Способ разливки стали


 


Владельцы патента RU 2470735:

Дробышевский Павел Александрович (RU)

Изобретение относится к металлургии. Разливку стали осуществляют из ковша в изложницу с прибыльной надставкой. Через 5-10 секунд после прекращения подачи металла в изложницу ее накрывают теплоизоляционной плитой с покрытием из термостойкого керамического композита. Теплоизоляционную плиту готовят из древесной пластины толщиной 10-20 мм, на которую затем наносят покрытие толщиной 2-10 мм из термостойкого керамического композита, изготовленного по «золь-гель» технологии. Изобретение позволяет снизить размер усадочной раковины, уменьшить обрезь металла в головной части слитка, исключить загрязнение стали шлаковыми включениями и атмосферы пылевидными частицами. 2 табл.

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к разливке стали и сплавов.

В настоящее время при разливке стали в изложницы снижения потерь тепла поверхностью металла в изложнице достигают следующим образом.

Наиболее широко для футеровки прибыльной надставки используют шамотный кирпич, который имеет достаточную стойкость (50-60 наливов), но в то же время обладает сравнительно высокой теплопроводностью и теплоемкостью. Замена обычного шамотного кирпича на легковесный с кажущейся плотностью 1,2-1,3 г/см3 позволяет уменьшить объем прибыли и обрезь головной части слитка на 2-3%. Однако стойкость такой футеровки мала.

Более высокий выход годного металла наблюдается при обогреве боковой поверхности прибыли одноразовыми экзотермическими вкладышами и обмазками. Вкладыши готовятся одно- или многослойными. Последние состоят обычно из экзотермического слоя, прилегающего к металлу, и одного-двух наружных теплоизоляционных слоев. Экзотермический слой готовится на основе наполнителя (шамотный порошок, кварцевый песок и т.д.), 45-55% горючих компонентов (алюминий, ферросилиций, силикокальций), 10-20% окислителей, селитры (0-10%), окалины (20-40%), руды и т.д. При сгорании алюминия, кремния и кальция выделяется такое количество тепла, которое не только компенсирует тепловые потери металла, но и нагревает металл в прибыльной части слитка.

Применение экзотермических вкладышей и достаточно хорошее утепление зеркала металла в прибыльной надставке позволяют уменьшить объем прибыли и таким образом на 6-10% увеличить выход годного металла. Однако в связи со сравнительно высокой стоимостью и удельным расходом (15-25 кг/т) экзотермические вкладыши экономически целесообразно применять только при разливке высоколегированных сталей и сплавов.

Широкое распространение в практике производства качественной и высококачественной стали нашли люнкеритные смеси, содержащие 14-28% Al, 5-10% ферросилиция, 20-25% древесного угля, 10-20% коксика, 20-30% шамотного порошка и 10-15% боксита. Расход люнкерита в зависимости от его состава и массы слитка устанавливается в количестве 1,5-3,0 кг/т. Целесообразно для уменьшения тепловых потерь половину люнкерита при сифонной разливке засыпать после наполнения прибыльной надставки на 1/2-1/3 высоты.

При использовании люнкерита скорость снижения температуры металла в прибыльной части слитка уменьшается в четыре раза по сравнению с разливкой с открытым зеркалом металла.

В последние годы все более широкое распространение находят экзотермические смеси, по составу близкие к экзотермическим вкладышам и обмазкам, однако обычно с меньшим содержанием наполнителя. Вследствие высокой стоимости алюминия в качестве горючих компонентов используют преимущественно ферросилиций и силикокальций. При выборе состава экзотермических смесей необходимо во всех случаях иметь некоторый избыток горючих над окислителями для предотвращения частичного окисления металла в прибыли и образования в слитке «белых пятен», характеризующихся меньшим содержанием углерода, чем основной металл. Присадка экзотермической смеси на поверхность металла производится при наполнении прибыли на 1/2-2/3 ее высоты. При сгорании смеси в количестве 1 кг/т температура металла в прибыли слитка массой ~1 т возрастает на 15-20°C, что улучшает условия питания слитка. Вследствие быстрого сгорания смеси значительная часть выделяющегося тепла теряется бесполезно, поэтому целесообразно экзотермическую смесь покрывать слоем теплоизоляционной засыпки. В качестве такой засыпки используют шамотный порошок, песок и т.д. При отливке слитков не особенно ответственных сталей достаточно использовать теплоизолирующие засыпки, например смеси коксика и шамотного порошка.

