Способ производства полого слитка из стали

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 области металлургии, в частности к производству полого слитка из стали, преимущественно содержащей 0,01-1,2 мас.% углерода.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ производства полого слитка из стали 40ХА, включающий нагрев стали до температуры 1540°C и заливку ее расплава сверху в форму, снабженную центровым стержнем (сердечником).

(SU 1235627, B22D 7/04, опубликовано 07.06.1986)

Недостатком известного способа является невоспроизводимое получение заданных характеристик качества слитка, во многом зависящих от содержание серы, фосфора, кислорода и углерода в расплаве стали перед разливкой и технологии самой разливки

Задачей и техническим результатом изобретения является повышение качества слитка путем регламентации содержания в нем основных ликвирующих элементов углерода, серы, фосфора и кислорода, а также водорода и расчета массовой скорости разливки в зависимости от массы слитка и развитости его поверхности.

Технический результат достигается тем, что способ производства полого слитка включает выплавку стали, ее внепечную обработку и разливку сверху в форму с центровым стержнем, при этом в расплаве стали перед разливкой содержание серы и фосфора в мас.% удовлетворяет 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 в метрах, активность кислорода составляет 0,00005-0,0075 мас.% и содержание водорода - не более 0,0004 мас.%, а разливку стали ведут со скоростью (0,4-0,6)·М0,45-0,75 т/мин, где М - масса полого слитка в тоннах.

Технический результат также достигается тем, что температура расплава при разливке составляет 1400-1600°C, а скорость разливки регулируют количеством используемых разливочных отверстий в ковше, располагаемых симметрично.

Осуществление способа по изобретению можно проиллюстрировать следующим примером.

Для производства полого слитка массой 120 т со средней толщиной стенки 0,85 м выплавку стали 10ГН2МФА с заданным содержанием углерода 0,10 мас.% проводили в электродуговой печи. Коррекцию содержания основных ликвирующих элементов: углерода, серы, фосфора и кислорода, а также водорода, проводили как в дуговой печи, так и в ковше при внепечной обработке. Необходимость коррекции содержания указанных элементов в стали в зависимости от толщины стенки полого слитка, была выявлена практикой, а удобные для пользования на практике зависимости содержания серы и фосфора от средней толщины стенки слитка Т были определены экспериментально.

Негативное влияние серы, фосфора и кислорода, а также водорода, проявляются в центральной части в виде дефектов структуры слитка, вызванных ликвацией, раковин и трещин, и вызваны условиями отвода тепла из центральной части слитка. Число и характер дефектов слитка также зависят от массовой скорости разливки и развитости поверхности слитка. При выплавке слитка по примеру значения коэффициента k находятся в области средних значений: (35-50)·10-4 мас.%·м для серы и (65-85)·10-4 мас.%·м для фосфора. С увеличением толщины стенок слитка указанные значения коэффициента k следует увеличить. Активность кислорода составляла в слитке по примеру 0,0020 мас.% и ее следует уменьшать с уменьшением толщины стенки слитка. Область допустимых значений скорости разливки находится в заявленных пределах, однако при наличии технических возможностей следует осуществлять разливку со скоростью, близкой к максимальным значениям.

Низкое содержание углерода обеспечивают известным способом присадки углеродсодержащих материалов на нижний допустимый предел содержания данного элемента в стали.

Поддержание содержания серы в заявленных пределах обеспечивают использованием малосернистой металлошихты и лома, использованием при выплавке шлака с основностью (CaO/SiO2) на уровне 3,5-4, применением глубокого раскисления металла на выпуске из печи, и за счет полной отсечки печного шлака. При этом, для обеспечения необходимого содержания серы, активность кислорода в расплаве стали на выпуске из печи может быть понижена известными способами до уровня не более 0,002 мас.%, например, вакуумированисм, использованными способами глубокого раскисления на ранних этапах внепечной обработки, а также путем защиты струи разливаемого металла от контакта с атмосферой на этапе разливки.

Низкое содержание фосфора обеспечивают путем многократного обновления шлака в процессе выплавки в дуговой ночи и за счет применения чистых шихтовых материалов, таких как металлический марганец, металлический никель и феррохром с низким содержанием фосфора. Также заданное содержание фосфора обеспечивают путем исключения переокисления углерода в расплаве стали в печи, т.к. это обуславливает повышение температуры и рефосфорацию.

После вненечной обработки расплава стали но стандартной методике в ковше-печи содержание серы, фосфора, водорода и активности кислорода составили 0,005; 0,01; 0,0002 и 0,0020 мас.% соответственно, причем содержание серы и фосфора перед разливкой удовлетворяли равенству [i]=k/T, где коэффициент к составляет 43·10-4 мас.%·м для серы и 85·10-4 мас.%·м для фосфора, Т - средняя толщина стенки полого слитка, равная 0,85 м. Разливку сверху в металлическую форму с центровым металлическим стержнем вели со скоростью 0,45·М0,55=6,3 т/мин, где М=120 т при защите струи расплава и поверхности расплава в форме от окисления. При разливке использовали ковши емкостью 150 т стали, которая имела температуру 1590°C.

Для повышения скорости разливки в ковшах были использованы 3 разливочных отверстия, которые были расположены симметрично. Время заливки формы составило 22 мин.

В результате осуществления способа производства полого слитка по изобретению был получен полый слиток высокого качества (без трещин, раковин и дефектов, связанных с ликвацией) за счет оптимального содержания основных ликвирующих элементов углерода, серы, фосфора и кислорода, а также водорода, а также за счет оптимальной скорости разливки, полученной расчетом в зависимости от массы слитка и развитости его поверхности.

