SU831286A1 - Способ разливки металла - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА

I

Изобретение относитс  к металлургии, конкретнее к разливке металла, и может быть использовано при рафинировании металла в металлургической емкости, кристаллизаторе , изложнице.

Известны способы перемешивани  стали в процессе затвердевани  нейтральным газом через металлический конусообразный патрон 1.

Недостаток этого способа разливки состоит в том, что не удаетс  избежать при продувке металла в изложнице газами неуправл емого воздействи  последнего на практически затвердевшие объемы металла, что приводит к образованию в теле отливки (слитка) дефектов в виде газовых «корочек или пузырей, обогащенных ликватами.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением  вл етс  способ разливки расплавов металлов, включаюш1ий продувку газом (аргон, азот, хлор и др.) с помощью вращающейс  детали зонда, погруженной в расплав, через каналы и пустоты в этой детали. Расплав может быть также обработан при разложении материала самой детали. При обработке рекомендуетс , чтобы величина давлени  в пустотах детали составл ла 0,1-500 мм рт. ст. (0,00015 - 0,66 атм). Деталь выполнена из огнеупорного или термически разлагаемого материала 2.

Недостатком известного способа  вл етс  то, что в нем не указаны режимы ввода газа в металл, не определены возможна  глубина погружени  детали в расплав и врем  ее нахождени  в расплаве, а указанные пределы давлени  газа недостаточны дл  интенсивного перемешивани  расплава. 0 Эти технологические факторы  вл ютс  одними из основных дл  получени  высокого качества отливок (слитков).

Цель изобретени  - обеспечение высокого качества, механических свойств и увеличение выхода годного металла за счет улуч5 шени  структурной и химической однородности и чистоты литого металла от неметаллических включений и газов, существенное уменьщение в слитке дефектов усадочного происхождени  и уменьшение прибыльной . части слитков.

Эта цель достигаетс  тем, что газ ввод т в емкость за 0,5 - 5,0 мин до поступлени  металла, а после окончани  разливки продувку ведут перемеща  зонд по высоте емKOQTH С фиксированием его положени  по мере подъема и прекращают подачу газа через 1,0- 10,0 мин после выведени  зонда из металла; зонд устанавливают по оси емкости на рассто ние 50 - 88 мм от ее дна, перемеща  по высоте кристаллизатора со скоростью 200 - 500 мм/мин, при этом фиксируют его положение по мере подъема через каждые 300 - 500 мм в течение 0,01 - 3,0 мин, а газ в емкости ввод т под избыточным давлением 0,2 - 5 атм, затем уменьшают давление по мере перемещени  зонда до 1,4 - 0,1 атм. Интервал времени вдувани  газа перед разливкой металла (0,5 - 5,0 мин) определен на основании проведенных опытов и  вл етс  оптимальным при разливке стали и сплавов (интервал времени 0,5 - 2,0 мин рекомендуетс  при разливке углеродистых и низколегированных сталей с содержанием легирующих элементов не более 4,0%, дл  остальных марок стали и сплавов, рекомендуетс  интервал времени 2,0 - 5,0 мин).

При разливке стали предлагаемым способом установлено, что расположение зонда ближе определенных рассто ний от дна изложницы приводит к вмерзанию его сопла в поверхностный слой слитка и нарушению режима продувки. Это объ сн етс  высокой скоростью теплоотвода в поверхностных сло х жидкой стали, соприкасающихс  со стенками изложницы, в которых температура металла снижаетс  со скоростью 250 - 300° мин, экспериментально были определены рассто ни  сопла зонда от дна изложницы (50 - 80 мм), не привод щие к нарущению режима продувки. Расположение сопла зонда от дна емкости свыше 80 мм снижает эффект обработки металла.

Пределы избыточного давлени  газа 0,2 0 ,7 атм при обработке металла в процессе заполнени  емкости также определены на основании опытов из услови  получени  слитков с высоким качеством поверхности. Они устанавливаютс  в зависимости от развеса разливаемых слитков. Пределы избыточного давлени  0,1-0,3 атм рекомендуютс  дл  отливки слитков весом до 2 атм. При разливке стали в слитки весом свыше 2 т рекомендуетс  примен ть величины избыточного давлени  газа от 0,3 до 0,7 атм.

Пределы избыточного давлени  нейтрального газа 1,5 - 5 атм определены тем, что при давлении газа свыше 5 атм образуютс  большие заплески расплава на стенки емкости в верхней его части ( в прибыльной надставке к изложнице) и возможен выброс металла из емкости. Нижний предел (1,5 атм) - минимальное давление, при котором достаточно интенсивное перемешивание металла сочетаетс  с нормальным ходом процесса обработки, т. е. он не нарушаетс  вплоть до образовани  эндогенной суспензии .

По мере перемещени  зонда по высоте емкости и уменьшени  ферростатического давлени  столба жидкого металла избыточное давление газа плавно уменьщают до величины 0,1 - 1,4 атм. Пределы избыточного

давлени  нейтрального газа при обработке объемов металла в верхней части кристалЛ1батора (изложницы) установлены опытным путем. При давлении газа свыше 1,4 атм образуютс  большие заплески металла на стенки емкости и ухудшаетс  качество металла в прибыльной части слитка. Нижний предел (0,1 атм) избыточного давлени  газа - минимальное давление, необходимое дл  перемешивани  металла в твердо-жидком состо нии.

