Способ непрерывной разливки металла

 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к обработке стали и сплавов в процессе непрерывной разливки. Предложен способ непрерывной разливки стали и сплавов, включающий подачу жидкого металла в кристаллизатор, введение в него расходуемой проволоки и вытягивание заготовки из кристаллизатора. Отличительной особенностью способа является то, что расход проволоки устанавливают по следующей зависимости: P_пр = K·P_м, где P_пр - массовый расход проволоки, кг/мин; K - безразмерный коэффициент, равный (0,5 - 5,0)·10^-4; P_м - массовый расход металла через кристаллизатор, кг/мин. Получен новый технический результат, заключающийся в повышении механических свойств проката из непрерывнолитого металла. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, а именно к внепечной обработке жидкого металла, и предназначено для использования преимущественно при непрерывной разливке стали.

Известен способ непрерывной разливки металла на слябы (см. авт. свид. N 961850, кл. B 22 D 11/10, 1982), включающий подачу металла в кристаллизатор и введение в металл добавок в виде проволоки или ленты в зону выходных отверстий погружного стакана под углом к зеркалу металла, изменяющимся в зависимости от скорости разливки.

Недостатком этого способа является то, что добавки в зоне выходных отверстий частично сгорают и не попадают в расплав. Это увеличивает расход вводимых добавок.

Известен также способ непрерывной разливки металлов (см. авт. свид. N 302166, кл. B 22 D 11/00, 1971), обеспечивающий ввод в жидкий металл твердого легирующего компонента в виде проволоки, смазанной парафином.

Этот способ не предусматривает регламент ввода проволоки в процессе разливки, а введение в жидкую лунку заготовки парафина приводит к дополнительной загазованности непрерывно-литых заготовок.

Наиболее близким к заявляемому является выбранный в качестве прототипа способ непрерывной разливки металлов (см. авт. свид. N 1148698, кл. B 22 D 11/00, 1975), включающий подачу металла в кристаллизатор, ввод в него расходуемой проволоки под углом 10 30^o к вертикальной плоскости циклически со скоростью 3 270 м/мин при продолжительности циклов 0,15 6 c с определенным интервалом между циклами.

Одним из существенных недостатков этого способа является то, что он не обеспечивает однородности физико-механических характеристик проката вследствие неравномерности распределения вводимых в жидкий металл добавок по длине и поперечному сечению заготовки из-за цикличности ввода проволоки. Кроме того, заданная линейная скорость ввода модифицирующей проволоки (3 270 м/мин) не может обеспечить в полной мере равномерности распределения модификатора в заготовке, что также является существенным недостатком этого способа.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа непрерывной разливки стали и сплавов путем равномерного распределения непрерывно вводимого в кристаллизатор модификатора по длине и поперечному сечению отливаемой заготовки, обеспечивающего повышение механических свойств металлопродукции.

Для решения поставленной задачи в способе непрерывной разливки стали и сплавов, включающем подачу жидкого металла в кристаллизатор, введение в него проволоки с регулированием ее расхода и вытягивание заготовки из кристаллизатора, расход проволоки устанавливают по следующей зависимости P_пр K·P_М, где P_пр массовый расход проволоки, кг/мин; K коэффициент пропорциональности, равный (0,5 5,0)·10^-4; P_М массовый расход металла через кристаллизатор, кг/мин.

Непрерывным введением в жидкую фазу в течение всей разливки модифицирующей проволоки с расходом, определяемым по предложенной зависимости, достигается равномерное распределение модификатора по длине и поперечному сечению отливаемой заготовки, что обеспечивает однородность и повышение механических характеристик проката, полученного из непрерывнолитого металла.

Для обеспечения эффективности влияния модификатора на структуру заготовки (в частности, на измельчение зерна), способствующую повышению механических свойств проката, требуется соответствующая дозировка модифицирующего материала, что реализуется при экспериментально установленном отношении массового расхода вводимой проволоки к массовому расходу металла через кристаллизатор, равном (0,5 5,0)·10^-4. При значении K, меньшем 0,5·10^-4, модификатор не выполняет своей функции, то есть не измельчает зерно литой структуры, при значении K, большем 5·10^-4, происходит образование грубых скоплений сульфидов и оксисульфидов, что приводит к ухудшению структуры литой заготовки и снижению механических свойств проката.

Меньшие значения коэффициента K в указанном интервале целесообразно использовать при литье легированных сталей, а большие при литье углеродистых, так как для измельчения зерна легированной стали требуется меньшее, а для углеродистой большее количество модификатора.

По заявляемому способу в процессе непрерывной разливки стали и сплавов целесообразно непрерывно вводить в кристаллизатор модификатор в виде проволоки или порошка, заключенного в металлическую оболочку, расход которой устанавливают по зависимости P_пр (0,5 - 5,0)·10^-4·P_м. Способ может быть реализован с помощью любого трайбаппарата.

В процессе непрерывного литья заготовок сечением 150 х 150 мм из легированной стали 35ГС в кристаллизатор в течение разливок плавок массой по 100 т непрерывно вводили композиционную проволоку диаметром 3,8 мм с толщиной металлической оболочки, равной 0,4 мм. В качестве модификатора использовали смесь иттрия и кремния в отношении 1 1.

Углеродистую сталь 20 разливали в заготовки сечением 300 х 360 мм. В процессе разливки плавки массой 150 т в кристаллизатор непрерывно вводили алюминиевую проволоку толщиной 4,4 мм.

Примеры конкретного выполнения способа представлены в таблице.

Из таблицы следует, что при одинаковом расходе металла через кристаллизатор в зависимости от коэффициента K расход композиционной проволоки составляет для стали 35ГС 0,011 0,35 кг/мин. Это обеспечивает уровень механических свойств проката на 35 70 н/мм² выше минимальных стандартных. Кроме того, следует отметить, что механические характеристики легированной стали более резко возрастают при меньших значениях K (0,5 - 0,9)·10^-4, чем при более высоких (0,9 1,5)·10^-4 и увеличение его выше 1,5·10^-4 нецелесообразно вследствие нерационального расхода модификатора.

В углеродистых сталях влияние модификатора начинает проявляться при расходе проволоки 0,0498 кг/мин. В исследованных пределах расхода проволоки 0,0498 0,228 кг/мин механические характеристики возрастают монотонно и в среднем на 20 н/мм² превышают стандартные, а ударная вязкость при температуре 20^oC повышается на 4 30% Изобретение при его использовании позволит повысить механические свойства проката, полученного из непрерывнолитой заготовки, за счет более точного дозирования модификатора, непрерывно вводимого в кристаллизатор в процессе непрерывной разливки стали и сплавов.

Формула изобретения

Способ непрерывной разливки металла, включающий подачу жидкого металла в кристаллизатор, вытягивание заготовки из кристаллизатора, введение в кристаллизатор проволоки с массовым расходом P_пр пропорционально массовому расходу металла P_м через кристаллизатор, отличающийся тем, что отношение Р_пр и Р_м устанавливают в диапазоне (0,5 5,0) · 10^-4.

РИСУНКИ

Рисунок 1