RU1838037C - Способ обработки металла газом - Google Patents

Abstract

Использование: в металлургии при разливке металла в металлургические емкости с подачей инертного или нейтрального газа в струю металла через полый стопор стале- разливочного ковша под избыточным давлением . Сущность изобретени : способ включает подачу газа в период разливки под избыточным давлением, равным избыточному давлению металла в струе, под действием которого происходит истечение жидкого металла из сталеразливочного ковша. При этом при разливке металла с использованием экзотермических материалов дл  утеплени  металла в металлургической емкости на последних стади х разливки подачу газа прекращают сразу после присадки экзотермических материалов. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Description

(Л

С

Изобретение относитс  к области ме- аллургии, в частности к разливке металла в i металлургические емкости.

Цель изобретени  - повышение качест- i а металла и уменьшение расхода инертно- i о или нейтрального газа (аргона, азота, i ели , углекислого и др.) за счет нормиро- знной его подачи (в струю жидкого металла ри разливке) через полый стопор в опти- эльных количествах и повышени  стабиль- ости процесса воздействи  газа на металл струе и металлургической емкости.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что збыточное давление инертного или нейт- ального газа в период разливки поддержи- ают равным избыточному давлению металла в струе, под действием которого роисходит истечение жидкого металла из талеразливочного ковша. При этом при

разливке металла с чистым зеркалом или с применением инертных теплоизолирую- щих материалов подачу газа прекращают после окончани  разливки, а при использовании экзотермических смесей дл  утеплени  металла в металлургической емкости на последних стади х разливки подачу газа прекращают сразу после присадки экзотермических материалов.

Величина избыточного давлени  металла в струе, под действием которого происходит истечение жидкого металла из сталеразливочного ковша, в процессе разливки уменьшаетс  и зависит от массы жидкого металла и шлака в ковше и площади его основани  и определ етс  по известной формуле:

поме т Сшл гизб. ш

00

со

00

о

CJ XI

CJ

где Р изб. - избыточное давление металла в струе, под действием которого происходит его истечение из сталеразливочного ковша; Сме - масса жидкого металла в ковше; Сшл- масса жидкого шлака в ковше; S - площадь основани  сталеразливочного ковша.

Следовательно, избыточное давление инертного или нейтрального газа, вдуваемого через полый стопор в струю металла, по мере опорожнени  сталеразливочного ковша должно снижатьс  от первоначально установленной величины до минимальной, определ емой силой т жести, возникающей под действием массы металла и шлака, остающихс  в ковше после окончани  разливки в металлургическую емкость. При этом величина избыточного давлени  газа в процессе разливки в предполагаемом изобретении определ етс  тем, что превышение ее приводит к разбрызгиванию металла газом и ухудшению качества затвердевшего металла , а также к повышенному расходу газа. Подача же газа через полый стопор в струю под меньшим избыточным давлением, чем избыточное давление металла в струе, не обеспечивает достаточно эффективных защиту металла газом от окислени  и рафинирующего воздействи  на металл в металлургической емкости. Вместе с тем становитс  возможна частична  инжекци  воздуха из окружающей среды в металлургическую емкость и дополнительное загр знение затвердевающего металла неметаллическими включени ми.

Необходимо прекратить подачу газа при использовании экзотермических материалов дл  утеплени  металла в металлургической емкости на последних стади х разливки сразу после присадки экзотермических материалов, так как инертный или нейтральный газ, практически не вли   на качество металла, будет способствовать уменьшению количества кислорода, поступающего к экзотермическим материалам, и тем самым теплоизолирующей их способности , которой во многом определ етс  развитие дефектов усадочного происхождений при затвердевании металла в металлургической емкости.

