Способ разливки металлов и сплавов

 

Сущность изобретения: в предварительно перекрытый дозирующий канал разливочной емкости сначала засыпают слои сыпучих материалов, температура спекания которых составляет ц (0,6-0,95) tp, где tp - температура разливаемого металла в емкости , а затем слой сыпучего материала с температурой спекания ta tp, причем толщина последнего слоя составляет ha (0,10 - 0,14)h, где h - высота дозирующего канала. 1 табл., 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 22 0 41/08

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4806353/02 (22) 27,03.90 (46) 15.12.92. Бюл. М 46 (71) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.

:И.П,Бардина (72) Н.В.Долгунов, А.B.Ëåéòåñ, В,M.Æaðêîâ, . Ю.Е.Кан, В.И,Любешкин, А.Л.Либерман, В.Н.Шоршин, Б.Ю.Зеличенок, К.fl,Âåcånîâ и O,И.Новиков (56) Авторское свидетельство СССР

hL 666611997744, кл. В 22 D 41/08, 1977, Авторское свидетельство СССР

М 835639, кл. В 22 D 41/08, 1981.

Изобретение относится к металлургии, . конкретнее к разливке стали.

Известен способ разливки, включающий подготовку дозирующего канала сталеразливочного ковша, при котором в дозирующий канал засыпают материал, состоящий на 90-95 из зернистого графита и на 5-10 из коксующегося углеродосодержащего материала.

Недостатком данного способа является . изменение химического состава первых. порций разлитой стали за счет недопустимп высокого науглероживания ее при контакте с засыпными материалами, повышенная отбраковка (или перевод в другое назначение) литых заготовок (слитков).

Известен способ разливки, включающий подготовку шиберного затвора стале.разливочного ковша, при котором в дозирующий канал засыпают концентрат высокоглиноэемистой породы типа кионита, например ставролитовый концентрат.

Недостатком известного способа явля-. ется неполное высыпание засыпанного ма- Ы, 1780922 А1 (54) СПОСОБ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛОВ И

СПЛАВОВ (57) Сущность изобретения: в предварительно перекрытый дозирующий канал разливочной емкости сначала засыпают слои сыпучих материалов, температура спекания которых составляет t> =- (0,6 0,95) tp, где tp— температура разливаемого металла в емкости, а затем слой сыпучего материала с температурой спекания t2 > tp, причем толщина последнего слоя составляет hz - (0,10—

0,14)h, где h — высота дозирующего канала.

1 табл., 2 ил. териала после удаления перекрытия, вследствие того, что засыпка, имеющая температуру спекания 1200-1220 С при контакте с металлом, залитым в ковш частично оплавляется и образует спеченную корку препятствующую свободному истечению металла.

При этом требуется прожигание доэирующего канала кислородом, что приводит к частичному разрушению канала. нарушению стабильности его работы, ухудшению качества литых заготовок (слитков).

Наиболее близким к предполагаемому изобретению техническим решением принятым за прототип, является способ, включающий последовательную засыпку в, дозирующий канал разливочной емкости концентрата высокоглиноземистой породы, а затем заполнение верхней части канала нефелином при отношении высоты наполнения канала нефелином к общей высоте канала стакана 0,15 — 0,35.

Недостатком данного способа является невозможность свободного истечения металла из ковша организованной струей по1780922 сле удаления перекрытия вследствие того, что не происходит полного высыпания засыпанных в дозирующий канал материала, так как нефелин, используемый в засыпке в качестве граничащего с жидким металлом слоя, имея температуру плавления 12001220 С, расплавляется и всплывает. В результате в дозирующем канале образуется твердая корка, для удаления которой после снятия перекрытия требуется прожигание канала кислородом, что в .свою очередь, приводит к частичному разрушению огнеупорной поверхности дозирующего канала и нарушению стабильности процесса разливки, а иногда к его полной остановке, ухудшается качество литых заготовок (слитков);

Целью предполагаемого изобретения . является повышение качества отливаемых слитков и надежности работы дозирующего канала разливочной емкости.