Хорошими теплоизолирующими свойствами обладает вермикулит, представляющий собой продукт вторичных изменений темных слюд. При нагревании из вермикулита удаляется гидратная влага, что приводит к увеличению его объема в 8-12 раз.

Для обогрева прибыльной части слитка применяют и специальные способы подвода дополнительного тепла к головной части слитка. Электродуговой обогрев (способ Н.Г.Славянова) основан на использовании тепла горения дуги между металлом и опущенным на его поверхность электродом. При индукционном обогреве на прибыльную надставку устанавливают индуктор, по которому после наполнения прибыли металлом пропускают ток высокой частоты.

Разливка стали сверху имеет несомненные преимущества в сталеплавильных цехах большой производительности, где сталь разливают на крупные слитки. Этот способ разливки чаще всего проектируется на вновь строящихся заводах. Для разливки качественной стали и получения мелких и средних слитков целесообразно использование сифонного способа. Однако разливка высоколегированных сталей и сплавов, требующих обязательной обдирки слитков перед последующим переделом, производится сверху, что позволяет устранить потери металла в виде литников [1].

Известны шлакообразующие смеси для разливки стали на основе датолитового концентрата, содержащие углеродистые материалы [2].

При использовании таких смесей наблюдается повышенное пламе- и пылевыделение, а также недостаточно быстрое формирование вязкого шлака из-за довольно высокой температуры плавления (выше 900°C) и отсутствия в их составе разжижителей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является разливка стали и сплавов с использованием шлакообразующей смеси [3].

Недостатки использования известного способа разливки стали с применением шлакообразующей смеси заключаются в загрязнении стали шлаковыми включениями и повышенных потерях тепла металлом в верхней части изложницы, что приводит к повышенному выходу обрези при прокатке.

Для устранения указанных недостатков предложен:

1. Способ разливки стали, включающий заливку жидкой стали из ковша в изложницу с прибыльной надставкой, отличающийся тем, что через 5-10 секунд после прекращения подачи металла в изложницу ее полностью накрывают теплоизоляционной плитой с покрытием из термостойкого керамического композита.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при прекращении подачи металла в изложницу на всю поверхность металла укладывают теплоизоляционную плиту с покрытием из термостойкого композита.

3. Способ по п.1, 2, отличающийся тем, что теплоизоляционную плиту готовят из древесной пластины толщиной 10-20 мм, на которую затем наносят покрытие толщиной 2-10 мм из термостойкого керамического композита и из плиты удаляют влагу до содержания 0,5-2,0%.

Цель изобретения заключается в следующем: снижение размера усадочной раковины и уменьшение обрези металла в головной части слитка, а также исключение загрязнения стали шлаковыми включениями и атмосферы пылевидными частицами.

Положительного эффекта достигают следующим образом.

Разливку стали проводят без применения порошковой смеси и шлакообразующих добавок. В этом варианте через 5-10 секунд после прекращения подачи металла в изложницу непосредственно на поверхность металла укладывают теплоизоляционную плиту с покрытием из термостойкого композита, которая переходит в твердую с закрытыми порами огнеупорную пластину толщиной 10-20 мм, которая не взаимодействует с жидкой сталью. Эта пластина предотвращает потери тепла из верхней части изложницы, что уменьшает обрезь головной части слитка при прокатке.

Теплоизоляционная плита представляет древесную (например, древесно-волокнистую) плиту толщиной 10-20 мм, на которую затем наносят покрытие толщиной 2-10 мм из термостойкого керамического композита и из плиты удаляют влагу до содержания 0,5-2,0%.