Пример. Опыты проводили в промышленных услови х. По новому способу разлили свыше 20 плавок стали и сплавов марок ЭП678, 1ЮХ18М, Х12Н20Т2, 14Х17Н2, 12Х18НТОТ (разлиты на МПНЛЗ в кристаллизаторы кр.19, 300 и 530 мм), ХН65МВ, СВ.01Х23Н28МЗДЗТ, Х12МФ (разлиты в изложницы на слитки массой 0,5 и 1,1 т). Сталь, разлитую на МПНЛЗ и в изложницы дл  электродов массой t,1 т(Х12МФ), подвергали электрошлаковому и взкуумно-дуговому переплавам или одному из них. Слитки всех марок стали и сплавов, в т.ч. ВДП и ЭШП, передавали на ковку и прокатку.

Дл  вдувани  в струю металла аргона при разливке на МПНЛЗ или в изложницы сталеразливочные ковши 3 (см. фиг.1) емкостью от 2 до 10 т оборудовали полыми стопорами 2 и системой 1 подвода к ним

аргона. Стопор представл л собой полую металлическую трубу 8, футерованную с внешнего диаметра шамотными стопорными трубками 9, установленными на огнеупорной массе. В нижней части стопора

.располагалась огнеупорна  шамотна  пробка 10, навинченна  на коническую резьбу наконечника 11, крепление которого к металлической трубе 8 осуществл ли сваркой. Диаметры входного отверсти  наконечника

11 и пробки 10 были равны 10 и 7 мм, соответственно . Внутренний диаметр трубы 8- 35 мм, наружный - 50 мм.

v.

Реша  задачу об оптимальном количестве нейтрального газа, исходили из того, чтобы избыточное давление газа, вдуваемого в струю, было равно по величине избыточному давлению металла в струе, под действием которого происходит истечение жидкого

металла из сталеразливочного ковша.

Скорость уменьшени  избыточного давлени  газа, вдуваемого в струю, в процессе разливки определ етс  дл  каждого конкретного случа  по скорости выт гивани 

электродов на МПНЛЗ или по скорости разливки металла в изложницы, установленные в технологических инструкци х дл  соответствующих типоразмеров кристаллизаторов МПИЛЗ, изложниц, марок стали или сплаBOB , размеров рабочего объема сталеразли- вочиых ковшей.

Процесс обработки металла газом в струе ив металлургической емкости осуществл ли следующим образом. За 1-5 мин до

начала разливки через систему 1 (фиг.1) в

полый стопор 2 сталеразливочного ковша 3

подавали аргон под избыточным давлением

0 0,1-0,2 атм. 8 процессе выхода на заданную

скорость разливки металла через центровую А, сифонную проводку 5 в изложницы 7, установленные на поддоне 5, или непосредственно в кристаллизаторы МПНЛЗ избыточное давление газа плавно увеличивали

до максимальной величины, равной отношению массы жидкого металла и шлака в ковше к площади его основани . Например, дл  плавки массой 1,4 т (масса металле плюс масса шлака) при емкости ковша 1.8 т мак-. симальна  величина избыточного давлени 

г зза принималась равной атм , дл  6000 кг

7249,64 см 12 т-до

. 1400,0 кг

0,52

2723,33 cvT ковша емкостью 6 т .- до

- 0,83 атм, дл  ковша емкостью

12000кг

1 атм,

11958,48 см

В дальнейшем по ходу разливки давление аргона уменьшали со скоростью, определ емой массовой скоростью разливки металла. Например, при разливке стали |«арки 110Х18М на МПНЛЗ в кристаллиза- тэр 190 мм из ковша емкостью 1800 кг(мас- са плавки - 1400 кг) масса электрода составила 1200 кг, тела 1090 кг и прибыльной части 110 кг, врем  отливки тела элек- тэода 10 мин, прибыльной части 2,5 мин. Следовательно, средн   массова  скорость разливки составл ла: тела электрода 109 кг/мин, прибыльной части 44 кг/мин. Отсюда скорость понижени  избыточного газа, вдуваемого в струю; составл ла 0,04 агм/мин при отливке тела электрода и 0,016 атм/мин при отливке прибыльной его ч зсти..Обычные плавки исследованных марок стали разливали по способу-прототипу с вдуванием арго.на через полый стопор под посто нным избыточным давлением, равным дл  всех типоразмеров ковшей 1 атм (расход - 0,3 м /мин). В результате нормированной подачи средний расход газа измен лс  в пределах от 0,05 до 0,1 м /мин, т.е. уиеньшилс  в 3 и более раза. Кроме того, испытали вариант разливки, в котором избыточное давление в начале и в ходе разлив- кл было на 30% меньше, чем избыточное давление металла в струе.