Поставленная цель достигается тем, что в дозирующий канал сначала засыпают слои сыпучих материалов, температура спекания которых составляет ti = (0,6 — 0,95) tp, где tp — температура разливаемого металла в емкости, а затем слой сыпучего материала с температурой спекания т > 1р, причем толщина последнего слоя составляет hz = (0,10

-0,14)h, где h- высота дозирующего канала.

B предложенном способе материал (как правило углеродистый) последнего слоя засыпки, составляющего 0,10-0,14 высоты дозирующего канала, имеющий температуру спекания выше температуры разливаемого

-- металла, не спекается и предохраняет от спекания лежащие ниже слои, имеющие температуру спекания 0,6-0,95 температуры разливаемого металла, что исключает образование твердой спеченой корки, При этом после удаления перекрытия весь объем засыпки высыпается и происходит беспрепятственное истечение металла из емкости через дозирующий канал организованйой стабильной струей без изменения состава первых порций разлитого металла.

Значения отношений толщины последнего верхнего слоя засыпки к высоте дозирующего канала. разливной емкости

: установлены экспериментально.

Установлено, что при значениях этого отношения меньших 0,10 происходит спека. ние части материала ниже лежащего слоя засыпки аз счет теплопередачи от жидкой стали через последний слой с образованием твердой корки, что после удаления перекрытия дозирующего канала и высыпания части засыпанных материалов вплоть до спеченных(до образующей корки) приводит к закупориванию дозирующего канала и невозможности свободного истечения ме-. талла из разливочной емкости. Для начала процесса разливки необходим удалить эту образовавшуюся спеченную твердую корку, 5 что требует прожигания. корки кислородом.

Эта операция в свою очередь приводит к частичному разрушению огнеупорного материала дозирующего устройства (стаканаколлектора, стакана-дозатора, шибера и

10 т.п.), сказывающееся на организации струи

". (неполная струя), Это приведет к нарушению стабильности разливки, а иногда к ее полной остановке иэ-за выхода из строя (разрушения, размытия и т.п.) доэирующего

15 узла. Качество литых заготовок и слитков при нестабильной струе металла ухудшается, При значениях заявленного отношения больших 0,14 начало разливки и ее ход идет

20 без замечаний за счет полного высыпания материалов из дозирующего канала после удаления перекрытия и исключает необходимость работы с кислородом. Однако при этом происходит изменение состава первых

25 порций разлитого металла за счет реакции стали с материалом засыпки последнего слоя (науглероживания), которое становится ощутимым вследствие увеличивающегося количества углеродосодержащего

30 материала засыпки последнего слоя, а также происходит заметное повышение индекса неметаллических включений шлакового характера в пробах, отобранных от заготовок, соответствующих первым порциям раз35 ливаемого металла, т,е. порциям, находившимся во взаимодействии с материалом засыпки дозирующего канала.

Заявленные пределы температур спекания материалов засыпки слоев (кроме по40 следнего) установлены экспериментально.

При подборе данных материалов исходили из следующего: материал не должен содержать(или содержать в минимальных количествах) углерод, и в то же время иметь такую

45 температуру спекания, чтобы не происходило изменения его сыпучести при воздействии на него температуры футеровки емкости и ее огнеупорных элементов (в т,ч, доэирующего узла), а также исключалось подплавле50 ние и спекание материала за счет передачи тепла от жидкого металла, залитого. в емкость, через последний (верхний) слой засыпки беэ черезмерного увеличения толщины последнего. Экспериментально

55 установлено, что при значениях температур спекания материалов меньших 0,6 температуры разливаемого металла в емкости происходит. их частичное спекание за счет предполагаемых причин, описанных выше.

При этом образовавшаяся спеченная корка

1780922 препятствует истечению металла из емкости через дозирующий канал после удаления перекрытия. Следствием этого является невозможность свободного истечения металла организованной струей из ковша после удаления перекрытия .дозирующего канала, что требует прожигания образовавшейся корки кислородом. Недостатки данного приема начала разливки приведены выше.

