SU1011330A1 - Способ отливки крупных слитков и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ ОТЛИВКИ КРУПНЫХ СЛИТКОВ, включсиощнй заполнение металлом полости надставки, подачу реагентов в полость кристаллизатора под давлением большим, чем давление столба жидкого металла на мениске в кристаллизаторе, о т л и ч а .ю ut и и с   тем, что, с целью улучшени  качества слитка, жидкому мётгшлу в кристаллизаторе и в полости надставки сообщают вращательное движение в горизонтальной плоскости. 9 :с i:o :Э

Description

2.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что вращательное движение/Металлу сообщают путем ввода реагентов тангенциально к внутренней поверхности надставки.

3.Устройство дл  отливки крупных слитков, содержащее кристаллизатор

с надставкой, расположенной в полости кристаллиз-атора и герметично соединенной с ним, и каналом дл  подвода реагента-В полость кристаллизатора и надставки, отличающ е е с   тем, что, с целью улучшени  качества слитка,надставка снабжена распределительными каналами, расположенными на поверхности нижнего торца надставки и направленными тангенциально к ее внутренней поверхности .I

4.Устройство по п. 3, отличающеес  тем, что суммарна  площадь поперечных сечений распределительных каналов равна 4-10 площад м поперечного сечени  канала дл  подачи реагентов в полость кристаллизатора , причем высота распределительны каналов составл ет 0,01-0,05 диаметра внутренней полости кристаллизатор

5.Устройство по п. 3, отличающеес  тем, что надставка расположена в полости кристс1ллизатора с зазором, величина которого составл ет 1-2 диаметра канала дл  подачи реагентов в кристаллизатор,

а толщина стенки надставки на уровне ее нижнего торца равна J3 ,3-0,6 радиуса внутренней полости кристаллизатора .

6.Устройство по п. 3, отличающеес  тем, что, полость надставки и полость между надставкой и кристаллизатором выполнены уширенными книзу.

7.Устройство по п. 3, отличающеес  тем, что надставка содержит шлаковую летку, входйое отверстие которой расположено выше верхнего торца кристаллизатора.

Изобретение относитс  к металлургии , конкретнее к отливке крупных слитков. Известен способ отливки слитка в изложницу с установленной на не прибыльной надставкой . Однако качество слитков, отлитых этим способом, невысокое ( в св аи с повышенной ликвацией химиче ских элементов при затвердевании слитка, неравномерным отводом тепла от его кристаллизующейс  поверхности , дефектами осевой зоны и пр. а потери металла в обрезь весьма значительны. Известен способ отливки слитка методом электрошлакового переплава (ЭШП), в процессе которого шлаковую и металлическую ванну интенсивно перемешивают газом, подаваемым под давлением через отверсти  в стенке кристаллизатора, расположенные в го ризонтальной плоскости и под углом 30-60° к стенке 2. Этот способ позвол ет улучшить качество слитка, увеличить выход годного, однако с увеличением диаметра слитка эффективность этого способа значительно уменьшаетс , так как струи вводимых в расплав реагентов воздействуют только на периферийную зону слитка и не оказывают существенного вли ни  на качество его осевой зоны. Наиболее близким к предлагаемому изобретению, по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  устройство дл  электрошлакового переплава , содержеицее кристаллизатор, обогреваемую надставку, введенную с зазором в полость кристаллизатора и герметично соединенную с ним, и фурмы дл  подачи газа. В описании устройства раскрыт и способ отливки слитков, по которому жидкий металл подают в кристсшлизатор из полости надставки, а давление столба расплава в кристаллизаторе уравновешивают давлением газа, непрерывно подаваемого в зазор между надставкой и стенками кристаллизатора, при этом избыток газа поступает в полость надставки, рафиниру  металл 3 Этот способ позвол ет воздействовать реагентами на осевую зону слитка, однако эффективность этого воздействи  (из-за неупор доченного ввода реагентов в полость надставки и кратковременности их контакта с металлом) невелика. Кроме того, при отливке крупных слитков этим способом реагенты практически не оказывают воздействи  на кристаллизующуюс  Поверхность слитка, не способствуют стабилизации температуры и состава металла по его периметру, что ухудшает качество слитка (приводит , например, к развитию разнотолщинности корки слитка, образованию значительных локальных напр жений в ней и, как следствие, к образованию трещин). Недостатком устройства дл  реализации известного способа  вл ет ,с  его сложность, обусловленна  наличием металлургической емкости с установленной на ней головкой. того, наличие емкости и головки ие только способствует увеличению давлени  расплава на кристаллиэук дуюс  корку слитка, но и существенно ограничивает функциональные возможности устройства, а небольша  толщина стенки надставки у ее нижнего торца и неупор доченна  подача реагентов в полость надставки существенно снижает эффективность использовани  реагентов, вводимых под давлением в полость кристаллизатора дл  улучшени  качества слитка, получени  более однородной структуры в его поперечном сечении и др.

