SU854562A1 - Способ получени слитка - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКА

1

Изобретение относитс  к черной металлургии, в частности к получению крупных и сверхкрупных кузнечных слитков, а также электродов ЭШП и ВДП из углеродистых и легированных сталей.

Известны способы повышени  качества стали путем продувки затвердевающего металла в изложнице инертным газом.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ производства слитков из нержавеющей стали с мелкозернистой структурой путем продувки затвердевающей стали в изложнице инертным газом через пористую пробку с расходом вдуваемогр газа 5-300 л/мин при давлении 0,5-3 Kr/cM fl.

Недостатком данного способа  вл етс  то, что он не предполагает наводку шлака в прибыли слитка и поэтому не предохран ет меташл от окислени  и насыщени  кислородом и азотом. Режим продувки не обеспечивает рафинирование металла от неметаллических включений. Кроме того, при перемешивании затвердевающих слитков с высокой интенсивностью продувки,скоагулнрованные неметаллические включени  вследствие сильной циркул ции металла зат гиваютс  j в объем слитка и застревают в нем вследствие повышени  в зкости суспензии стали; они оказывают вредное вли ние на качество металла.

Цель изобретени  - уменьшение химической неоднородности, улучшение макроструктуры слитка, повышение

10 чистоты и качества металла.

Указанна  цеь достигаетс  тем, что металл от началу и до конца разливки , в том числе и при отливке слитка в вакууме, продувают инертным

15 газом с интенсивностью 0,011 ,0 м/ТМин, навод т шлак в прибыли слитка и продувают слиток в процессе его затвердевани  с интенсивностью 0,001-0,01 м /т-мин до понижени  тем20 пературы на 5-80°С ниже точки ликвидуса .

Главным пороком крупного стального слитка  вл етс  высока  хими25 ческа  неоднородность, котора  об-, разует дефекты макроструктуры и приводит к нестабильности свойств. По предлагаемому способу в процессе разливки стали до окончани  заполнени 

30 прибыли провод т интенсивную продувку металла инертными газами с удельной интенсивностью 0,01-1 м т-мин. В этот период вследствие интенсивного перемешивани  стали инертным происходит быстрое сн тие теплоты перегрева и частично теплоты кристаллизации. При этом происходит значительное снижение содержани  газов и неметаллических включений путем флотации, а вследствие создани  в изложнице частично инертной атмосферы , уменьшаетс  вторичное окисление стали и улучшаетс  качество поверхности слитка. В процессе продувки металла инертным газом при температуре , близкой к ликвидусу и особенно в двухфазном состо нии, происходит дегазаци  металла из-за резког снижеАи  растворимости газов при переходе из жидкого состо ни  в твердое и всплывани  оксидов и нитридов, образовавшихс  в жидкой стали. Кроме того, происходит значительное измельчение первичной структуры слитка, так как значительно возрастает количество зародышей кристаллов вследствие обламывани  ветвей дендритов и увеличени  числа центров кристаллизации . Это приводит к объемной кристаллизации металла и существенному уменьшению или полной ликвидации зональной химической неоднородности в слитке.

Продувка в период отливки слитка с интенсивностью менее 0,01 м /т-мин не обеспечивает достаточной скорости циркул ции металла и измельчени  затравок дл  обеспечени  объемной кристаллизации стали, увеличение интенсивности продувки выше 1 м/т-мин приводит к образованию заплесков наповерхности изложницы и ухудшению качества поверхности слитка.

Наводка шлака в прибыли слитка после окончани  его отливки имеет две цели: во-первых,защиту металла от вторичного окислени  во врем  перемешивани  его инертным газом, вовторых , рафинирование металла от неметаллических включений, главным образом от оксидов и нитридов, а также оксисульфидов вследствие всплывани  их вместе цирку.л ционными потоками металла и ассимил ции включений шлаком. Дл  защиты зеркала металла подходит любой шлаксистемы CaO-SiO -А Ij О -CaF -Ti Oj с температурой плавлени  в пределах 1100-1400с.

Диапазон оптимальных составов шлаков дл  рафинировани  стали от неметаллических включений при продувке кристаллизующихс  слитков следующий ,%: СаО 30-45; SIC 20-35; Al2,05 12-20; CaFj S-lO; Ti025-10; FeO до 1,0. После наводки шлака дл  снилсени  интенсивности перемешивани  металла расход аргона уменьшают до 0,001-0,01 мЭ/т-мин. Интенсивность перемешивани  с удельным расходом