Установлено, что при значениях температур спекания материалов засыпки (кроме последнего слоя) больших 0,95 температуры металла в разливочной емкости, после удаления перекрытия дозирующего канала вследза полностью высыпавшимися компонентами засыпки сразу начинается свободное истечение металла из емкости организованной струей и разливки проходит стабильно, однако, при этом происходит повышенное загрязнение первых порций металла крупными экэогенными включениями шлакового характера или изменение состава стали эа счет науглероживания в случае применения углеродосодержащего материала, приводящие к повышенной отбраковке металла. Необходимость использования в качестве засыпки последнего. слоя материала, обладающего температурой спекания большей, чем температура разливаемого металла, объясняется требованием сохранения этого слоя.в сыпучем состоянии.

Ниже даны варианты осуществления изобретения, не исключающие другие варианты в пределах формулы изобретения.

Пример 1, 150 т двухшиберный сталераэливочный ковш перед заполнением металла нагрели до температуры (футеровки) 800 С. Дозирующие каналы разливочных стаканов перекрыли шиберными затворами, На фиг.1 цифрой 1 обозначен шиберный затвор, средней плитой которого в начале подготовки ковша к разливке стали перекрывали дозирующий канал, который образован каналом сталеразливочного стакана

2, установочного в днище 3 ковша и каналом верхней плиты шиберного затвора 1. Дозирующий канал высотой h (в данном приме1 ре) засыпали сначала одним из сыпучих материалов 4 с температурой спекания t< =

-(0,6 — 0,94)tp затем другим сыпучим мате1, риалом 5 с температурой спекания tlat" = (0,6 — 0,95)tp, а затем сыпучим материалом 6 с

1 температурой спекания 2 > р, образовав1 1 шим верхний слой толщиной hz1 = (0,10—

0,14) h . В ковш с дозирующим устройством . и каналом подготовленным таким способом залили металл 7 с температурой t> .

25

40 промежуточный, что исключается при необзатвора

10

В данном примере в качестве сыпучего материала (4+5) на фиг,1 применили шлакообразующую смесь с температурой спекания t> = 1050 С, а 6 — электродный бой с температурой спекания tz 2500 С. Причем

1 о толщина слоя шлакообразующей смеси составила 435 мм, а толщина слоя электродного боя — 65 мм при высоте дозирующего

1 канала h. =500 мм.

В подготовленный таким образом сталеразливочный ковш залили жидкую сталь маркищ>ц5 C тр = 1650 С, Таким образом отношение температуры спекания нижнего слоя засыпки к температуре разливаемого металла составило

0,64, а температура спекания электродного боя выше температуры металла. Ковш с металлом подали на разливочную площадку и установили в рабочую позицию над промежуточным ковшом и подсоединили защитную трубу. После удаления перекрытия шиберного затвора из дозирующего канала высыпалась шлакообраэующая смесь, следом за ней электродный бой и затем организованной струей сразу пошел металл

Разливка прошла стабильно.

После окончания разливки под второй шиберный затвор установили короб, После открытия шиберного затвора из дозирующего канала сначала высыпалась шлакообразующая смесь, а затем электродный бой.

Засыпку, собранную в коробе, взвешивали, Вес высыпавшейся засыпки совпал с весом засыпанных материалов, т.е. шлакообразующая смесь и электродный бой высыпались полностью. При этом при разливке стали методом. "плавка на плавку" разливка осуществляется полностью с защитой струи ме-. талла из сталеразли вочного ков.ша в ходимости прожигания канала Шиберного

Пример 2. Промежуточный ковш шестиручьевой УН РС,оборудованный дозирующими устройствами, состоящими из соединенных вместе дозаторов и воронок, общей высотой 200 мм, готовили под разли в ку стал и 35ГС.

На фиг,2 знаком 1 обозначена асбесто1 вая пробка, которой в начале подготовки ковша к разливке перекрыли снизу дозирующий канал. Доэирующий канал в данном пример" образован каналом огнеупорного дозэтора 2 и внутренней полостью огнеупорной воронки 22, установленными в днище 3, бесстопорного промежуточного ковша.