Цель изобретени  - улучшение качества слитка за счет увеличени  зоны активного перемешивани  металла реагентами.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу отливки крупных слитков,, включающем заполнение металлом полости надставки, подачу реагентов в полость кристаллизатора под давлением большим, чем давление столба жидкого металла на мениске в кристаллизаторе, жидкому металлу в кристаллизаторе и в полости надставки сообщают вращательное движение в горизонтальной плоскости , дл  чего реагенты в полость надставки ввод т тангенциально к ее внутренней поверхности.

Устройство дл  отливки крупных слитков, включающее кристаллизатор с надставкой, расположенной в полости кристаллизатора и герметично соединенной с ним, и каналом дл  повода реагента в полость кристаллизатора и надставки, надставка снабжена распределительными каналс1Ми, расположенными на поверхности нижнего торца надставки и направленными тангенциально к ее внутренней поверхности.

Суммарна  площадь поперечных сечений распределительных каналов иа нижнем торце надставки равна 4-10 площад м поперечного сечени  канала дл  подачи реагентов в полость кристаллизатора, при этом высота распределительных каналов составл ет 0,р1-0,05 диаметра внутренней полости кристаллизатора.

Надставка расположена в полости кристаллизатора с миник ьным зазором , не превышающим двух диаметров канала дл  подачи реагентов в полость кристаллизатора, а толщина стенки надставки на уровне ее нижнего торца равна 0,3-0,6 радиуса внутренней полости кристаллизатора.

Полость надставки и полость между надставкой и кристаллизаторе выполнены уширенными книзу.

Надставка содержит шлаковую летку , входное отверстие которой расположено выше верхнего торца кристаллизатора .

На фиг. 1 показано предлагаемое

устройство, продольный разрез; на фиг. 2 сечение А-А на фиг.. 1.

На кристаллизатор (.изложницу) 1 Сфиг. 1 ) устанрвлена надставка 2, удлиненна  часть которой входит в

0 полость кристаллизатора с минимальным зазором, образу  с его внутренней поверхностью открытую снизу полость 3. Через надставку проходит канал 4 дл  подачи реагентов в по

j лость кристаллизатора. Полость 3 и прибыльна  полость 5 надставки выполнены уширенными книзу, что позвол ет легко отделить надставку от затвердевшего слитка. Толщина стенки надставки на уровне ее нижнего торца должна быть максимальной и составл ть 0,3-0,6 радиуса отливаемого слитка, что позвол ет иметь максимальную прот женность распределительных каналов 6 на горизонтально расположенной поверхности нижнего торца надставки, расширить зону активного воздействи  реагентов (например, газа) на поверхностный слой металла в кристаллизаторе и на металл в прибыльной полости 5 надставки, а также увеличить продолжительность контакта этих реагентов с расплавленным металлом . Этому способствует и минимальна  величина зазора между внутренней поверхностью кристаллизатора и надставкой, не превышающа  двух диаметров канала 4. Каналы 6 полукруглого или трапецевидного поперечного сечени  направлены тангенциально к внутренней поверхности

надставки 2 (что при данной толщине стенки надставки позвол ет иметь каналы 6 максимальной длины) и на одинаковом рассто нии друг от

5 друга (фиг. 2. Суммарна  площадь поперечных сечений распределительных каналов б равна 4-10 площад м поперечного сечени  канала 4, а их высота - 0,01-0,05 диаметра отливаемого слитка, что обеспечивает подачу реагентов из полости 3 кристаллизатора в полость 5 надставки только по этим каналам, позвол ет более полно использовать рафинирус ющую способность этих реагентов, их кинетическую энергию дл  перемешивани  металла, сообщени  ему направленного движени  в горизонтальной плоскости (. при меньшей высоте и поперечном сечении каиалов 6,

0 чем указано выше, значительна  часть реагентов будет поступать 8 полость надставки неупор доченно, что снижает интенсивность перемети-, вани  металла в этой полости, а

5 при более высоких значени х этих

параметров - интенсивность перемешие-ани  верхнего сло  металла в кристалли-заторе существенно уменьшаетс ) .

Надставка содержит шлаковую летКУ 7 дл  удалени  из ее полости 5 тработанного шлака (при использовании в качестве реагента перегретого шлака или шлакообразующих материалов , вдуваемых в струе газа). Входное отверстие шлаковой летки расположено выше верхнего среза кристаллизатора, что облег ает удаление шлака из полости кристаллизатора . Надставка оборудована нагревательным устройством 8 дл  ее разогрева и регулировани  процесса: кристаллизации металла в головной части слитка. Жидкий металл в устройство можно подавать, например, открытой струей из разливочного ковша (при отливке слитка в изложницу через удлиненный разливочный стакан под уровень металла в полости надставки (при непрерывном или полунепрерывном литье ), осуществл   электрошлаковый переплав расходуемого электрода 9 в полости 5 надставки или комбиниру  зти способы подачи меташла , при зтом нижний конец разливочного стакана ( электрода ) должен быть расположен выше каналов б, так как это позвол ет более зффективно воздействовать реагентами на жидкий металл до подачи его из полости надставки в кристаллизатор (например, с целью выра,нивани  его температуры и состава в пределах поперечного сечени  полости надставки и слитка).