1. Способ производства полого слитка, включающий выплавку стали, ее внепечную обработку и разливку сверху в форму с центровым стержнем, отличающийся тем, что при этом в расплаве стали перед разливкой устанавливают содержание серы и фосфора в мас.% удовлетворяющее 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, содержание водорода составляет не более 0,0004 мас.%, а кислорода - 0,00005-0,0075 мас.%, при этом разливку стали ведут со скоростью (0,4-0,6)·М0,45-0,75 т/мин, где М - масса полого слитка в тоннах.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура расплава при разливке составляет 1400-1600°C.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорость разливки регулируют изменением количества используемых разливочных отверстий в ковше, располагаемых симметрично.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии. Ферросплав сливают в копильник и послойно разливают в изложницы.

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 области металлургии. .
Изобретение относится к металлургии. .

Изобретение относится к литейному производству. .

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 черной металлургии, преимущественно к технологиям сифонной разливки различных марок стали, включая легированные, в изложницы. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу и комплексу для производства стали. Комплекс содержит дуговую печь, ковшевую металлургическую печь, устройство вакуумирования и участок разливки, при этом производительность комплекса для производства стали ограничена плавильной мощностью дуговой печи. Использование изобретения обеспечивает возможность выполнения четырех разнородных сталеплавильных процессов в произвольном порядке, выпускать большие объемы стандартных марок стали, а также снижает потребность в тепловой энергии на тонну произведенной стали. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 21 ил.

Изобретение относится к металлургии. Титановый сплав плавят в течение заданного времени методом индукционной плавки в холодном тигле 5 и подают расплав в холодный под 10. Отделяют высокоплотные включения (8) осаждением в холодном поде (10) посредством обдувки поверхности ванны расплавленного титана (6) плазменной струей 11 или облучения поверхности ванны электронным пучком. Расплавленный титановый сплав подают в кристаллизатор (20) для получения титанового слитка 30. Обеспечивается повышение качества титанового слитка и надежность его использования в технике. 4 ил., 2 пр.

Изобретение относится к металлургии. Слиток для деформирования состоит из прибыли 1 и тела 2, имеющего трехлучевое поперечное сечение. Вершины лучей наклонены от головной части к донной части слитка. Угол наклона каждого соседнего луча однонаправлено, по часовой или против часовой стрелки, монотонно возрастает на 1,1÷1,5°. Обеспечивается повышение плотности изготавливаемых из слитка поковок. 5 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к литью металлов и сплавов с использованием процесса гомогенизации in-situ. Способ литья включает подачу расплавленного металла в кристаллизатор с прямым охлаждением выходящего из кристаллизатора слитка, имеющего наружную корку и жидкую сердцевину. С внешней поверхности зародышевого слитка удаляют первую охлаждающую жидкость, таким образом, что внутренняя теплота расплавленной сердцевины повторено нагревает твердую оболочку. Повторно охлаждают наружную поверхность зародышевого слитка путем подачи второй охлаждающей жидкости во втором положении. Второе положение охлаждения удалено в направлении роста слитка от первого положения. Количество второй охлаждающей жидкости меньше количества первой охлаждающей жидкости и достаточно для проведения закалки зародышевого слитка и не препятствует достижению температуры сердцевины слитка температуры сближения 425°C или выше за период времени, составляющий по меньшей мере 10 минут после закалки. Обеспечивается уменьшение размера частиц после горячей прокатки слитка и снижение макроликвации. 15 з.п. ф-лы, 38 ил., 6 табл.
Изобретение относится к области металлургии. Технически чистый титан выплавляют в плавильной подовой печи, охлаждают с получением титанового сляба и подвергают горячей прокатке. Титановый сляб содержит железо, стабилизирующее его β-фазу. При охлаждении поверхность титанового сляба охлаждают до точки β-превращения или ниже, снова нагревают до точки β-превращения или выше и постепенно охлаждают. После охлаждения средняя концентрация железа в направлении толщины сляба на глубину до 10 мм от его поверхности, соответствующей поверхности прокатки, меньше или равна 0,01 мас.%. Обеспечивается стойкость к образованию поверхностных дефектов. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к металлургии. Разливку металла в условиях плоского фронта кристаллизации осуществляют путем подачи расплавленного металла в полость формы и извлечение слитка. Расплавленный металл представляет собой отличные друг от друга алюминиевые расплавы первого состава и второго состава. Подачу расплавленного металла осуществляют путем подачи первого состава металла с определенным расходом из первой питающей камеры в смесительное устройство, закрывания первой питающей камеры, подачи второго состава металла в смесительное устройство через управляющее устройство с определенным расходом и подачи расплавленных металлов из смесительного устройства в полость формы. Извлеченный слиток имеет верхнюю часть, среднюю часть и нижнюю часть. Нижняя часть слитка состоит из металла первого состава, верхняя часть слитка состоит из металла второго состава. Средняя часть полученного слитка имеет непрерывное градиентное распределение металлов первого и второго составов, при котором количество металла первого состава постепенно уменьшается по направлению от дна слитка через толщину до верха слитка. Количество металла второго состава постепенно возрастает от дна слитка через толщину до верха слитка, а внутри слитка отсутствуют оксидные включения. 3 н.п. ф-лы, 14 ил.
Наверх