Термостойкий керамический композит изготавливают по «золь-гель» технологии, обеспечивающей получение оксидной композиции с «нано» размерами частиц. При нагреве ТКК образуется огнеупорная масса с высокими теплоизолирующими свойствами.

По второму варианту при заливке жидкой стали из ковша в изложницу с прибыльной надставкой через 5-10 секунд после прекращения подачи металла в изложницу ее полностью накрывают теплоизоляционной плитой с покрытием из термостойкого керамического композита (ТКК).

При нагреве теплоизоляционной плиты с покрытием ТКК за счет излучения поверхностью металла с температурой, достигнутой через 5-10 секунд после прекращения подачи металла в изложницу, происходит взаимодействие компонентов плиты, которые переходят в твердую пористую огнеупорную массу. Из этой массы образуется пластина толщиной 10-20 мм, которая предотвращает потери тепла из верхней части изложницы. Слиток кристаллизуется практически без усадочной раковины.

Если изложницу с прибыльной надставкой накрывают теплоизоляционной плитой с покрытием из термостойкого керамического композита через интервал менее чем 5 секунд после прекращения подачи металла и теплоизоляционная плита представляет собой древесную плиту и имеет толщину менее 10 мм, на которую затем наносят покрытие толщиной менее 2 мм из термостойкого керамического композита и из плиты удаляют влагу до содержания менее 0,5%, то возможен ее прогар и нарушение герметизации пространства над слитком. Происходит прорыв горячего газа и вынос пыли в атмосферу, при этом ухудшаются тепловые условия формирования усадочной раковины.

Если изложницу с прибыльной надставкой накрывают теплоизоляционной плитой с покрытием из термостойкого керамического композита через интервал более чем 5 секунд после прекращения подачи металла и теплоизоляционная плита представляет собой древесную плиту и имеет толщину более 20 мм, на которую затем наносят покрытие толщиной более 10 мм из термостойкого керамического композита и из плиты удаляют влагу до содержания более 2%, то возможны закозление огнеупорной пластины и затруднение при разделке слитка. При этом ухудшаются условия формирования усадочной раковины.

В оптимальных условиях образованная хрупкая огнеупорная пластина легко удаляется при разделке слитка.

Пример осуществления

Испытание способа разливки стали провели на заводе ОАО «Уральская сталь».

Для проведения испытания теплоизоляционные плиты изготовили в ОАО «Уралкомпозит» по техническим условиям «ТЕПЛОИЗОЛЯТОРЫ» ТУ 1597-001-7268551-2007. Опытная партия.

Технические условия распространяются на теплоизоляторы, представляющие собой древесные плиты, например древесно-волокнистые плиты (ДВП), изготовленные по ГОСТ 4598-86, с нанесенным термостойким керамическим композитом, изготовленным по ТУ 1526-005-53847363-2004. Наряду с плитами древесно-волокнистыми используют фанеру, картон, прессованные бумагу и древесные опилки (ДСП).

Термостойкий керамический композит (ТКК), производимый фирмой ООО «СИНТЕ3-ПЛЮС» по «золь-гель» технологии, включает основные оксиды в соотношении, %: ZiO2+HfO2 20; TiO2 25; Al2O3 25; MgO 4; SiO2 20; Na2O 2; Fe2O3 1; CaO 1; K2O 1, а также дополнительные компоненты. ТКК в виде суспензии белого или светло-желтого цвета имеет следующие характеристики:

Условная вязкость, сек Укрываемость, г/м2, не более Огнеупорность, °C Термостойкость, RTC вод. 1300 Плотность, г/см3
45 150 1690-1710 3 1,73

В виде пасты ТКК представляет густую вязкую массу, упакованную в полиэтиленовые пакеты. В этой форме ТКК наносится с помощью шпателя или другим способом.

