Способ получения слитка

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКА, включающий перемешивание жидкой фазы сплава в процессе затвердевания путем погружения в прибыльную часть литейной формы огнеупорной трубы, из которой всасыванием и нагнетанием газа выталкивают сплав частотой 30150 раз в минуту, отличающийся тем, что, с целью повышения качества слитка преимущественно из низкоуглеродистых сталей за счет получения плотной бездефектной сердцевины и увеличения производительности процесса, перемешивание жидкой фазы начинают при 30%-ном снижении температуры перегрева центральной части слитка, но не ниже температуры ликвидус и заканчивают при падении уровня сплава в прибыльной час-, ти от 1/3 до 1/2 ее высоты. 2. Способ поп.1, отличающ и и с я тем, fTo перед началом пе (Л ремешивания зеркало прибыльной части слитка покрывают утеплителем с тепловыми потерями с поверхности металла 5-10 ккал/кг м.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (! 1) 4(51) В 22 D 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOIVlV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3605256/22-02 (22) 15.06.83 (46) 07.04.85. Бюл. 1(13 (72) И.А. Ефимов, Б.В. Платонов, В.Н. Сапко, О.Е. Молчанов и 3.В. Ткаченко (71) Череповецкий. ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени металлургический завод им. 50-летия СССР (53) 621.746.51(088.8) (56) 1. Проблемы стального слитка.

Труды III конференции по слитку. М., "Металлургия",- 1969, с. 126-130;

2. Авторское свидетельство СССР

В 372022, кл. В 22 D 7/12, 1971. (54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКА, включающий перемешивание жидкой фазы сплава в процессе затвердевания путем погружения в прйбыльную часть литейной формы огнеупорной трубы, из которой всасыванием и нагнетанием газа выталкивают сплав частотой 30150раз вминуту, о тлич аю— шийся тем, что, с целью повышения качества слитка преимущественно из низкоуглеродистых сталей за счет получения плотной бездефектной сердцевины и увеличения производительности процесса, перемешивание жидкой фазы начинают при ЗОХ-ном снижении температуры перегрева центральной части слитка, но не ниже температуры ликвидус и заканчивают при падении уровня сплава в прибыльной час-. ти от 1/3 до 1/2 ее высоты.

2. Способ по п.1 о т л и ч а юшийся тем, что перед началом перемешивания зеркало прибыльной части слитка покрывают утеплителем с тепловыми потерями с поверхности металла 5-10 ккал/кг м .

4 11

Изобретение относится к металлургии и может быть применено при получении стальных слитков, отливаемых в изложницах.

Известна заливка металла в изложницы из сталеразливочного ковша кос. торая происходит последов тельно, т.е. заливают одну изложницу за другой с определенными интервалами во времени. Заливку металла в изложницу производят с определенным технологическим температурным перегревом, который исчезает по мере эатвердевания слитка. Для сохранения тепла в прибыли зеркало металла засыпают --; утеплителем. -Так слитки иэ ниэкоуглеродистых марок сталей, имеющие малый интервал кристаллизации (разница между температурой солидуса, когда металл находится уже в твердом состоянии, и температурой ликвидуса, когда металл еще в жидком состоянии, составляет 5-15 С), в процессе затвердевания склонны к транскристаллизации и поражаются межкристаллитными трещинами, расположенными по оси слитка. В процессе дальнейшей механической обработки слитков ковкой или прокаткой межкристаллитные трещины не завариваются (1).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ получения слитка, включающий перемешивание жидкой фазы сплава в процессе затвердевания путем погружения в прибыльную часть литейной формы огнеупорной трубы, иэ которой всасыванием, нагнетанием газа выталкивают сплав частотой 30-150 раз в минуту $2).

К недостаткам известного способа относятся невысокое качество металла и низкая производительность процесса.

Цель изобретения — повышение качества слитка преимущественно иэ низкоуглеродистых марок сталей эа счет получения плотной бездефектной сердцевины и увеличение производительности процесса.

Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу получения слитка, включающему перемешивание жидкой фазы сплава в процессе эатвердевания путем погружения в прибыльную часть литейной формы огнеупорной трубы, из которой всасыванием и на48697 гнетанием газа выталкивают сплав . частотой 30-150 раз в минуту,.перемешивание жидкой фазы начинают.при

307.-ном снижении температуры пере5 грева центральной части слитка, но не ниже температуры ликвидус и заканчивают при падении уровня сплава в прибыльной части от 1/3 до 1/2 ее высоты, 10 Перед началом перемешивания зеркало прибыльной части слитка покрывают утеплителем с тепловыми потерями с поверхности металла 5—

10 ккал/кг. м °

15 Способ осуществляют следующим образом.