Установили, что скорость возгорани  экзотермических материалов в атмосфере инертного газа заметно уменьшаетс , поэ- . т эму при разливке металла с их присадкой рп  утеплени  жидкого металла в прибыль- ой части электродов МПНЛЗ или слитков окончани  разливки подачу аргона пре- кэащали сразу после присадки экзотермических материалов (110Х18М, Х12Н20Т2).

Качество металла оценивали по загр зненности неметаллическими включени ми, с эдержанию газов, степени ликвации химических элементов по сечению литых электродов и выходу годного. Результаты исследований приведены в табл. 1,2 и на фиг.2 (а - по предлагаемому способу, б - по способу-прототипу; цифры - рассто ние, мм, от верхнего кра  электрода). I Содержание газов и загр зненность стали исследованных марок, разлитых по способу-прототипу, заметно выше, чем разлитых предлагаемым способом (табл.1): в

подусадочной зоне литого электрода стали марки 110Х18М, разлитой по способу-прототипу , обнаружено большое количество крупных (размером до 200 мкм) глобулей 5 силикатов и довольно много одиночных кристаллов размером до 10-15 мкм. В опытном металле крупные глобули шлаковых включений отсутствовали и значительно меньше (в 3,5 раза) вы влено мелких глобулей разме0 ром до 20,0 мкм и одиночных оксидных включений. В металле, разлитом по предлагаемому способу, в 1,5 раза уменьшилось содержание кислорода, на 7 единиц в третьем знаке после зап той - содержание азота

5 ив среднем с 2,0 до 1,4 см /100 г - содержание водорода по сравнению с металлом, разлитым по способу-прототипу.

В опытном металле заметно уменьшилась ликвидаци  химических элементов по

0 высоте и сечению слитков и электродов МПНЛЗ. Так на фиг.2 приведена величина ликвации Mn, Si, P и S по высоте и сечению литых электродов из стали марки 110Х18М, разлитой по технологии предлагаемого спо5 соба и прототипа. Видно, что величина ликвации указанных элементов по высоте и . сечению опытного электрода практически не измен етс  и заметно меньше, чем аналогична  дл  электрода, отлитого по спосо0 бу прототипа.

Выход годного опытного металла оценили на. тех стади х передела, на которых находились плавки к насто щему времени. Результаты оценки приведены в табл.2.

5 Сравнение их позвол ет сделать вывод о том, что при разливке стали по предлагаемому способу существенно повышаетс  технологическа  пластичность стали: уменьшаетс  образование дефектов при

0 ковке и прокатке металла, отсутствует брак по дефектам поверхности и макроструктуры и соответственно сокращаетс  расход на производство металлопродукции, - по сравнению с прототипом.

Claims (2)

1. Способ обработки металла газом, включающий разливку металла в металлургическую емкость и подачу инертного или нейтрального газа в струю металла через

0 полый стопор еталеразливочного ковша под избыточным давлением до начала разливки и прекращение подачи газа в конце разливки , отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества металла и уменьшени 

5 расхода газа, избыточное давление газа в период разливки поддерживают равным избыточному давлению металла в струе, под действием которого происходит истечение жидкого металла из сталеразливочного ковша .

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что при разливке металла с использованием экзотермических материалов дл  утеплени  металла в металлургической емЗагр зненность неметаллическими включени ми и содержание газов в подусадочной зоне электродов МПНЛЗ кр.190 мм стали марки 110Х18М.

Расход металла на переделах .

кости на последних стади х разливки подачу газа прекращают сразу после присадки экзотермических материалов.

Таблица 1

Таблица 2

1838037

665

+ V% W HWJK «MX 0% e%

+il% «x

860

CM .

f«; + 7,0%+t%

м

л; { « %ex1

tfvffM-paa mt ifon kpjutu ф,л Фнг. 2