При разбавлении ТКК в воде образуется однородная жидкоподвижная масса, которую наносят с температурой около 200°C пульверизатором или кистью. Сушку покрытия ТКК производят на воздухе, возможна сушка пламенем газовой (ацетиленовой) горелки.

Теплоизоляционную плиту готовят из древесной пластины толщиной 10-20 мм, на которую затем наносят покрытие толщиной 2-10 мм из термостойкого керамического композита. Изделие прессуют для выравнивания слоя термостойкого керамического композита и из плиты сушкой удаляют влагу до содержания 0,5-2,0%.

Огнеупорность покрытия ТКК в виде плотной пленки соответствует 1690-1710°C. Температура жидкой стали составляет на выпуске из печи 1650-1700°C, а при разливке металла в изложницы температура находится в пределах 1550-1600°C, т.е. ниже, чем огнеупорность покрытия ТКК.

Условное обозначение теплоизоляционной плиты (теплоизолятора) для разливки стали состоит из размеров по длине, ширине, толщине и стандарта.

Пример записи условного обозначения изделия: Теплоизолятор 820×368×7 ТУ 1597-001-72681551-2007, Теплоизолятор 303×287×7 ТУ 1597-001-72681551-2007. Теплоизолятор 600×500×7 ТУ 1597-001-72681551-2007.

Размеры изделий устанавливают по требованию заказчика в соответствии с размером проема в прибыльной надставке или размером верхней торцевой части изложницы. Предельные отклонения по размерам ±3 мм.

По физико-химическим показателям изделия соответствуют требованиям, указанным в таблице 1.

Таблица 1
Наименование показателя Требования
1. Плотность, кг/м3 950-1100
2. Влажность, %, не более 5
3. Предел прочности при изгибе, МПа 15

При производстве сортовых слитков массой 8 т использовали изложницу с чугунной прибыльной надставкой, футерованной шамотным кирпичом. Разливку металла осуществляли без золы ТЭС и с золой ТЭЦ, которую расходовали в количестве 2,0 кг/т стали.

В первом варианте без золы ТЭС через 5-10 секунд после прекращения подачи металла в изложницу ее полностью накрывли теплоизоляционной плитой с покрытием из термостойкого керамического композита. Теплоизоляционную плиту готовили из древесной пластины толщиной 10-20 мм, на которую затем наносили покрытие толщиной 2-10 мм из термостойкого керамического композита и из плиты удаляли влагу до содержания 0,5-2,0%.

В этом варианте разливки стали отсутствует непосредственный контакт между теплоизоляционной плитой и металлом, поэтому теплопередача осуществляется в основном за счет излучения через слой неподвижного воздуха, находящегося между ними, что обеспечивает лучшую теплоизоляцию зеркала металла и уменьшает вероятность образования усадочных дефектов.

По второму варианту золу не применяли и через 5-10 секунд после прекращения подачи металла в изложницу непосредственно на всю поверхность металла укладывали теплоизоляционную плиту с покрытием из термостойкого композита.

Качество поверхности блюмов оценено одинаково 3 баллами. При этом количество граней, запороченных трещиной продольной на 25% меньше, пленой и неметаллическими включениями на 25% меньше, количество чистых граней на 25% больше.

При рассмотрении вариантов разливки стали марки 18Г2 наилучшее качество поверхности блюмов получено при утеплении теплоизоляционными плитами. При утеплении теплоизоляционными плитами усадочные дефекты отсутствовали.

При использовании золы ТЭЦ без применения теплоизоляционных плит (прототип) резко ухудшаются условия охраны труда из-за выбросов пылевидной фракции в момент забрасывания в прибыльную надставку.

Наиболее благоприятные условия охраны труда достигаются при использовании теплоизоляционных плит.

Результаты испытания способа разливки стали приводятся в таблице 2.