Интервалы скоростей подъема зоы,а определены из услови  получени  слитков с высоким качеством макроструктуры. Верхний предел - скорость, когда подъем зонда происходит без образовани  на его футеровке толстой корочки из затвердевшего

металла. 200 мм/мин - скорость, при которой возможен подъем зонда при максимальном времени обработки расплава без ухудшени  качества металла.

При перемещении зонда предусмотрено

5 фиксирование его положени  через каждые 300 - 500 мм в течение 0,01 -3,0 мин. Режимы перемещени  зонда установлены экспериментально при проведении опытов по обработке металла инертным газом в изложницах дл  слитков развесом от 0,2 до

0 5,0 т. Указанные интервалы перемещени  зонда по высоте и пределы продолжительности фиксировани  его положени  в сочетании со скорост ми подъема сопла зонда позвол ют в щироких пределах измен ть врем  обработки жидкого металла нейтральным газом, сравнительно легко механизировать и автоматизировать процесс.

Нижний предел (1,0 мин) продолжительности обдувки зеркала металла в емкости - минимальное врем  достаточное дл  утепQ лени  прибыльной части слитка, например люнкеритом марки Л-28, вермикулитом, зольно-графитовой смесью и другими материалами , примен емыми при разливке стали. Предлагаемый способ позвол ет примен ть изложницы без утеплительных надста5 БОК, способен обеспечить однородность химсостава и распределени  неметаллических включений по высоте и сечению слитка, улучшает структуру осевой зоны, измельчает зерно и существенно повышает механические

,- свойства металла. При этом,в р де случаев, может быть отменена обработка металла инертным газом в ковше перед разливкой. Способ может быть использовано при разливке всех марок сталей, сплавов и чигтых металлов.

5 Пример. Разливают сталь марки ЗОХГСН2А сифоном в изложницы 405 мм с массой слитка 0,8 т.

Claims (2)

1. Выплавку стали провод т в открытой индукционной печи. Металл сливают в ковш при 1610°С. Температура металла перед разливкой составл ет 1580°С. Зонд устанавливают по оси изложницы таким образом, что сопло зонда находитс  на рассто нии 50 мм от дна изложницы. За 0,5 мин до начала разливки подают аргон под давлением 0,1 атм. Скорость наполнени  слитка составл ет 500 мм/мин. По окончании наполнени  изложницы давление газа плавно увеличивают до 5 атм. После этого зонд поднимают со скоростью 200 мм/мин с остановками через каждые 300 мм на 3 мин. Интенсивность продувки в процессе перемещени  зонда снижают до давлени  равного 1,4 атм. После выхода сопла зонда из металла продувку продолжают в течение 1 мин. Поверхность прибыльной части слитка засыпают люнкеритом марки Л-28 в количестве 2 кг/т стали. Врем  продувки расплава составл ет 165 мин, высота дна изложницы до зеркала металла в прибыльной части слитка - 1000 мм; общее врем  наполнени  изложницы и йоловины высоты прибыльной надставки - 2 мин. Общее врем  обработки металла инертным газом составл ет 17,5 мин. Изучение макроструктуры слитка показывает , что она состоит из трех зон краевых равноосных, стол.6чатых и мелких разноосных кристаллов в центральной части слитка . Ширина зоны столбчатых кристаллов составл ет всего 30 мм по периметру слитка или около 15% его объема. Глубина залегани  усадочной раковины 80 мм, при этом признаков полусадочной рыхлости не обнаружено . Высота головной части слитка составл ет 140 мм при общей высоте прибыльной надставки 250 мм. Результаты исследовани  литого металла показывают высокие химическую и структурную однородности металла и механические свойства при разных температурах испыта ни . Металл характеризуетс  низким и равномерным содержанием газов по высоте и сечению слитка. Существенно уменьщаетс  в литом металле ликваци  таких вредных примесей, как сера и фосфор, ликваци  серы уменьщаетс  по сравнению с ковщевой пробой в два раза, фосфора - в 1,5 раза. Распределение углерода очень равномерное . Сравнительный анализ показывает, что металл, по изученным характеристикам качества и свойств, не уступает той же марки стали после вакуумно-дугового переплава, а по величине ударной в зкости превосходит ее. Предлагаемый способ разливки позвол ет на 8 - 9% увеличить выход годного металла за счет уменьщени  на 50% объема прибыльной части слитков. Формула изобретени  1. Способ разливки металла в металлургическую емкость, включающий обработку инертным газом и регулирование избыточного давлени  посредством зонда, погруженного в металл, отличающийс  тем, что, с целью обеспечени  высокого качества механических свойств и увеличени  выхода годного металла, газ ввод т в емкость за 0,5 - 5,0 мин до поступлени  металла, а после окончани  разливки продувку ведут перемеща  зонд по высоте емкости с фиксированием его положени  по мере подъема и прекращают подачу газа через 1,0-10,0 мин после выведени  зонда из металла. 2.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что зонд устанавливают по оси емкости на рассто нии 50 - 80 мм от ее дна. 3.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что зонд перемещают по высоте емкости со скоростью 200 - 500 мм/мин. 4.Способ по пп. 1 - 3, отличающийс  тем, что фиксирование положени  зонда по мере подъема осуществл ют через каждые 300 - 500 мм в течение 0,01 -3,0 мин. 5.Способ по пп. 1 - 4, отличающийс  тем, что газ в емкость ввод т под избыточным давлением 0,1 -5,0 атм, а затем уменьщают давление по мере перемещени  зонда до 1,4 - 0,1 атм. Источники .информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент ФРГ № 1758404, кл. В 31 В 27/20, 1972.
2. 2.За вка Великобритании № 1400338, кл. С 21 С 7/04, 1975.