒球状类）均小于1.0级。

Claims

1.一种离心铸造用低熔点保护渣，包括有石灰、石英、铝矾土和萤石，其特征在于：上述四种物料的重量百分比分别为 25-30%、20-25%、15-20%和35-45%，碱度为1.1-1.3；所述低熔点保护渣还包括有偏硅酸钠，其重量为上述四种物料重量的50-100%。

2.根据权利要求1所述的一种离心铸造用低熔点保护渣，其特征在于：所述低熔点保护渣还包括有硼砂，所述硼砂的重量为上述五种材料总重的10-15%。