Отливка слитков массой 13,1 т проводится путем подачи металла в изложницу сверху иэ сталеразливоч20 ного ковша емкостью 100 т. Состав раэливаемой стали, Ж: углерод до

0,01, кремний, марганец, алюминий до 3, сера 0,020, фосфор, медь, титан до 1.

25 Температура металла в изложнице после разливки 1550-.1590 С.

Время наполнения тела слитка

2-3 мин, время наполнения прибыли

1-1,5 мин.

Сразу после отливки опытных слитков зеркало металла в прибыли утепляют люнкеритом с тепловыми потерями с поверхности металла 5-10 ккал/кг.м .

Разливка металла производится их

35 сталеразливочного ковша через стопорную пару или шиберный затвор. После заполнения изложницы металлом зеркало металла в прибыли засыпают утеплителем с тепловыми потерями с поверх

40 ности металла 5-10 ккал/кг.м .к моменту начала вибрационной обработки.

Учитывая, что потери тепла в прибыли зависят от многих факторов, сайым важным для осуществления вибрации

45 .является сохранение поверхностных слоев металла в жидком виде, которое зависит от потери тепла с зеркала металла.

Использование утеплителя с .тепло50 ными потерями с поверхности металла в прибыли менее 5 ккал/кг-м нерационально, так как это требует дефицитных дорогостоящих материалов с низкой теплопроводностью и приводит к удо55 рожанию производства слитков. Использование утеплителей с тепловыми потерями более 10 ккал/кг м не обеспечивает продолжительную сохранность

1148697 Ф зеркала металла в жидком состоянии, затрудняет ввод огнеупорной трубы в полость прибыли, ухудшает тепловую работу прибыли слитка — подпитку тела слитка жидким металлом в процессе его затвердевания после вибрационной обработки.

Утепляющий материал имеет следующий состав, вес ° %:

Алюминиевый порошок

АВП

15-20

3-5

Лузга рисовая

Боксит

1 2-15

Шамотный порошок легковесный

40-45

5-7

10-13

Плавиковый шлат

Ферросилиций

Пример 1. Выдержка слитка

30 мин после разливки.

Падение тепла перегрева при принятых условиях составляет 27%, т.е. приблизительно на уровне принятого 55 нижнего предела.

Объем центральной зоны слитка, подвергаемый вибрации, ограничивает

Перед погружением в прибыль огне.упорную трубу подвергают нагреву .до 1100-1200ОC в газовой печи.

Опытные слитки подвергаются виб25 рационной обработке после различной выдержки от конца отливки, которая определяется при выборе зоны наиболее благоприятной для применения вибрации и составляет. период 30—

120 мин продолжительности кристаллизации слитка, при общей продолжительности кристаллизации тела слитка около 210 мин.

Технологическое время отстоя сос. тава с изложницами на комбинате послеЗ5 отливки последнего слитка массой

13,1 т составляет 90 мин, продолжительность разливки 45 мин.

В описании примеров условно принято, что тепло перегрева исчезает

40 по прямолинейному (пропорционально времени) закону, хотя в действительности тепло перегрева слиток теряет по более сложной закономерности.

Частота вибрации 60-110 колебаний .. в минуту при глубине погружения огнеупорной трубы до 500 мм высоты прибыли.

50 ся затвердевшей коркой толщинои

100-120 мм.

3а 30 мин, отстоя слитка уровень металла в прибыли понижается на

50-70 мм, т.е. на 1/8 часть прибыли.

Вибрационную обработку слитка осуществляют до падения уровня в прибыли ниже 1/3 ее высоты, но не ниже половины ее высоты, при этом по секундомеру определяют затраты времени, которые составляют в среднем 15 мин на один слиток..

Погружение и извлечение огнеупор- ной трубы в прибыпь при утеплении люнкеритом производится без затруд- нений. На зеркале металла настыпей и перехватов затвердевшего металла не наблюдается, эаметаливания огнеупорной трубы не происходит.

После прокатки оценка качества проката производится послиточно путем отбора проб и их травления для выявления макроструктуры..

Установлено, что качество обработанного слитка отвечает всем требованиям ГОСТа, металл осевой части плотный без межкристаллитных трещин и расслоя. Сравнительный слиток, произведенный по известному способу, поражен межкристаллитными трещинами.

Однако продолжительность вибрации

15 мнн на один слиток (при отливкеиз одной плавки 8 слйтков) следует признать неудовлетворительной, так как на виброобработку всей плавки требуется 120 мин. Это на 30 мин больше установленного технологического отстоя состава, что может привести к задержке разливки следующей плавки.

