Способ подготовки к постоянной эксплуатации уширенных книзу слябинговых изложниц для отливки слитков спокойной стали

 

Сущность изобретения заключается в том, что изложницы отливают сифоном в разовые формы, извлекают, охлаждают, утепляют ее верхнюю часть и перед утеплением и заливкой спокойной стали изложницы при начальной температуре (25 75)°С не менее пяти раз заливают кипящей сталью с послдеующим охлаждением изложницы после снятия от слитка до указанной температуры.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам подготовки слябинговых изложниц к постоянной эксплуатации, и может быть использовано в сталеплавильных и сталелитейных цехах металлургических и машиностроительных предприятий.

В сталеплавильных цехах черной металлургии при отливке слябинговых слитков спокойной стали массой 15.22 т применяют уширенные книзу сквозные изложницы с утеплением ее верхней части.

В начальный период эксплуатации изложницы наполняют несколько десятков наливов только спокойной сталью с выдержкой слитков 150.240 мин. После появления трещин и разгарно-эксплуатационных дефектов на внутренней рабочей поверхности изложницы переводят на отливку слитков-недоливов или слитков кипящей стали (Типовая технологическая конструкция по разливке стали. Минчермет СССР, 1973, с. 32.35; Заверюха Н.В. Николаев А.Г. Рыбалко А.С. и др. Подготовка изложниц и составов для разливки стали. М. Металлургия, 1974, с. 321-322).

Применяемый способ эксплуатации изложниц не учитывает влияния остаточных литейных напряжений и изменения микроструктуры чугуна в стенках изложниц на возникновение и развитие температурных эксплуатационных напряжений, оказывающих влияние на долговечность изложниц и состояние внутренней рабочей поверхности, а в итоге на качество поверхности слитков и готового проката.

Такая технологическая операция как снятие остаточных напряжений с одновременной стабилизацией микроструктуры и свойств чугуна не предусматривается технологическими инструкциями ни в цехах производства изложниц, ни в цехах подготовки составов.

Известен способ, согласно которому изложницы после отливки сифоном в разовые формы перед вводом в постоянную эксплуатацию могут выдерживаться в течение 6.12 месяцев, т.е. проходят старение.

Выдержка с целью старения изложниц в течение 6.12 месяцев для снятия остаточных литейных напряжений и повышения стойкости изложниц имеет ряд недостатков: во-первых, в процессе столь длительной выдержки в отливке снимается всего лишь 10.15% остаточных литейных напряжений, при этом изменений микроструктуры и свойств чугуна не происходит; во-вторых, в связи с отсутствием закрытых складов длительная выдержка изложниц на металлургических предприятиях может осуществляться только на открытых эстакадах, что сопряжено с интенсивными окислениями составляющих чугуна и коррозией поверхности изложниц. Это приводит к снижению жаростойкости внутренней рабочей поверхности изложниц, работающих в условиях жестких знакопеременных температурных напряжений и деформаций и интенсивных окислительно-восстановительных реакций, что снижает качество рабочей поверхности, долговечности изложниц и ухудшает качество поверхности слитков.

Задачей изобретения является повышение эксплуатационной долговечности изложниц и улучшение качества поверхности слитков спокойной стали, отливаемых в уширенные книзу слябинговые изложницы.

Согласно изобретению в способе подготовки к постоянной эксплуатации уширенных книзу слябинговых изложниц для отливки слитков спокойной стали, включающем отливку изложниц сифоном в разовую форму, извлечение из нее, охлаждение изложниц и утепление ее верхней части, перед заливкой спокойной стали изложницы при начальной температуре 25.75^оС не менее 5 раз заливают кипящей сталью с последующим охлаждением изложниц после снятия со слитка до указанной температуры.

Преимущество такого способа подготовки изложниц к отливке слитков спокойной стали заключается в том, что за счет использования тепла слитков кипящей стали происходит полное снятие остаточных литейных напряжений с одновременным улучшением микроструктуры доменного передельного чугуна и стабилизацией физико-механических свойств за счет сфероидизации эвтектоидного цементита.