Таблица 2
Результаты испытания способа разливки стали
Вариант Место установки плиты Время установки плиты после начала разливки, сек Содержание пыли над изложницей во время разливки, г/м3 Относительный объем усадочной раковины, % Относительная величина обрези при прокатке, %
1 На торец надставки 5 0,3 35 35
2 -«- 7 0,1 25 25
3 -«- 10 0,5 40 40
4 На металл 5 0,2 30 30
5 -«- 7 0,1 20 20
6 -«- 10 0,3 35 35
Прототип Нет нет 27,5 100 100

Разливка стали с утеплением теплоизоляционной плитой, укладываемой на торец прибыльной надставки или на поверхность металла в изложнице, позволяет снизить размер усадочной раковины и уменьшить обрезь металла в головной части слитка, а также исключить загрязнение стали шлаковыми включениями и атмосферы пылевидными частицами.

Источники информации

1. Электрометаллургия стали и ферросплавов. Поволоцкий Д.Я., Рощин В.Е., Рысс М.А., Строганов А.И., Ярцев М.А. - Учебник для вузов. Изд. 2-е, переработ. и доп. - М.: Металлургия, 1984 г. 568 с.

2. Авт. св. СССР №590342, кл. C21C 5/54, 11.03.74 г.; №933726, кл. C21C 5/54, 14.07.80 г. и др.

3. Патент RU №2083684, 1 кл. C21C 5/54, B22D 7/00, B22D 7/10, опубл. 1997.07.10. Шлакообразующая смесь для разливки стали.

Способ разливки стали, включающий заливку жидкой стали из ковша в изложницу с прибыльной надставкой, отличающийся тем, что через 5-10 с после прекращения подачи металла в изложницу ее накрывают теплоизоляционной плитой с покрытием из термостойкого керамического композита.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к теплоизолирующим материалам, применяемым при разливке металла в сталеразливочном ковше, промежуточном ковше и изложнице.

Изобретение относится к металлургии. .

Изобретение относится к литейному производству. .
Изобретение относится к области металлургии. .

Изобретение относится к литейному производству, в частности к обогреву литейных прибылей. .

Изобретение относится к литью металлов и сплавов и их последующей обработке. .

Изобретение относится к цветной металлургии. .

Изобретение относится к области черной металлургии. .

Изобретение относится к металлургии

Изобретение относится к области металлургии

Изобретение относится к роботизированной системе, размещенной в металлургической или прокатной установке и сопоставленной рабочему месту или рабочей зоне работника, содержащей робот с системой управления роботом

Изобретение относится к металлургии
Изобретение относится к литейному производству. В баке-мешалке приготавливают водный раствор клеящих веществ и силикатного клея. Добавляют в раствор компоненты экзотермической смеси и осуществляют суспендирование смеси путем перемешивания при 1500 об/мин в течение 10 мин. Водную суспензию заливают в форму, которую выполняют в виде наружного цилиндра, внутренней обечайки, имеющей сквозные отверстия диаметром 1,2-1,5 мм, и подвижной верхней части формы, прикрепленной к пуансону. После заливки в форму водную суспензию вибрируют, затем сжимают подвижной частью формы, при этом выжатая водная смесь откачивается вакуумом из внутренней полости нижней части формы. Вставку извлекают путем подачи сжатого воздуха в нижнюю часть формы под обечайку. Сырую или влажную вставку укладывают на поддон, сушат в печи и охлаждают. Экзотермическая смесь содержит, в % объемных: металлический Al 12-25, Al2O3 13-35, Fe2O3 8-30, SiO2 17-28, Na2O+K2O 5-7, CaO 8-15, MgO 0,2-4, керамическое волокно 8-15. В смесь добавляют осадитель на органической основе. Обеспечивается повышение качества вставок, снижение дефектов отливок, повышение экологичности процесса. 2 з.п. ф-лы, 1 пр.

