Способ получения слитков

 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к производству слитков. Цель изобретения - улучшение качества слитка и увеличение выхода годного. Способ включает обработку жидкого металла пульсационным перемешиванием в процессе его затвердевания за счет циклического вытеснения металла газом из огнеупорной трубки, погруженной в прибыльную часть слитка, каждый цикл вытеснения металла из трубки осуществляют поэтапно с периодичностью и длительностью каждого этапа, равными соответственно 0,4-0,5 и 0,2-0,3 длительности периода собственных колебаний одноузловых стоячих волн, создающихся на поверхности расплава, а величину избыточного давления во внутренней полости огнеупорной трубки, создаваемого на каждом этапе цикла вытеснения металла, устанавливают в зависимости от количества этапов прямо пропорционально от максимального избыточного давления газа, необходимого для полного вытеснения расплава из огнеупорной трубки. При обработке слитков по данному способу глубина проникновения усадочных дефектов снижается с 12-13 до 9,5-10%, головная обрезь уменьшается в среднем на 2,0-2,5%. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО!.!ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

<5!> 4 В 22 Р 27/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4342136/31-02 (22) 14. 12.87 (46) 23.09.89. Бюл. № 35 (7l) Донецкий политехнический институт и

Краматорский завод .<Знергомашспецсталь» (72) А. Н. Смирнов, А, С. Плахотный, С. В. Пильгук, А. А. Троянский, 1О. В. Костенко, А. Л. Редько, H. В. Борзых и Н. П. Золотенков (53) 621.746.589 (088.8) (56) Патент Франции № 309170, кл. В 22 D27/08,,1963.

Авторское свидетельство СССР № 372022, кл. В 22 D 7/12, 1973. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКОВ (57) Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к производству слитков.

Цель изобретения — улучшение качества слитка и увеличение выхода годного. Способ включает обработку жидкого металла пульсационным перемешиванием в процессе его

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к производству слитков.

Цель изобретения — улучшение качества слитка и увеличение выхода годного.

На фиг. 1 представлена схема осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2— график, поясняющий предлагаемый способ.

Способ осуществляют следующим образом.

После заполнения изложницы 1 металлом 2 в него погружают огнеупорную трубку 4, соединенную с системой подачи и отвода рабочего газа. Обработку начинают вытеснением расплава из огнеупорной трубки после начала образования корки 3. Подачу газа во внутреннюю полость огнеупорной

„„Я0„„15О9176 д ) 2 затвердевания за сче-. циклического вытеснения металла газом из огнеупорной трубки, погруженной в прибыльную часть слитка, каждый цикл вытеснения металла из трубки осуществляют поэтапно с периодичностью и длительностью каждого этапа, равными соответственно 0,4 — 0,5 и 0,2 — 0,3 длительности периода собственных колебаний одноузловых стоячих волн, создающихся на поверхности расплава, а величину избыточного давления во внутренней полости огнеупорной трубки, создаваемого на каждом этапе цикла вытеснения металла, устанавливаю-, в зависимости от количества этапов прямо пропорционально от максимального избыточного давления газа, необходимого для полного вытеснения расплава из огнеупорной трубки.

При обработке слитков llo данному способу глубина проникновения усадочных дефектов снижается с 12 — 13 до 9,5 — 1000, головная обрезь уменьшается в среднем на 2,0 — 2,5Я.

2 ил. трубки в течение одно о цикла вытеснения осуществляют по меньшей мере в два этапа.

На фиг. 1 приведена схема с подачей газа в течение одного цикла вытеснения в три этапа. При этом давление во внутренней полости в течение одного цикла вытеснение заполнение изменяется по графику, приведенному на фиг. 2. Возникающие при подаче газа порциями возмущения формируют на поверхности расплава одноузловые стоячие волны 5, которые обеспечивают дополнительное перемешивание расплава в прибыльной части слитка. При последующем заполнении огнеупорной трубы происходит затухание стоячих волн, которое изменяет интенсивность перемешивания в различных

1509176 слоях расплава, что также обеспечивает улучшение качества слитка. Стоячая волна формируется при каждом вытеснении расплава. Циклическое формирование стоячих волн на поверхности расплава значительно снижает требования к точности определения частоты собственных колебаний одноузловых стоячих волн, так как исключается гашение стоячих волн из-за возникновения и постоянного накопления сдвига фаз между импульсами вынуждающего воздействия и собственными колебаниями поверхности расплава.

Подача газа во внутреннюю полость огнеупорной трубки по меньшей мере в два этапа в течение одного цикла вытеснения увеличивает турбулизацию потоков расплава за счет увеличения количества порций, вытесняемых из трубки. При этом возрастает количество областей расплава, движущихся с различными скоростями. Кроме того, уменьшение массы вытесняемых порций расплава снижает глубину проникновения пульсирующей струи, что увеличивает скорость кристаллизации в донной части слитка и, как следствие, уменьшает глубину проникновения усадочных дефектов. Увеличение турбулизации струи при ее истечении из огнеупорной трубки также улучшает качество слитка в головной его части.

Периодичность этапов подачи газа соста вляет 0,4 — 0,5 длительности периода собственных колебаний одноузловых сто-,:чих волн. Такая периодичность подачи ra -а вызывает на поверхности расплава возникновение стоячих волн, которые дополнительно перемешивают расплав в прибыльной части слитка, и препятствуют образованию корочки на поверхности слитка. Образование корочки препятствует проведению процесса пульсационного перемешивания из-за отсутствия возможности колебания уровня металла. Дополнительное перемешивание расплава в прибыли повышает однородность слитка (улучшает качество) и значительно уменьшает глубину проникновения усадочных дефектов за счет формирования чашеобразной усадочной раковины. Известно, что максимальная глубина и интенсивность перемешивания стоячими волнами достигается при минимальной длине волны. Наиболее рациональными с точки зрения перемешивания расплава в периферийных зонах прибыли и областях расплава, непосредственно прилегающих к поверхности огнеупорной трубки, являются одноузловые стоячие волны. Двух- и более узловые волны значительно менее эффективны при перемешивании расплава, что ухудшает качество слитка и уменьшает выход годного.