аргона более 0,01 м /т-мин приводит к эмульгированию шлака и зат гиванию его в тело слитка, частицы шлака могут застревать в металле тела слитка из-за в зкости суспензии стали. Уделный расход инертного газа менее 0,001 не обеспечивает достаточной интенсивности циркул ции и ра .финировани  металла от неметаллических включений. Продувка с интенсивностью 0,001-0,01 м /т-мин проводитс  до понижени  температуры стали на 5-80°С ниже точке ликвидуса. Окончание продувки ранее, чем достигаетс  температура на 5°С ниже ликвидуса стали,не обеспечивает достаточного рафинировани  металла, измельчени  первичной структуры и уменьшени  химической неоднородности слитка. Продолжение продувки слитка после поних ени  температуры ниже от температуры ликвидуса может привести к местным скоплени м неметаллических включений, которые из-за повышенной в зкости суспензии стали не удал ютс из металла. Кроме того, при большом количестве твердой фазы в суспензии образуетс  рассе нна  пористость в металле из-за затрудненного массопереноса жидкой фазы на последней стадии затвердевани . Содержание , твердой фазы в суспензии стали должно находитьс  в пределах 5-30%. Продувку низкоуглеродистых сталей заканчивают при понижении температуры ближе к нижнему пределу - 5°С, высокоуглеродистых сталей - ближе к верхнему пределу - 80°С.

При отливке крупных стальных слитков в вакууме по предлагаемому способу продувку инертным газом начинают в процессе отливки слитка и заканчив ют под шлаком на воздухе после разгерметизации камеры до понижени  температуры стали на 5-80 С ниже ликвидуса. В этом случае достигаетс  более интенсивна  дегазаци  и рафинирование металла по сравнению с одной лишь разливкой в вакууме Продувку затвердевающих слитков осуществл ют снизу через поддон с вкладышем из -простоко огнеупорного материала или специальный металлический вкладыш с отверсти ми.

Пример. Перед началом разливки выставл ют с помощью редуктора давление аргона в аргонопроводе 4 кг/см и продувают сталь в начале разливки с интенсивностью примерно 1 м /т-мин, при приближении уровн  стали до прибьти слитка интенсивность продуаки самопроизвольно уменьшаетс  до 0,01 мVTмин.После наполнени  прибыли в ней навод т шлаковую ванну путем забрасывани  гранулированного шлака из расчета 3 кг/ стали. Шлак имеет следующий химический состав,%: СаО 37,2; SiOa. 28,8; AliO,,14,6; CaFz 6,7; Ti02.8,2; FeO 0,67; примеси остальное. Пос ле наводки шлака интенсивность продувки снижают до 0,01-0,001 Общее врем  продувки составл ет 820 мин. При этом температура стеши прибыли слитка в конце продувки сос тавл ет 1435 С (на 5-10°С нмже точки ликвидуса), Ст. 35-1455°С (на ,35-40с ниже точки ликвидуса) . По режиму известного способа обрабатывают по одному слитку нержавеющей стали и Ст. 35 с расходом аргона 200 л/мин с понижением температуры стали примерно до тех же значений, что и по опытному режиму. По 2 слит ( по предлагаемому и известному сп собу) обеих марок стали разрезают вдоль по оси дл  вы влени  структуры , изучени  распределени  основных элементов и примесей, испытани  механических свойств. Из остальных опытных слитков изготовл ют поковки металл от которых испытывают в деформированном состо нии. В таблице приведены механические свойства металла из среднего горизонта на различном рассто нии по сечению 10-тонных слитков Ст. 35 в литом состо нии после нормализации и высокого отпуска, а также содержа ние неметаллических включений, опре деленное методом Л в соответствии с ГОСТом 1778-70. Испытани  показывают , что в стали, обработанной по предлагаемому способу, общий индекс включений в 2-2,5 раза ниже, чем в слитке, обработанном по известному режиму. Особенно снижаетс  загр зненность нитридами нержавеющей стали. Индекс загр зненности нитридами нержавеющей стали 08Х18Н10Т,обработанной по предлагаемому способу , снижаетс  с 0,42-10 т.е. почти в 10 раз по сравнению с известным способом. Макроструктура опытных поковок более плотна , балл серных отпечатков опытных поковок составл ет 1,0-1,5 по сравнению с 2-2,5 дл  поковки из известного слитка,т.е. обработка слитка стали по предлагаемому способу уменьшает химическую неоднородность на 1 балл. При этом существенно улучшаютс  механические свойства стали: свойства более стабильные и равномерные по сечению слитка, при комнатной температуре пластичность повышаетс  на 20-50%,ударна  в зкость на 30-40% и при отрицательных температурах ударна  в зкость увеличиваетс  в 1,5-3 раза. Таким образом, продувка затвердевающих слитков по предлагаемому способу имеет существенные преимущества по сравнению с известными решени ми.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ получения слитка, включающий, продувку затвердевающего металла инертным газом, отличающийся тем, что, с целью снижения химической неоднородности, улучшения макроструктуры слитка, повышения чистоты и качества металла,’ сталь в течение всей разливки продувают инертным газом с интенсивностью 0,01-1,0 м^/т.мин, наводят шлак в прибыли и продувают слиток в процессе его затвердевания с ин55 тенсивностью 0,001-0,1 ммин до понижения температуры на 5-80 С ниже температуры ликвидуса.