При определенных йроизводствен1 ных условиях приведенный вариант способа получения слитка может быть применен, так как отвечает требованиям по улучшению качества отливаемых заготовок.

Пример 2. Выдержка слитка

120 мин после разливки.

Данная выдержка превышает время отстоя состава со слитками на

30 мин. Такая выдержка слитка является максимальной, при которой тепло перегрева исчезает полностью и центральные объемы металла в слитке находятся при температуре ликвидуса..

Это еще не затвердевшая часть слитка и находится в жидком состоянии.

Для ее затвердевания необходимо иэ, 1148697 этого объема металла выделить скры.— тую теплоту эатвердевания °

Толщина затвердевшей корки эа

120 мин составляет 220 мм по периметру и вибрационному воздействию подвергается объем жидкой фазы диаметром около 200 мм.

За 120 мин отстоя уровень металла в прибыпи понижается на 250-270 мм, т.е. уже находится в пределах 1/3 — 1P

1/2 высоты прибыли, которые являются предельными для осуществления вибрационйой обработки слитка.

Вибрационную обработку слитка осуществляют до падения уровня в 15 прибыли точно до 1/2 ее высоты. Время, затраченное на обработку, составляет несколько больше минуты (80 с), чем больше продолжительность выдержки и, соответственно, потеря 20 тепла перегрева, тем меньше времени необходимо затратить на вибрационную обработку слитка.

Погружение и извлечение огнеупорной трубы в прибыль производится 25 без затруднений, затвердевания поверхностных слоев металла в прибыли не наблюдается, но поверх трубы и внутри трубы имеется металлический гарнисаж. Для осуществления вибропроцес- зц са слитка по данному варианту температуру предварительного разогрева огнеупорной трубы необходимо повышать .

Исследование макроструктуры на отобранных пробах от проката показы- 5 вает, что опытный металл дефектов не имеет и отвечает всем требованиям, предъявляемым к его качеству.

Металл сравнительного слитка но известному способу поражен межкристал- 4р литными трещинами.

Пример 3. Выдержка слитков после разливки 50 мин.

За время выдержки слитка 50 мин потеря тепла перегрева составляет 45 около 50Х.

Толщина затвердевшей корки по периметру составляет около 150 мм.

Объем центральной зоны слитка, подвергаемый вибрации, описывается 5О окружностью с условным диаметром 300мм.

За 50 мин отстоя уровень металла в прибыли понижается на 100-200 мм.

Вибрационную обработку осуществляют до падения уровня в прибыли 5 ниже 1/3 «е высоты, но не ниже 1/2 ее высоты, приблизительно 250 мм от уровня налива.

Продолжительность обработки одного слитка при этом не превышает

5 минут.

После вибрации и извлечения трубы из металла в верхней ее части, на уровне металла в прибыли, фиксируется малый металлический гарнисаж, который исчезает после вибрационной обработки второго слитка, т.е. после разогрева огнеупорной трубы металлом. Внутренняя часть трубы от гарнисажа чистая.

Вибрационной обработке подвергаются все слитки (8 шт.) одной плавки.

Время,.затраченное на виброобработку всех слитков, составляет

40 мин, что в сумме с временем выдержки (50 мин) соответствует технологическому времени отстоя состава со слитками — 90 мин °

Исследование качества металла показывает, что опытный металл отве1чает всем предъявленным: к нему требованиям, а металл сравнительного слитка, произведенным известным способом, частично поражен межкристаллитными трещинами.

Использование предлагаемого способа получения слитка с использованием вибрационной обработки жидкой фазы затвердевающего металла после определенной выдержки металла в изложнице обеспечит, особенно для слитков из низкоуглеродистой стали, по сравнению с существующими способами, получение плотной осевой части

:литка, что исключит. такие дефекты металла, как межкристаллитные трещины, усадочные раковины, расслой, и тем еамым увеличение выхода годного на 10-157.

Использование предлагаемого Способа с утеплителем, обеспечивающим указанные тепловые потери, обеспечивает продолжительное сохранение зеркала металла в прибыли в жидком состоянии, что дает возможность вводить в нрибыль и.выводить иэ прибыли одну и ту же огнеупорную трубу, т.е. многократно ее использовать, обеспечивая тем самым технологичность использования способа вибг рационной обработки слитков в производственных условиях (иснол ьзовать одну установку для обработки вибрацией всех разлитых слитков, последовательно один за другим, а не ставить на каждый слиток отлечьнун1 установку) .