При подаче порций газа с периодичностью 0,4 — 0,5 длительности периода собственных колебаний одноузловых стоячих волн обеспечивается достижение максимальных амплитуд колебаний стоячих волн. Изменение периодичности подачи газа менее 0,4

Величина избыточного давления для каж-. дого этапа подачи газа прямо пропорциональна максимальному избыточному давлению газа, необходимому для полного вытеснения расплава из огнеупорной трубки в зависимости от количества этапов. При этом обеспечивается разделение вытесняемого расплава на примерно равные порции, что обеспечивает развитие стоячих волн с максимальной амплитудой, а следовательно, улучшает качество слитка. Кроме того, вытеснение расплава примерно равными порциями обеспечивает максимальную эффективность перемешивания в головной части слитка. Отклонение зависимости избыточного давления газа для каждой порции от указанной нецелесообразно, так как при этом ухуди более 0,5 длительности периода собственных колебаний одноузловых стоячих волн нецелесообразно, так как при этом уменьшается амплитуда стоячих волн (в силу несовпадения собственных частот и частот вынужденного воздействия), снижается интенсивность перемешивания расплава в головной части слитка и соответственно ухудшается его качество.

Наиболее целесообразно с точки зрения улучшения качества слитка осуществлять процесс пульсационного перемешивания в наиболее благоприятных режимах, в том числе с частотой вытеснения расплава, близкой к частоте собственных колебаний расплава, 15 в системе огнеупорная труба — жидкая фаза слитка. При этом выбор рационального количества порций газа может быть определен как частное от деления длительности вытеснения расплава из огнеупорной трубки на длительность подачи одной порции газа, учитывающей длительность периода собственных колебаний одноузловых стоячих волн.

Длительность этапов подачи газа, составляющая 0,2 — 0,3 длительности периода собственных колебаний одноузловых стоячих волн, наиболее рациональна, так как обеспечивает формирование стоячих волн максимальной амплитуды и, следовательно, максимальную интенсивность перемешивания расплава в прибыли и головной части слитка.

Уменьшение длительности подачи порций

30 газа менее 0,2 длительности периода собственных колебаний одноузловых стоячих волн снижает эффективность обработки, так как при этом увеличиваются потери энергии порций газа, связанные с фазовыми рассогласованиями. Увеличение длительности подачи

35 порций газа свыше 0,3 длительности периода собственных колебаний одноузловых стоячих волн нецелесообразно, так как при этом происходит;<гашение» стоячих волн возмущениями, вызываемыми подачами пор40 ций газа. Это снижает интенсивность перемешивания расплава в прибыли, снижает качество слитка и увеличивает глубину. проникновения усадочных дефектов.

1509176

Формула изобретения

1, шаются условия формирования стоячих волн на поверхности расплава и снижается равномерность перемешивания расплава в головной части слитка, что в конечном итоге снижает качество слитка.

Пример. В условиях электросталеплавильного цеха обрабатывают кузнечные слитки массой 20 — 24 т. Марка стали 40 ХН, В качестве рабочего газа используют аргон.

Обработку начинают после наполнения изложницы. Частота цикла вытеснение — заполнение трубы металлом 0,4 Гц при глубине погружения трубы 0,35 м. Частоту одноузловых стоячих волн предварительно оценивают аналитически, а затем корректируют в ходе обработки по развитию одноузловых стоячих волн максимальной амплитуды. Частота собственных колебаний одноузловых стоячих волн составляет 1,85 Гц, а длительность периода этих колебаний соответственно равна 0,54 с. Обработу ведут в течение

65 мин, а для предотвращения затвердевания расплава на поверхности огнеупорной трубки используют слаботеплопроводящие смеси, которые подаются в ее внутреннюю полость.

Контроль качества получаемых слитков осуществляют по глубине проникновения усадочных дефектов, степени развития внеосевой ликвации в головной части слитка, а также по химической неоднородности металла в головной и донной частях слитка.

Результаты получения слитков по предлагаемому способу показали, что глубина проникновения усадочных дефектов снижается с 12 — 13 до 9,5 — 10%, головная обрезь уменьшается в среднем на 2,0 — 2,5%.

Способ получения слитков, включающий

1О обработку жидкого металла пульсационным перемешиванием в процессе этого затвердевания за счет циклического вытеснения металла газом из огнеупорной трубки, погруженной в прибыльную часть слитка, 1 отличающийся тем, что, с целью улучшения качества слитка и увеличения выхода годного, каждый цикл вытеснения металла из огнеупорной трубки осуществляют поэтапно с периодичностью и длительностью каждого этапа, равными соответственно 0,4 — 0,5 и

20 0,2 — 0,3 длительности периода собственных колебаний одноузловых стоячих волн, образующихся на поверхности расплава, а величину избыточного давления во внутренней полости огнеупорной трубки на каждом этапе цикла вытеснения металла устанавливают в зависимости от количества этапов прямо пропорционально максимальному избыточному давлению газа, необходимому для полного вытеснения расплава из огнеупорной трубки.

П7,1

1509176

Составитель 1О. Яковлев

Редактор И. Горная Техред И. Верес Корректор М. Васильева

Заказ 5669/II Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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