Способ получения стальных слитков

 

Изобретение относится к черной металлургии ,в частности, к технологии получения крупных слитков из конструкционных низкои среднелегированных высококачественных сталей. Цель изобретения - повышение качества слитков путем снижения зональной ликвации по высоте упомянутых слитков. Сущность изобретения заключается в порционной заливке изложницы, причем масса каждой порции металла составляет 0,2...0,6 массы слитка, а содержание углерода и молибдена в каждой порции металла выдерживают равным CI и MOI и определяемым из следующих соотношений:ΣCIMI/ΣMI =C, MO=(1,3-1,5)ΔСI, где N-число порций металла

MI - масса I-й порции металла. Содержание углерода в первой порции металла берут равным 1,1-1,6 среднезаданного (марочного) содержания углерода в слитке, а в последней - соответственно 0,4-0,9 среднезаданного.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИМ (5ð 4 В 22 D 7 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и h »»С;m;/,» m; = С, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4327564/23-02 (22) 07.09.87 (46) 23.06.89. Бюл. Ф 23 (72) Г.А.Лубенец, В.А.Ефимов, :В.С.дуб, М.Ю.Соболев, В.Е.Ключарев, П.А.Иоффе, В.В.Лебедев, А.Г.Лискин, В.К.Новицкий, С.А.Иодковский, А.Ф.Козлов, С.Ю.Афанасьев, В.P.Ñóëÿ» гин, Е.Ф.Зорькин, В.А,Литвак, Л.К.Пыхтарь, В.И.Игнатьев, В.И.Голод, Ю.Я.Скок, Г.П.Матвеев, А.Г.Игнатенко и П.К.Галенко (53) 621.746.589(088.8) (56) Suzuki А. АЗИе, National Open

Hearth,Proceedings, 1978, v, 61. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТАЛЬНЫХ СЛИТ-

КОВ (57) Изобретение относится к черной

;металлургии, в частности к технологии.получения крупных слитков из конструкционных низко- и среднелегироИзобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при отливке крупных слитков для изделий машиностроения, например энерге-. тического и атомного, преимущественно из конструкционных низко- и среднелегированных высококачественных сталей.

Цель изабретейия - повышение качества слитков путем снижения зональной ликвации по высоте упомянутых слитков.

Сущность изобретения заключается в том, что заливку металла осущест,.ЯЦ„„1488110 А 1

2 ванных высококачественных сталей.

Цель изобретения — повышение качества слитков путем снижения зональной ликвации по высоте упомянутых слитков.

Сущность изобретения заключается в порционной заливке изложницы, причем масса каждой порции металла составляет 0,2-0,6 массы слитка, а содержание углерода и молибдена в каждой порции металла вьдерживают равным С,. и Mo и определяемым из следующих сои и отношении: K C;m;/ Х: m; = С, Ио„ =

» 1 (1,3-1,5)аС,, где п — число порций металла; m; — масса z.— é порции металла. Содержание углерода в первой порции металла берут равным 1,1-1,6 среднезаданного (марочного) содержания углерода в слитке, а в последней — соответственно О, 4-0, 9 среднеэаданного. вляют порциями массой, равной 0,20,6 массы слитка, при этом содержание углерода в металле первой порции выдерживают равным 1, 1-1,6 среднезаданного содержания углерода в слитке, .в металле последней порции 0,4-0,9 среднезаданного, а в металле промежу- точных порций — равным величине С;, полученной из соотношения где С вЂ” содержание углерода в ме1 талле i-й порции;

1488110 ш — масса i-й порции металла, С вЂ” среднезаданное (марочное) содержание углерода в металле слитка 5 при этом содержание. молибдена в каждой порции задают из соотношения

ФМ©) (1,3-1.,5) ЛС;. Изменение содержания углерода.и молибдена в каждой порции может быть осуществлено 1р путем ввода углерод-и молибденсодержащих материалов в промежуточной ковш.

Известно, что ликвация марганца, хрома, никеля и ванадия s слитках массой до 500 т незначительна. Ликвацию по высоте слитка таких элементов как сера, фосфор и кремний можно существенно снизить, например, путем уменьшения абсолютного их содержания в стали нри ее рафинировании. Это невозможно реализовать для углерода ,. и молибдена, так как их среднеслиточное содержание должно соответствовать марочному составу стали. 25

Изменение содержания углерода во время разливки не является достаточным для снижения уровня ликвации yrлерода и молибдена по высоте слитка вследствие эффекта перераспределения жидкостей по плотности в больших объемах: обладающие большой плотнос" тью порции металла с меньшим содержанием углерода будут располагаться в нижней части слитка и способствовать усилению как отрицательной, так и положительной ликвации углерода.

Повысить однородность слитка можно путем стабилизации плотности расплава по ходу его отливки. В част- 4

0 ности1 для конструкционных низко и среднелегированных сталей эта цель достигается путем изменения содержа" ния в металле самого тяжелого элемента - молибдена (плотность жидкого 45 молибдена составляет 9, 1 ° 10 кг/м ) ..

В порциях металла с повышенным содержанием углерода концентрация молибдена должна быть выше и наоборот.

Экспериментальные исследования позволили установить влияние содержания углерода и молибдена на изменение плотности жидкой низко- и среднелегированной стали (типа 15Х2НМФА, 25ХНЗМФА, 26ХНЗМФА, и др.). Кроме того, исследования показали, что для того, чтобы компенсировать изменение плотности жидкой стали рассмотренного класса при изменении в ней содержания углерода необходимо изменять в каждой порции металла содержание молибдена по следующей зависимости:

ЛМ6 = (193-195) дС;.