Изобретение относится к металлургии. Ферросплав сливают в копильник и послойно разливают в изложницы. Охлаждение ферросплава после разливки каждого слоя производят в тоннельной камере с воздушно-капельным охладителем и вытяжной вентиляцией. Положение изложницы чередуют, размещая ее через входное отверстии камеры внутри для охлаждения залитого слоя и снаружи камеры для заливки очередного слоя с помощью средства возвратно-поступательного движения изложницы или камеры. Обеспечивается уменьшение площади и повышение пропускной способности разливочного участка. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство содержит сквозной прямоугольный кристаллизатор с охлаждаемыми стенками, полость которого для формирования многослойного слитка разделена на питающие камеры охлаждаемой разделительной перегородкой, выполненной с возможностью перемещения в направлении литья. Оборудование для управления подачей металла обеспечивает поддержание поверхностей металла в питающих камерах кристаллизатора на разных уровнях. Оборудование вторичного охлаждения кристаллизатора расположено рядом с его выпускным отверстием и содержит узлы на каждой из боковых и торцевых стенок, выполненные с возможностью начала вторичного охлаждения торцевых поверхностей слитка в ином месте по его высоте, чем боковых поверхностей. Достигается стабильность границы раздела слоев получаемого многослойного слитка. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 8 ил.
Изобретение относится к области металлургии. Способ производства полого слитка включает выплавку стали, ее внепечную обработку и разливку сверху в форму с центровым стержнем. Коррекцию содержания основных ликвирующих элементов - углерода, серы, фосфора, кислорода и водорода - проводят в дуговой сталеплавильной печи при выплавке стали и в ковше при внепечной обработке. Перед разливкой содержание водорода в стали составляет не более 0,0004 мас.%, активность кислорода составляет 0,00005-0,0075 мас.%. Содержание (мас.%) серы и фосфора в стали перед разливкой определяют в зависимости от толщины стенки полого слитка по равенству [i]=k/T, где коэффициент k составляет (2-60)·10-4 мас.%·м для серы и (6-130)·10-4 мас.%·м для фосфора, Т - средняя толщина стенки полого слитка (м). Разливку стали ведут со скоростью (0,4-0,6)·M0,45-0,75 (т/мин), где М - масса полого слитка (т). Регламентация содержания в стали перед разливкой основных ликвирующих элементов и расчет массовой скорости разливки в зависимости от массы слитка обеспечивает повышение качества полого слитка. 2 з.п. ф-лы, 1 пр.

Изобретение относится к литейному производству. Способ включает заливку расплава в нагреваемую огнеупорную литейную форму, затвердевание отливки между литейной формой и полым охлаждаемым стержнем, извлечение отливки из литейной формы и съем отливки со стержня. Литейную форму нагревают до температуры плавления металла. Металлический охлаждаемый стержень с высокой теплопроводностью стенки вводят в литейную форму после ее заполнения расплавом со скоростью от 0,02 до 0,8 м/с. Затвердевание отливки ведут со скоростью не менее 1 мм/с. Извлечение отливки осуществляют вместе со стержнем после ее затвердевания. Съем отливки со стержня производят при движении стержня в направлении его извлечения. Обеспечивается повышение производительности процесса литья и улучшение качества полых отливок. 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к литейному производству. Способ включает расположение формы (1) внутри камеры (5) вакуумного литья, понижение давления в камере (5) до значения ниже 0,5 мм рт. ст., расположение в верхней части литейной полости (3А) средства (11А, 11') приема и распределения жидкого металла, подачу жидкого металла в камеру (5) вакуумного литья и заполнение ее жидким металлом. В верхней части камеры (5) расположено средство (9) подачи жидкого металла. Средство (11А, 11') приема и распределения жидкого металла выполнено с возможностью приема жидкого металла, подаваемого в камеру (5) вакуумного литья, и с возможностью распределения жидкого металла в литейной полости (3А). Подачу жидкого металла в камеру (5) вакуумного литья осуществляют с формированием первой струи (50) жидкого металла в вакууме для разливки жидкого металла на средство (11А, 11') приема и распределения и второй струи (52) жидкого металла в вакууме, проходящей в литейную полость (3А). Обеспечивается получение кованых слитков с низким содержанием водорода. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх