Способ получения слитка

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дололмительмое к авт. свид-ву

Сеюэ Сееетских

Соцналнстическмх

Реслублнк (51)М. Кл.

{22)Заявлемо29.01.79 (21) 2717980/22-02 с лрисоедимемием заявки ¹ (23) Г1риоритет

В 22 D 11/00

Гвеударатвеиимй комитет

СССР вв делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.0881. Бюллетень № 30

Дата опубликования ойисания 15. 08. 81 (53) УДК 621. 746 ° 58 (088 ° 8) (72) Авторы изобрвтемия

Ю.Я. Скок, В.А, Ефимов, И.Н. Виноградский, Ю.В. Соболев, В.Е. Ключарев, A.Ã. Ли (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКА

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к получению крупных и сверхкрупных кузнечных слитков, а также электродов ЭШП и ВЦП из углеродистых и легированных сталей.

Известны способы повышения качества стали путем продувки затвердевающего металла в изложнице инертным газом.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ производства слитков из нержавеющей стали с мелкозернистой структурой путем продувки эатвердевающей стали в изложнице инертным газом через пористую пробку с расходом вдуваемого газа 5-ЭОО л/мин при давлении 0,5-3 кг/см (1).

Недостатком данного способа является то, что он не предполагает наводку шлака в прибыли слитка и поэтому не предохраняет металл от окисления и насыщения кислородом и азотом. Режим продувки не обеспечивает рафинирование металла от неметаллических включений. Кроме того, при перемешивании затвердевающих слитков с высокой интенсивностью йродувки,скоагулированные неметаллические включения вследствие сильной циркуляции металла затя .иваются в объем слитка и застревают в нем вследствие повышения вязкости суспенэии стали, они оказывают вредное влияние на качество металла.

Цель изобретения - уменьшение химической неоднородности, улучшение макроструктуры слитка, повышение чистоты и качества металла.

Указанная цеь достигается тем, что металл от. начала,и до конца разливки, в том числе и при отливке слитка в вакууме, продувают инертным газом с интенсивностью 0,011,0 м/т.мин, наводят шлак в прибыли слитка и продувают слиток в процессе.

его затвердевания с интенсивностью

0,001-0,01 м /т- мин до понижения температурй на 5- 80 С ниже точки ликвидуса.

Главным пороком крупного стального слитка является высокая хими25 ческая неоднородность, которая образует дефекты макроструктуры и приводит к нестабильности свойств. По предлагаемому способу в процессе раз ливки стали до окончания заполнения

30 прибыли проводят интенсивную продув854562 ку металла инертными газами с удельной интенсивностью 0,01-1 м /т мин.

В этот период вследствие интенсивного перемешивания стали инертным газом происходит быстрое снятие теп лоты перегрева и частично теплоты кристаллизации. При этом происходит значительное снижение содержания газов и неметаллических включений путем флотации, а вследствие создания в изложнице частично инертной атмосферы, уменьшается вторичное окисление стали и улучшается качество поверхности слитка. В процессе продувки металла инертным газом при температуре, близкой к ликвидусу и особенно в двухфазном состоянии, происходит дегазация металла из-за резкого, снижейия растворимости газов при переходе из жидкого состояния в твердое и всплывания оксидов и нитридов, образовавшихся в жидкой стали. Кроме того, происходит значительное иэмельчение первичной структуры слитка, так как значительно возрастает количество зародышей кристаллов вследствие обламывания ветвей дендритов и увеличения числа центров кристаллизации. Это приводит к объемной кристаллизации металла и существенному уменьшению или полной ликвидации зональной химической неоднородности в слитке.

Продувка в период отливки слитка с интенсивностью менее 0,01 м3/т мин не обеспечивает достаточной скорости циркуляции металла и измельчения затравок для обеспечения объемной кристаллизации стали, увеличение интенсивности продувки выше 1 м/т мин приводит к образованию заплесков на поверхности изложницы и ухудшению качества поверхности слитка.

Раводка шлака в прибыли слитка после окончания его отливки имеет две цели: во-первых, эащиту металла от вторичного окисления во время перемешивания его инертным газом, вовторых, рафинирование металла от неметаллических включений, главным образом от оксидов и нитридов, а также оксисульфидов вследствие всплывания их вместе циркупяционными потоками металла.и ассимиляции включений шлаком. Для защиты зеркала металла подходит любой шлак системы СаО-SIÎ -AI 0 -CaF -Ti0 с температурой плав2 о 2 р ления в пределах 1100-1400 С.

Диапазон оптимальных составов шлаков для рафинирования стали от неметаллических включений при продувке кристаллиэующихся слитков следующий,Ъ: СаО 30-45; Si0 20-35;

A I 0э 12-20; Са F25-10; T i 0 5-10;

Få0 до 1,0. После наводки шлака для снижения интенсивности перемешивания металла расход аргона уменьшают до

0,001-0,01 мЗ/т. мин. Интенсивность пере меши в а и и я с удел ь ным расходом аргона более 0,01 м 3/т. мин приводит к эмульгированию шлака и затягиванию его в тело слитка, частицы шлака могут застревать в металле тела слитка из-за вязкости суспензии стали; удельный расход инертного газа менее

0,001 м /т"мин не обеспечивает достаточной интенсивности циркуляции и рафинирования металла от неметалличесхих включений. Продувка с интенсивностью 0,001-0,01 м /т"мин проводится до понижения температуры стали на

5-80 С ниже точке ликвидуса. Окоичао ние продувки ранее, чем достигается температура на 5 С ниже ликвидуса стали,не обеспечивает достаточного рафинирования металла, измельчения первичной структуры и уменьшения хиМической неоднородности слитка. Продолжение продувки слитка после поних<ения температуры ни>хе 80 С от темЩ пературы ликвидуса может привести к местным скоплениям неметаллических включений, которые из-за повышенной вязкости суспенэии стали не удаляются из металла. Кроме того, при большом количестве твердой фазы в суспензии образуется рассеянная пористость в металле из-за затрудненного массопереноса жидкой фазы на последней стадии затвердевания. Содержание твердой фазы в суспензии стали должно находитьс-. в пределах ..5-30о. Продувку низкоуглеродистых сталей заканчивают при понижении температуры а ближе к нижнему пределу — 5 С, высокоуглеродистых сталей — ближе к верхнему пределу — 80 С.