Доз.":;;ующий канал высотой (200 мм) засыпали "iгэчала ставрелитовым концентратом 4 с ";:: о="ðàòóðîé.ñïåêàíèÿ t> 1200 С, 1780922

35

45 а затем аморфный графит 6,с температурой спекания tz - 2000 C. Причем толщина слоя 4 составила 176 мм, а толщина слоя

6-24 мм (0,12 от h " ). В ковш с дозирующим устройством и каналом, подготовленным таким способом залили металл 7 с температурой 1р - 1610 С. Таким образом отношение температуры спекания нижнего слоя к темпеоа ре разливаемого металла составила tt /tp = 0,75. Для начала разливки стали иэ такого ковша убирали перекрытие в нижней части дозирующего канала (извлекли асбестовую пробку), после чего сначала полностью высыпался материал 4, а затем 6 и сразу пошел жидкий металл в кристаллизаторы. Разливка прошла без замечаний. От первых заготовок разлитой плавки были отобраны образцы, соответствующие первым порциям металла. Химический анализ не выявил изменения состава стали, т.е. науглероживание не произошло.

Пример 3. В дозирующие каналы (высотой 300 мм) шиберных затворов промежуточного ковша последовательно засыпали шлакообразующую смесь (с температурой спекания 1120 С), а затем аморфный графит (температура спекания более 2000 С). причем толщина слоя ШОС составила 264 мм, а толщина слоя аморфного графита — 36 мм, что составила 0,12 от высоты дозирующего канала. При этом соотношение температуры спекания ШОС с температурой жидкой стали, после ее заливки в промежуточный ковш (1490 С) составило 0,75, а температура спекания аморфного графита больше температуры жидкой стали.

После наполнения предварительно нагретого (до 1100 С) промежуточного ковша жидкой сталью марки ШХ15 удалили перекрытие шиберных затворов на всех четырех ручьях и из каждого дозирующего канала высыпалась сначала ШОС, а заем аморфный графит (на одном из ручьев засыпка была собрана отводящим желобом, взвешена— высыпалась полностью), после чего сразу же пошел жидкий металл организованной

25 струей. Запуск машины осуществляли по методу "быстрого запуска" практически без дросселирования подвижной плитой шиберного затвора с выходом на рабочую скорость разливки (1,95 м/мин) через 1-1,5 мин. Разливка прошла стабильно.

От трех ручьев от первых заготовок из мест, соответствующих первым порциям металла (за исключением технологической обреэи) были отобраны пробы металла, которые не показали изменение химического состава стали (возможного науглероживания).

В таблице представлены примеры ис-, пользования изобретения с заявленными параметрами, выходящими за заявленные пределы, Из таблицы следует, что при переходе эа пределы параметром, заявленных в формуле изобретения, происходит нарушение стабильности процесса или ухудшение качества непрерывнолитых заготовок (слитков).

Экономическая эффективность предлагаемого способа заключается в повышении качества разливаемого металла и надежности работы дозирующего канала разливочной емкости.

Формула изобретения

Способ разливки металлов и сплавов, включающий перекрытие нижней части доэирующего канала разливочной емкости, последовательное его заполнение сыпучими материалами различного состава, открытие дозирующего канала и выпуск расплава, . отличающийся тем, что, с целью повышения качества отливаемых слитков и надежности работы дозирующего канала разливочной емкости, сначала засыпают слои сыпучих материалов, температура спекания которых составляет t> - (0,6 — 0,95)tp. где tp — температура разливаемого металла в емкости, а затем слой сыпучего материала с температурой спекания tz > р толщиной

h2 (0,10 — 0,14)h, где h — высота дозирую-. щего канала.

1780922

Парапетом 3 ro слон ззс1ане с с

73, ьЛ

Параметры СТ-ro слон

)Nil дознрукк3его устюодстеа ста1м.

Сг

Тенпаватура спеканмл, С с, ТО4Мнна

ClIOlI, МН 41

Патернал

Лат армал

ЮС . 1250

455

0,09 80

Электрод- 2506 45 " NIS 1650 0,75 пмво боп м 46500 50 -"- 1640 0,75

2,32

6ОС 1250 450

0,10 160 1,99

О, 13 160 1,96

0,34 300 1,96

O, IS 100 2,30

2500 65

506

° ОС 1250

° ОС 1250

ЮС 1250

2566 70

2500 7S н

° 1

43S -"- 2500 65 " - 1640 0,55

Парамон -900 к4ез44нчнод

rgNNw

ЮС 980

0,13 76 2,26

435 -"« 2500 65 " 3635 0,6

1,94 Раэнека удоелетВОЮ44тВльнан

1,92

0,13 100

2500 65 -"- 1650 0,64 0,13 100

° OC 1056 \35

I,96

2,26

1650 0,95 0,13 300

lá50 1,0 0,13 100

° t»

