способ производства слитков

Формула изобретения

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СЛИТКОВ, включающий установку вдоль вертикальной оси изложницы металлического стержня, заливку металла сверху и его выдержку для затвердевания, отличающийся тем, что, с целью повышения качества поверхности слитка и снижения энергозатрат при его последующем переделе, установку металлического стержня производят эксцентрично вертикальной оси изложницы, заливку металла ведут по оси изложницы, а по окончании заливки металлический стержень перемещают до совпадения с этой осью.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сталеплавильному производству, в частности к отливке слитков в изложницы.

Для ослабления недостатков, присущих способу разливки металла в изложницы, в частности таких, как дефекты макроструктуры в осевой зоне слитка и низкая температура посада в колодцы вследствие длительной выдержки в изложнице, практикуют ввод в изложницу перед началом разливки охлаждающих материалов или конструкций [1]

Известен, в частности, способ [2] при осуществлении которого в металл в процессе разливки вводят металлические порошки или дробь. Его реализация требует создания сложных устройств для дозировки и ввода упомянутых материалов.

Наиболее близким к изобретению, взятым в качестве прототипа техническим решением, является способ [3] который включает размещение по оси изложницы стержня охладителя, причем последний в процессе последующей разливки и кристаллизации должен расплавляться. Однако этот способ, позволяющий исключить необходимость в устройствах для дозировки и ввода, не обеспечивает в полной мере одновременного решения упомянутых выше задач, т.е. существенного сокращения длительности кристаллизации и улучшения структуры осевой части слитка.

Это обусловлено тем, что при вводе стержня с достаточно большой массой, требующейся для обеспечения существенного сокращения длительности затвердевания, не всегда происходит его полное расплавление, что отрицательно влияет на качество осевой части слитка. В первую очередь, отмеченное проявляется при разливке металла на нижнем пределе по температуре. Наоборот, если масса стержня устанавливается с учетом его полного расплавления, она оказывается недостаточной для необходимого воздействия на общую длительность кристаллизации. Кроме того, расположение стержня по оси изложницы, т.е. непосредственно в зоне, качество которой необходимо улучшить, требует смещения струи металла во время разливки в сторону от оси к одной из стенок изложницы. Это, как известно из металлургической практики, приводит к разрыву формирующейся корки металла и образованию поверхностных дефектов.

Целью изобретения является улучшение качества поверхности слитка и снижение энергозатрат при его последующем переделе.

Использование предлагаемого способа дает возможность одновременно решить две упомянутые выше задачи: улучшение качества поверхности слитка, с одной стороны, и снижение энергозатрат при его переделе за счет увеличения температуры посада слитка в колодцы, с другой. Указанная возможность обеспечивается следующим. Первоначально до начала отливки стержень охладитель размещают на оптимальном расстоянии от оси изложницы, которое составляет около 0,15-0,30 ее приведенного диаметра. Это, во-первых, позволяет располагать струю разливаемого из ковша металла строго по оси, что способствует улучшению качества поверхности слитка по трещинам, а в ряде случаев и по пленам. Во-вторых, что не менее важно, перенос стержня охладителя на указанное расстояние от оси позволяет увеличить на 10-50% его массу без опасения неполного растворения и образования дефектов макроструктуры типа усадочных пор. Это обусловлено тем, что в зоне, расположенной на расстоянии 0,15-0,30 приведенного диаметра от оси, наблюдается максимальное развитие конвективных потоков, благодаря чему скорость расплавления стержня резко (в 1,5-2,5 раза) увеличивается по сравнению со случаем его расположения по оси изложницы. В результате, как показывают эксперименты, по истечении примерно 0,005-0,08 общей длительности кристаллизации слитка диаметр нерасплавившегося стержня, находящегося в смещенном положении, становится меньше, чем при размещении его по оси изложницы. Поэтому к указанному моменту времени его без опасений можно перемещать до совмещения с осью изложницы, чем достигается положительное влияние охлаждения непосредственно на осевую зону слитка. Учитывая, что исходная масса стержня охладителя в предложенном способе может быть больше чем в известном, положительным следствием его использования является более равномерная и высокая скорость затвердевания слитка. Последнее обусловливает сокращение выдержки слитка в изложнице, ускорения его передачи к нагревательным колодцам, повышение температуры посада и соответственно уменьшение нагрева и расхода топлива.

Предлагаемый способ разливки слитков реализован следующим образом.

Для отливки стали 35ГС подготовили состав с уширенными кверху изложницами, оборудованными шамотными утеплителями. Масса слитка 11,7 т. Изложницы готовили по принятой технологии и смазывали кузбасс лаком. Размер изложниц в свету (сверху) 925 х 805 мм. После передачи состава в разливочный пролет на утеплителе размещали поперечные планки, на которые подвешивали металлические стержни круглой формы из стали 35ГС, масса стержня 0,35% от массы слитка. Расстояние от стержня до оси изложницы 160 мм, что составило 0,186 приведенного диаметра последней. Выпускной стакан разливочного ковша совмещали с осью изложницы, после чего осуществляли разливку, длительность которой 180 с. Зеркало металла в прибыли утепляли теплоизолирующей смесью (1,5 кг/т). Через промежуток времени длительностью до 3-5 мин после ее завершения стержень вручную с помощью специальной штанги перемещали до совпадения с осью изложницы.

Как показала последующая оценка качества проката из опытных слитков, а также слитков, отлитых известны способом, т.е. с размещением стержня охладителя по оси изложницы перед началом разливки, в первом случае брак проката по дефектам поверхности был в среднем в 2,42 раза ниже, в т.ч. в 2,76 и 1,73 раза ниже соответственно по трещинам и пленам. Несмотря на то, что масса стержня в опытном варианте была на 25% больше чем в сравнительном, в первом случае зафиксировано полное растворение стержня, а в сравнительном лишь частичное. В результате в металле указанных вариантов дефекты типа пористости составили 0,12 и 0,72% соответственно. Дендритная структура в первом случае была на 1-2 балла мельче, а степень химической неоднородности (по осевым пробам) на 15-36% отн. ниже.

При использовании предлагаемого способа температура посада слитков в колодцы была на 15-40^оС выше, чем при вводе охладителя по известному способу, что предопределило возможность сокращения длительности нагрева и расхода условного топлива на 5-14%

Предлагаемый способ производства слитков может быть реализован в любом сталеплавильном цехе, преимущественно с разливкой сверху.

Использование способа наиболее эффективно при отливке слитков большой массы: сортовых весом более 8 т и листовых более 11 т.

Способ позволяет по сравнению с известными способами улучшить качества поверхности слитка за счет снижения количества трещин и плен, измельчить структуру и повысить химическую однородность осевой части слитка, а также сократить длительность нагрева слитка в колодцах и расхода топлива.