Включают в работу нагреватель 8. Нагревают надставку до требуемой температуры и заполн ют кристаллизатор (изложницу) 1 жидким металлом (и шлаком, если отливку производ т под слоем жидкого шлака, например, методом ЭШП - фиг. 1).

Когда уровень расплава достигает поверхности нижнего торЦа надставки, по каналу 4 в полость 3 кристаллизатора начинают подавать, не прекраща  подачи жидкого металла, реагенты например, аргон ) под давлением, при этом уровень металла в кристаллизаторе стабилизируетс  в пределах высоты каналов 6, а избыток реагенто поступает из полости кристаллизатора в полость 5 надставки по этим каналам , взаимодейству  с поверхностным слоем металла в кристаллизаторе и сообща  ему направленное движение (от стенок кристаллизатора к его продольной оси и одновременно вокруг этой оси ). Реагенты по каналам б ввод т в полость 5 надставки тангенциально к поверхности этой полости, при этом максимально используют кинетическую энергию реагентов дл  сообщени  металлу осевой зоны слитка вращательного движени  в горизонтальной плоскрсти, увеличивают продолжительность контакта реагентов с расплавленным металлом и создают более благопри тные услови  взаимодействи  этих реагентов с расплавом. Когда уровень металла в полости 5 надставки достигает заданного, стабилизируют расход жидкого металла и реагентов в кристаллизатор и твердог металла из кристаллизатора и ведут процесс в непрерывном или полунепрерывном ре име, при этом отработанный шлак самотеком удал ют из полости надставки через шлаковую летку 7, т.е. способ позвол ет осуществить в полости надставки процесс рафинировани  металла в услови х объемного противотока взаимодействующих фаз, дл  повышени  эффективности которого металл ввод т в полость надставки рассредоточенными стру ми (например, через погружной вращаюПцийс  или стационарный разливочный стакан с боковыми отверсти ми или отдельными капл ми (например, методом ЭШП расходуемого электрода / выше уровн , на котором расположены каналы 6. ,

Таким образом, способ в процессе разливки и после завершени  этого процесса позвол ет активно воз1;ействовать реагентами на подприб альный слой тела слитка в пределах практически всей площади поперечного сечени  этого слитка, а также на- объем металла в полости надставки. Кроме того, представл етс  возможным воздействовать и на кристаллизующуюс  поверхность слитка С вращением его жидкой фазы). После окончани  разливки выт гивание слитка из кристаллизатора прекращают сразу или когда уровень металла в прибыльной полости 5 надставки понизитс  до заданного , а подачу реагентов в полость кристаллизатора прекращают по истечении установленного технологической инструкцией времени после конца разливки , но не позже того, когда температура металла в полости надставки достигнет температуры ликвидуса, ниже которой в зкость металла значительно увеличиваетс  и эффективность использовани  реагентов существенно снижаетс .

Способ позвол ет регулировать скорость изменени  температуры металла (cKOpqcTb кристаллизации) и в прибыльной и подприбыльной част х слитка , измен   степень нагрева надставки , расход и температуру используемых реагентов и таким образом улучшить качество слитка (повысить его химическую и физическую однородность ) .

Claims (7)

1. СПОСОБ ОТЛИВКИ КРУПНЫХ СЛИТКОВ, включающий заполнение металлом полости надставки, подачу реагентов в полость кристаллизатора под давлением большим, чем давление столба жидкого металла на мениске в кристаллизаторе, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества слитка, жидкому металлу в кристаллизаторе и в полости надставки сообщают вращательное движение в горизонтальной плоскости.

2. Способ по π. 1, отличающийся тем, что вращательное движение/Металлу сообщают путем ввода реагентов тангенциально к внутренней поверхности надставки.

3. Устройство для отливки крупных слитков, содержащее кристаллизатор с надставкой, расположенной в полости кристаллизатора и герметично соединенной с ним, и каналом для подвода реагента .в полость кристаллизатора и надставки, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества слитка_fнадставка снабжена распределительными каналами, расположенными на поверхности нижнего торца надставки и направленными тангенциально к ее внутренней поверхности . I

4. Устройство поп. 3, отличающееся тем, что суммарная площадь поперечных сечений распределительных каналов равна 4-10 площадям поперечного сечения канала для подачи реагентов в полость кристаллиза- ₍ тора, причем высота распределительных каналов составляет 0,01-0,05 диамет- >

ра внутренней полости кристаллизатора.

5. Устройство поп. 3, о т л и «чающееся тем, что надставка расположена в полости кристаллизатора с зазором, величина которого составляет 1-2 диаметра канала для подачи реагентов в кристаллизатор, а толщина стенки надставки на уровне ее нижнего торца равна 0,3-0,6 радиуса внутренней полости кристаллизатора.

6. Устройство поп. 3, отличающееся тем, что, полость надставки и полость между надставкой и кристаллизатором выполнены уширенными книзу.

7. Устройство поп. 3, отличающееся тем, что надставка содержит шлаковую летку, входное отверстие которой расположено выше верхнего торца кристаллизатора.