2500 65

2500 65

Порумд 1560 пернклаа 1650

4)5

435 н

1900 38 357С 1600 0,75 0.09 70

Ставроюмт. 1200 ксмеент4 м

I2O0

2,28

382 к

Доэнруопае уст», 260 родство пронепуточного ! Ноева

20 -"- . 3665 0,75 6,10 160

3.97

18О

2000 24

1610 0,75 0,12 300 1,96

376 лнорф.

Графнт

1200

28 N

1200

1600 0,75

1600 0,75

l,96

2,33

О, l4 100

0,15 100

41

172

170

N и

Пауглерою1заммв ларамк hopoNO нетал4м

«N»

ЮС 1280 176

Порунд 1515 176

Пеюмклаз 1600 178

1605 0,8 6 32 160 1 96

1595 0,95 0,12 100 1,99

1600 1 О 0 11 100 2 26

«н»

196О

Коксмк н н

N»

Поатменнак ааг

Грлзненность станк н н

2006 2\ - 1600 0,6 0,12 100 1,90

176

Порсмок 960 глннм кнрпннн, 880 лнооф.

Графнт н

1600 0,55 0,12 80 2,29

376

° !

° ОС 1110 273

2060 27 6215 1480 0,75 0,09 80

2,28

Раэтмзка удовлвтэо3тнт.

° «барное уст- 366

Ролстзо НРО мамут онного

НОама

Лнорф.

Гюафмт н

ПОС 1020

ПОС 1120 м

2ЭОО

2066

36 н

242

2060 42 6215

2006 36

242

° t

Пауглероензанна

Раз4в4эка удоелет«

° ормт.

2060 36

2000 33

° ОС 111 0 264

Пермкпээ . 1515 . 267

1496 0,95

3495 6,98

6,12 100

0,11 100

1 496

2,27

Повадкам заг ркзне4Э4ос ть .с талм

2OaO . 36 -"- 1486 О.б

0,12 100

6ouoooN 890

Г4еатм

Псрмм3к . 820

Разлкама улоелет

° орнтвлбнал

1195

1480 0,55 О, 32 . 700 2,28

36. Прознганме канала

° 46&ра

264

2066 н

500

Кснкентюат 1250

l 256 поюою4 1250

1250

70 6215

125 «н»

260

Прокнганиа канала

Н н

«tI»

125О

„г

° нбавное устроД ство сталераэ. лнеонного

КОЕЕВ

ПРОТОТ4вт

° мба юное устоодстео стамрвзлнаонмого

КОЭ44Е

Обалк

Е МСО та Nc на1и 1

4М4

ЮС

° ОС

ЮС

Температура слеканмл, 4С

ГТ

1110 . 1190

425

264

258

264

4)0

)25

)00

706

760 . за4заткн дарка — стае .

ТО4вве4з спою, 1М1 Ь

1650 0475

1645 0 75

3650 6,75

24

24

1495 0,75

1490 0.75

3490 0,75

1485 0.75

1490 0,6

l 490 0,84

1485 0,84 1495 0,09 3486 O.84

13496 0,84

0,10 306

0,12 100

0,14 100

0,15 100

0,12 100

0,14 56

6,15 75

0,25 75

0,35 00

O,4О 60

Т, гннеска образа брак ns

° мк ээГ

ТОЭОМ

1,96

1,97

I 98

2,26

3,96

2,26

2,26 .

2,26

2,26

2,26

Прокнганне канале амбара

Раэлнека удоелет° оомталзнал

Пауглеромне анне пврамк порпнд

NOTOlIlO

Прсммганне rteoooo

° нбера

Прамвеннал загрлз

НВ4еосте стали нен.

° кзюк.

Промкганне канала доза тора

Раз4мзка удюелат° орнтелзлал

Раз4в4зка удоелет

ЭОР.

34нне4ганне канала дозэтора

1780922

Составитель H.Äoëãóíîâ

Редактор М.Васильева Техред М.Моргентал Корректор О.Густи

Заказ 4237 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101