Термоциклирование изложниц путем отливки слитков кипящей стали перед отливкой слитков спокойной стали обусловлено следующими особенностями отливки и эксплуатации изложниц.

При отливке изложниц из доменного передельного чугуна, содержащего, мас. С 3,9.4,4; Si 0,7.1,2; Mn 0,5-1,0 сифоном в открытую разовую форму, например из песчано-глинистой или жидкотвердеющей смеси, различные части изложниц охлаждаются неравномерно, в особенности их торцы, один из которых открыт. Металлическая основа доменного передельного чугуна в стенках изложниц, как правило, перлитная с мелкопластинчатым в сочетании с участками сорбитообразного перлита и единичными включениями цементита (до 5% по площади). В связи с неравномерностью затвердевания и охлаждения изложниц в стенках образуются неоднородные микроструктуры и свойства чугуна в сочетании с неоднородными остаточными напряжениями, которые резко возрастают у изложниц из-за затруднительной усадки и слабой податливости формовочной смеси вокруг металлического каркаса стержня.

При отливке слитков спокойной стали в изложницы с утеплением верхней ее части и выдержке слитков 150.240 мин в изложнице внутренняя рабочая поверхность широких стенок прогревается по высоте до 850^оС и выше, а максимальная средняя температура изложницы значительно превышает порог циклической вязкости чугуна 550.650^оС и достигает 720.750^оС, что и приводит к возникновению и развитию трещин различного рода, а в итоге к отбраковке изложниц на ранних этапах эксплуатации.

При заливке в изложницы не менее 5 раз кипящей стали согласно изобретению температурный режим изложниц таков, что максимальная температура чугуна у внутренней рабочей поверхности широких стенок на половине ее высоты составляет лишь 650.760^оС при начальной температуре 25.75^оС соответственно.

Известно, что при таких температурах идут интенсивно процессы снятия остаточных напряжений и сфероидизации эвтектоидного цементита, т.е. происходит стабилизация структуры и физико-механических свойств чугуна изложниц.

Заливать в изложницу с начальной температурой выше 75^оС кипящую сталь нельзя, так как в этом случае температура изложницы в зоне теплового центра грани слитка при выдержке его 90 мин достигает уже 800.820^оС, при которых в чугуне идут процессы графитизации цементита перлита, расширение металлической основы из-за интенсивного выделения газов и окисления составляющих химического состава чугуна. Это приведет к интенсивному возникновению и развитию трещин различного рода, росту чугуна на внутренней поверхности и уменьшению живого сечения стенок и преждевременной их отбраковке, ухудшению качества поверхности слитков по поверхностным дефектам или из-за заклинивания из деформирующимися стенками.

При начальной температуре меньше 25^оС заливать кипящую сталь в изложницы нельзя, так как при наполнении в стенках изложниц из-за резкого перепада температур в начальный период возникают такие температурные напряжения, которые приводят к разрушению изложниц с уходом стали из нее.

Термоциклическая обработка изложниц кипящей сталью в заявленном режиме перед вводом их в эксплуатацию под отливку слитков спокойной стали приводит к снятию остаточных литейных напряжений в основной части изложниц, стабилизации микроструктуры и свойств чугуна за счет сфероидизации эвтектоидного цементита в тех частях стенок изложницы, которые испытывают наибольшие перепады температур и знакопеременные температурные напряжения.

Таким образом, благодаря применению предложенного технического решения оказалось возможным повышать эксплуатационную долговечность уширенных внизу изложниц из доменного передельного чугуна, применяемых при отливке слитков спокойной стали.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К ПОСТОЯННОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ УШИРЕННЫХ КНИЗУ СЛЯБИНГОВЫХ ИЗЛОЖНИЦ ДЛЯ ОТЛИВКИ СЛИТКОВ СПОКОЙНОЙ СТАЛИ, включающий отливку изложниц сифоном в разовую форму, извлечение из нее, охлаждение изложниц и утепление их верхней части, отличающийся тем, что перед заливкой спокойной стали изложницы при начальной температуре 25 75^oС не менее 5 раз заливают кипящей сталью с последующим охлаждением изложниц после снятия со слитков до указанной температуры.