Способ изготовления слитков из низкоуглеродистой стали

 

Изобретение относится к способам изготовления слитков из низкоуглеродистой стали повышенной чистоты от газов и эндогенных неметаллических включений. Способ основан на усилении раскислительной способности углерода при удалении продуктов реакции за счет снижения их порциального давления в системе по известной зависимости т. е. снижение порциального давления P_со обязательно приведет к уменьшению кислорода и углерода, растворенных в металле, при этом железо восстанавливается, а окись углерода удаляется из системы. Изложница бутылочной формы и сифонная разливка позволяют обеспечить плотное соединение с вакуумом-насосом. Отсасывающие насосы включают с самого начала наполнения изложниц. Способ не требует изменений технологии выплавки и разливки. Способ можно использовать для изготовления особо низкоуглеродистой стали, а также для отливки слитков с большим отношением длины к поперечному сечению, как заготовку для проката. 3 ил.

Изобретение относится к способам изготовления слитков из низкоуглеродистой стали повышенной чистоты от газов и эндогенных неметаллических включений.

Для изготовления деталей методом штамповки и особо сложной вытяжки используют низкоуглеродистую кипящую сталь, так как она более пластична, чем спокойная из-за малого содержания углерода и отсутствия кремния.

Основным недостатком готового листа из этой стали является расслой, связанный с наличием неметаллических включений и растворенных газов. При этом кипящую сталь разливают в сквозные изложницы с поступлением металла сверху или снизу (сифонным способом). Кипящую сталь раскисляют в печи или в ковше только марганцем. Качество и строение слитка кипящей стали зависит от процесса самораскисления во время разливки, обусловленного процессом кипения металла в изложнице. Интенсивность кипения регулируют добавкой интенсификатора или раскислителя. После окончания кипения верх слитка накрывают тяжелой крышкой либо закупоривают другим способом. Это является общепринятой в настоящее время технологией.

С целью дополнительной очистки металла от газов и неметаллических включений известны различные способы внепечной обработки жидкого металла в вакууме [1] В вакууме повышается раскислительная способность углерода. Газообразный продукт раскисления удаляется, что и обеспечивает получение более чистой стали. При этом признано, что вакуумирование дает наибольший эффект при обработке кипящей стали [2] Известны следующие способы вакуумной обработки: дегазация в ковше; дегазация порциями (DH-процесс); циркуляционная дегазация (RH-процесс); дегазация струи при переливе из ковша в ковш и другие более сложные процессы [3] Во всех этих случаях кипящая сталь до начала разливки превращается в спокойную.

Недостатками всех этих способов является необходимость специальной вакуумкамеры, дополнительного времени и температуры металла на обработку, а также вторичное окисление при наполнении слитка.

Известные способы вакуумирования струи металла при наполнении изложницы в специально оборудованной камере используются для обработки единичных слитков и при этом получается широкий конус рассеивания струи металла, что также является недостатком.

Известен также способ изготовления стальных слитков, предусматривающий вакуумирование кипящей стали в процессе заполнения изложниц бутылочного типа сифоном и в процессе кристаллизации слитка путем герметичного соединения верха изложниц через крышки (или пробки) с вакуумной системой [4] Этот способ не позволяет получать слитки в потоке неограниченного их количества с высокой степенью очистки от газов и неметаллических включений.

Задача изобретения расширение технологических возможностей способа, получение более чистого от газов и неметаллических включений, более пластичного металла в потоке неограниченного количества слитков, ликвидация недостатков, имеющих место при использовании известных способов внепечной обработки кипящего металла.

На фиг. 1 изображено устройство для реализации способа; на фиг. 2 вид сбоку на изложницу, подсоединенную к установке вакуумирования; на фиг. 3 то же, вид сверху.

Сущность способа заключается в том, что выплавленную по обычной технологии кипящую сталь разливают в слитки под вакуумом непосредственно в процессе наполнения изложниц бутылочного типа через сифонные проводки. Подготовленные изложницы бутылочной формы присоединяют через чугунную пробку 2 к установке вакуумирования через постоянную разводку 3. Группу изложниц, одновременно заполняемую металлом, включают в систему вакуума с момента начала наполнения. Производительность откачивающего насоса не менее 4,0 л в секунду образующихся газов на каждую тонну одновременно обрабатываемого металла. После наполнения изложниц и выдержки от 5 до 20 мин в зависимости от массы слитка вакуум отключают.

Способ позволяет несколько упростить выплавку, так как не требует запаса температуры на время обработки, не нужна специальная вакуум-камера, так как она совмещена с изложницей, не требует изменений обычной технологии выплавки и разливки стали, исключает вторичное окисление металла во время разливки. Постоянная разводка от вакуум-насосной установки позволяет обрабатывать неограниченное количество слитков.

Способ можно использовать для получения особо низкоуглеродистого металла, регулируя глубину вакуума, а также для отливки слитков с большим отношением высоты к поперечному сечению как заготовку для проката.

Формула изобретения

Способ изготовления слитков из низкоуглеродистой стали, включающий вакуумирование кипящей стали в процессе заполнения изложниц бутылочного типа сифоном и в процессе частичной кристаллизации слитка, путем герметичного соединения верха изложниц через пробки с вакуумной системой, отличающийся тем, что в процессе вакуумирования стали среднюю скорость откачки образующихся газов поддерживают не менее 4 л/с на каждую тонну одновременно обрабатываемого металла.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3