Предлагаемая зависимость справедлива для случая, когда содержание углерода в жидкой стали изменяется от 0,05 до 0,45Х.

Производить стабилизацию плотности расплава каким-либо другим элементом, но входящим в состав данной марки стали, нецелесообразно, так как при этом произойдет удорожание стали и изменение ее марки. Изменение плот-, ности расплава одновременно несколь кими элементами возможно, но нецелесообразно, так как резко возрастает технологичность производства крупных слитков, начиная от подготовки шихты к плавке до момента выпуска каждой плавки строго регламентированной по каждому элементу в узких пределах.

Таким образом, для снижения уровня развития ликвации углерода и молибдена по высоте слитка необходимо изменять содержание углерода по ходу разливки, а стабилизацию плотности жидкой стали производить.соответствующим изменением содержания в стали молибдена. В первой порции металла, заливаемого в изложницу, содержание углерода должно быть на 10-60 мас.Х

1 выше содержания, отвечающего марочному составу. Увеличение содержания углерода менее чем на 10 отн.Х и соответствующее увеличение содержания молибдена не приводит к желаемым результатам:,. увеличение содержания yrлерода более чем на 60 отн.X с соответствующим увеличением содержания молибдена может привести к повышенному их содержанию в нижней, части слитка, выходящему за пределы марочного состава.

Содержание углерода и соответствующее ему содержание молибдена в жидкой стали в процессе разливки уменьшают после заливки 20-60Х массы слитка через каждые 20-60Х его массы вследствие того, что в верхней части слитка получает развитие положительная ликвация этих элементов. Далее в каждой последующей порции заливаемого металла содержание углерода и молибдена снижают, причем содержание углерода в последней порции металла составляет 90-40Х его среднемарочного содержания.

1488110

Масса каждой порции металла опреI деляется технологическими особенностями: массой слитка„ схемой набора металла для слитка составом металР .5 ла и т.д. (например для слитка массой

500 т - 20 а для слитка массой

235 т — 60 .).

Содержание углерода и молибдена в каждой порции металла можно изменять как до разливки стали при ее рафинировании, так и непосредственно в промежуточном ковше при разливке стали.

Способ может быть осуществлен при разливке стали на воздухе, в защитной атмосфере или в вакууме.

Пример.. Для отливки слитка массой 360 т иэ сталИ 25ХНЗИФА применяют последовательную заливку равных порций металла иэ одной кислой мартеновской печи (120 т стали) и двух печей установки конструкции АСЕА-СКФ (по 120 т). Содержание углерода в металле каждого ковша было 0,31; 0,21 2б и 0,14 ; молибдена 0,53 0,39 и 0,29Х соответственно. Среднемарочное содержание элементов следующее: углерода

0,22 ., молибдена 0,40 . Следовательно, содержание углерода в первом ков» ше было на 40 выше среднемарочного, а в последнем — на 40Х ниже среднема рочного содержания. Слиток отливают в вакууме при остаточном давлении

0,5 мм. рт.ст.

Исследование металла заготовки из слитка массой 360 т ротора турбогенератора мощностью 1000 ИВт пока-. зали, что степень максимальной лик-, вации углерода по высоте тела слитка 4 не превышает 30, а молибдена 15, что существенно ниже, чем для контрольных слитков массой 290-360 т.

Разница в уровне механических свойств металлов в нижней части заготовки незначительна.

Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с известными возможность получения крупных слитков из конструкционных низко- и среднелегированных высококачественных сталей с высокой химической однородностью, что пдзволяет получать стабильные свойства изделий и организовать производство цельнокованных,. заготовок, например валов роторов турбогенератора мощностью 1000 МВт и выше, взамен изготовления их в сварно-кованном исполнении, а также других изделий ответственного назначения для энергетического и атомного машиностроения.

Так, внедрение новой технологии позволяет повысить химическую однородность слитков массой 360 т и перейти к производству цельнокованных заготовок роторов генераторов ТВВ1000/1500 взамен сварнокованных. При этом снижается расход металла, сокращаются затраты по целому ряду технологических операций (сварка, механообработка, термообработка, контроль) и достигается значительный эко номический эффект. ( .Ф о р м у л а и s о б р е т е н и М г

Способ получения стальных слитков преимущественно из конструкционных низко- и среднелегированных сталей,: включающий выплавку, внепечное рафи« нирование и порционную заливку металла в изложницу, о т л и ч а ю щ и и ; с я тем, что, с целью повышения ка чества слитков путем снижения зональI ной ликвации по высоте упомянутых слитков, заливку металла осуществля- ют порциями массой, равной 0,2-0,6 массы слитка, при этом содержание углерода в металле первой порции выдерживают равным 1, 1-1,6 среднезаданного содержания углерода в слитке, в металле последней порции — 0,4-0,9 среднеэаданного, а в металле промежуточных порций - равным величине С, полученной из соотношения

li и С,.m / Q т,. = С, где С; — содержание углерода в металле i-й порции;

m; — масса металла i-й порции;

С " среднеэаданное .(марочное) содержание углерода в металле слитка, а содержание молибдена в металле каждой порции задают из соотношения

ЛМо; = (1,3-1,5) С,, где ЛМо;, dC — отклонения содержания соответственно молибдена и углерода в

i-й порции от среднезаданного (марочного) содержания.