Способ отливки слитков

 

Изобретение относится к производству стальных слитков. Задача - разработка способа отливки слитков, основанного на установке по высоте изложницы металлического стержня с последующей заливкой в нее жидкого металла, для обеспечения в металлопрокате из таких слитков повышенную стабильность прочностных и вязкостных свойств, гарантируемую оптимальным расходом раскислителей, т.е. снижением этого расхода. Новым в способе является то, что используют стержень из высокомарганцовистой стали Гадфильда, при этом площадь его сечения изменяют, исходя из зависимости S_ст = (4 - 60)·10^-4·S_изл, где S_ст - площадь поперечного сечения стержня; S_изл - площадь поперечного сечения полости изложницы по среднему приведенному внутреннему диаметру.

Изобретение относится к производству стальных слитков, предназначенных для последующей прокатки.

Известен способ отливки стальных слитков, в процессе которого выплавленную кипящую сталь разливают в уширенные кверху изложницы, после чего в момент наполнения прибыльной части слитка в расплав вводят раскислитель, например гранулированный алюминий.

Так в процессе наполнения слитка формируется достаточно толстый наружный слой из кипящей стали, обеспечивающий ему чистую поверхность. Благодаря раскислению внутреннего слоя слитка его металл приобретает все достоинства спокойной стали.

Однако при этом трудно ориентироваться в том, сколько необходимо ввести раскислителя, чтобы получить спокойную сталь внутри слитка и в каком внутреннем объеме слитка должна образоваться спокойная сталь. Таким образом получить стабильность свойств металлопроката из слитка, отлитого таким способом, затруднительно, в связи с чем неизбежен значительный перерасход раскислителя.

Известен способ отливки слитков, принятый за прототип, включающий погружение в залитый в изложницу металл штанг, имеющих химический состав, аналогичный залитому в изложницу металлу, причем погруженную в жидкий металл штангу фиксируют на определенном заданном расстоянии от верха и низа изложницы.

Однако при реализации известного способа не решается вопрос образования спокойной стали во внутреннем объеме кипящего или полуспокойного слитка для устранения внутренних дефектов слитка.

Задача изобретения повышение свойств металла.

Поставленная задача достигается тем, что в способе отливки слитков, включающем установку по высоте изложницы металлического стержня и заливку в нее жидкого расплава, используют стержень из высокомарганцовистой стали Гадфильда, при этом площадь сечения стержня изменяют, исходя из зависимости S_ст (4 -60)·10^-4·S_изл, где S_ст площадь поперечного сечения стержня; S_изл площадь поперечного сечения полости изложницы по среднему приведенному внутреннему диаметру.

Сравнение предлагаемого способа с прототипом позволило установить критерий изобретения "новизна".

Параметры сечения стержня установлены экспериментально, исходя из того, чтобы в процессе заполнения изложницы жидким расплавом и кристаллизации слитка этот стержень полностью расплавился и количеством содержащегося в нем марганца раскислил сердцевину слитка, устранил внутренние дефекты, например осевые расслоения, присущие слиткам кипящей и полуспокойной стали.

При этом величина S_ст 4·10^-4S_изл, как показали эксперименты, соответствует минимальному диаметру внутреннего дефекта, равному 12% от поперечного приведенного размера литка. Величина S_ст 60·10^-4S_изл является верхним пределом полностью растворимого стержня и позволяет устранить внутренние дефекты на диаметре, равном 65% от поперечного приведенного размера слитка.

Установка в изложницу металлического стержня с площадью поперечного сечения менее 4·10^-4S_изл нецелесообразна, т.к. его расплавление после наполнения изложницы металлом не обеспечивает достаточной степени раскисления определенных объемов сердцевины слитка и нарушается соотношение наружного и внутреннего раскисленных объемов слитка. В этом случае не устраняются внутренние дефекты кипящего или полуспокойного слитков и не обеспечивается повышение механических свойств металла.

При установке стержня с площадью поперечного сечения более 60·10^-4S_изл не происходит его полного расплавления в объеме металла.

Предлагаемый способ предусматривает последовательность операций и устанавливает зависимость площадей сечений стержня из высокомарганцовистой стали Гадфильда и полости изложницы по ее среднему приведенному внутреннему диаметру, т.е. способ выполнен на изобретательском уровне.

Пример. Для расплава, заливаемого в изложницу, использовали выплавленную в промышленных условиях, имеющую следующий химический состав кипящую сталь, мас. углерод 0,19; кремний 0,03; марганец 0,40: железо остальное.

По высоте изложницы устанавливали металлический стержень из высокомаргенцовистой стали Гадфильда следующего химического состава, мас. углерод 1,2; марганец 13,5; кремний 0,8; фосфор 0,08; сера 0,16; железо остальное. Площадь поперечного сечения стержня S_ст (4-60)·10^-4·S_изл.

Изложница емкостью 11,7 т имела полость площадью сечения S_изл=698100 мм², при этом для стержня диаметром 60 мм, т.е. S_ст 4 ·10^-3·S_изл 4 ·10^-3·698100 2826 мм². Полученная площадь стержня соответствовала стержню диаметром 60 мм. В процессе заполнения изложницы жидким расплавом и кристаллизации слитка установленный стержень полностью расплавился и количеством содержащегося в нем марганца раскислил сердцевину слитка, а также устранил его осевые расслоения. После прокатки слитков на арматуру диаметром 14 мм вырезали образцы через каждые 2 м по длине проката. Свойства горячекатаного металла во всех образцах оставались стабильными: временное сопротивление 46,5 кгс/мм², относительное удлинение - 34,0% что соответствует классу A_c-II по ГОСТ 5781-82 "Сталь-горячекатанная для армирования железобетонных конструкций".

Предлагаемый способ промышленно применим при производстве стальных слитков, предназначенных для последующей прокатки строительной арматуры и получения проволоки.

Формула изобретения

Способ отливки слитков, включающий установку по высоте изложницы металлического стержня и заливку в нее жидкого расплава, отличающийся тем, что металлический стержень используют из высокомарганцовистой стали Гадфильда, при этом площадь его поперечного сечения изменяют, исходя из зависимости S_ст (4 60) · 10^-4 · S_изл, где S_ст площадь поперечного сечения стержня; S_изл площадь поперечного сечения полости изложницы по среднему приведенному внутреннему диаметру.