При отливке крупных стальных слитков в вакууме по предлагаемому способу продувку инертным газом начинают в процессе отливки слитка и эа4О канчив ют под шлаком на воздухе после разгерметизации камеры до поо ни>кения температуры стали на 5-80 С ниже ликвидуса. В этом случае достигается более интенсивная дегаэация и рафинирование металла по сравнению с одной лишь разливкой в вакууме.

Продувку затвердевающих слитков осуществляют снизу через поддон с вкладышем иэ простого огнеупорного материала или специальный металлический вкладыш с отверстиями.

Пример. Перед началом разливки выставляют с помощью редуктора давление аргона в аргонопроводе

4 кг/см и продувают сталь в начале разливки с интенсивностью примерно

1 м /т.мин, при приближении уровня стали до прибыли слитка интенсивность продувки самопроизвольно уменьшается до 0,01 м /т-мин.После

69 наполнения прибыли в ней наводят шлаковую ванну путем забрасывания гранулированного шлака из расчета 3 кг/т стали. Шлак имеет следующий химический состав,Ъ: Са0 37,2; Si02 28,8;

65 AI<0> 14,6; Саар 6,7; Ti OZ 8,2;

854562

Fe0 0,67; примеси - остальное. После наводки шлака интенсивность продувки снижают до 0,01-0,001 м /термин.

Общее время продувки составляет 820 мин. При этом температура стали в прибыли слитка в конце продувки составляет.1435 С (на 5-10 С ниже точо о ки ликвидуса), Ст. 35-14 55О C { на ,35-40 С ниже точки ликвидуса). По режиму известного способа обрабатывают по одному слитку нержавеющей стали и Ст. 35 с расходом аргона

200 л/мин с понижением температуры стали примерно до тех же значений, что и по опытному режиму. По 2 слитка. (по предлагаемому и известному спб собу) обеих марок стали разрезают ,вдоль по оси для выявления структуры, изучения распределения основных элементов и примесей, испытания механических свойств. Из остальных опытных слитков изготовляют поковки, Я металл от которых испытывают s деформированном состоянии.

25 и . 6-т 2 кгс/мм кгс/мм

Место отбора проб

Общий индекс включений

Способ

10,4 10

61,1 34,7 21,0 35 5,2 4,3 .: 1,8

Известный

Поверхность

16,6 10

11,3 10

4,3 10

60,7 34,4 17,3 22,7 4,7 3,8 1,6

57,6 32,9 16,7 21,2 4,5 3,6 1,2

Известный

Известный

Центр

25,4 42,8 7,4 5,5 4,8

62,2 36,6

Предлагаемый

Поверхность

8,4 10

25,7 38,6 6,6 5 3

3,3

60,4 36,2

1/3R

Предлагаемый

21,6 32,2 5,2 4,9 3,6 5,2.10

Предлагаемый

59,8 34,8

Центр

1 ностью 0,01-1,0 мэ/термин, наводят шлак в прибыли и продувают слиток в процессе его затвердевания с ин55 тенсивностью 0,001-0,1 м /т мин до понижения температуры на 5-80 С ниже температуры ликвидуса.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии М 49-46216, кл. В 22 0 7/00, 1974.

ВНИИПИ Заказ 6569/14 Тираж 869 Подписное

Филиал ЛПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

В таблице приведены механические свойства металла иэ среднего горизонта на различном расстоянии по сечению 10-тонных слитков Ст. 35 в литом состоянии после нормализации и высокого отпуска, а также содержание неметаллических включений, опре деленное методом "Л" в соответствии

Способ получения слитка, включающий.продувку затвердевающего металла инертным газом, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения химической неоднородности, улучшения макроструктуры слитка, повышения чистоты и качества металла, сталь в течение всей разливки продувают инертным газом с интенсив" с ГОСТом 1778-70. Испытания показывают, что в стали, обработанной по предлагаемому способу, общий индекс включений в 2-2,5 раза ниже, чем в слитке, обработанном по известному режиму. Особенно снижается загрязненность нитридами нержавеющей стали. Индекс загрязненности нитридами нержавеющей стали 08Х18Н10Т,обработанной по предлагаемому способу, снижается с 4 ° 10 до 0,42 10, т.е. почти в 10 раз по сравнению с известным способом. Макроструктура опытных поковок более плотная, балл серных отпечатко опытных поковок составляет 1,0-1,5 по сравнению с

2-2,5 для поковки из известного слитка,т.е. обработка слитка стали по предлагаемому способу уменьшает химическую неоднородность на 1 балл.

ПрИ этом существенно улучшаются механические свойства стали: свойства более стабильные и равномерные по сечению слитка, при комнатной температуре пластичность повышается на 20-50%,ударная вязкость на 30-40% и при отрицательных температурах ударная вязкость увеличивается в

1,5-3 раза. Таким образом, продувка затвердевающих слитков по предлагаемому способу имеет существенные преимущества по сравнению с известными решениями.