СССР, Всесоюзный институт охраны Труда BLLC и Таганрогское производственное обьединение (72) Авторы изобретения (71) Заявители иброприбор (54) С11ОСОГ> ОТЛИВКИ СЛИТКОВ КИПЯШЕИ СТАЛИ

Изобретение относится к черной металлуp гни > в ч а с тн Ос Tи к р а зли B к е ки и яще и стали в изложницы с использованием звуковой и ультразвуковой информации, как обьективного критерия интенсивности кипенияя.

В совреме1п1ой отечественной практике разливки стали используют высокие скорости наполнения слитков и цля инцицирования кипепия стали в хоце наполне- 1а ния изложницы поцают в струю различные углерод-кислороцсоцержащие материалы и нейтральные газообразуюшие, именуемые интенсификаторами кипения (окалина, коксик, их смеси 1а1-, СаР2 ).

При линейных скоро гях наполнения слитков, цостигаюших 2 мlмин и более, оценка роли интенсификаторов кипения субьективными критериями разливщиков стали, использующих опыт и визуальный контроль за поведением металла становится все более ненадежной и привоцнт к ошибочным заключениям.

Поэтому возникает необхоцимость варьировать расхоц интенсификаторов к11пепия, а цля кипения гтали иметь обьективный критерий, оценивающий цействптегп,ную HHте нсиьпос ть.

Известен способ оптимизации кипения металлического расплава в форме, в котором в качестве обьективного критерия выбираются колебания жипкого металла, заливаемого в форму, цля чего к форме поцсоецинен цатчик. Эти колебания преобразуют в электрические сигналы, которые с помощью частотного фильтра прохоцят как через схемы абсолютных значений, так и через схемы сглаживания (11.

Однако в работе пе описаны те изменения, которые осуществляют цля получения собственно оптимального варианта.

Остается невь1ясненным и уровень колеба ний, принимаемый за оптимальный KQK .обьективный крите рий.

Таким обьективным критерием может быть интенсивность звукового цавлс1п1я, 048789

15 воспринимаемая, например в высокочастотном спектре.

При заполнении сталью изложницы кро ме шума струи, регистрируемого в звуковом спектре есть вторая звуковая составляющая, определяемая собственно интенсивостью газовыделения пузырей СО, имеющей место в кипящей стали. Это шум пузырей С0, разрывающихся при всплывании из обьема металла на поверхность, сопро-10 вождаюшийся искрением crB IH, Наиболее близким к предлагаемому яв ляется способ, в котором при разливке и кипении стали измеряют звуковую энергию в диапазоне частот 0-100 кГц.

Кроме того, сопоставляют цанные измере,шя энергии с Результатами статис-. тического анализа аналогичных записей цля большого числа ранее отлитых слитiioB t2j

Такой способ определяет некоторый усредненный поцход к развитию кипения ца1п.ого слитка, имеющего индивидуальные особенности кипения. Он не дает мер оперативного воздействия и управле- 5 ния хоцом кипения данного слитка. Кроме того, простое сравнение данных не поз воляет связать уровень испускаемой энергии с расходом интенсификатора кипения при скоростной разливке стали, обеспечить оптимальную интенсивность кипения, . при которой бы, с одной стороны образовывался слой достаточной протяженности

"здоровой корочки, и с другой стороны, исключалась бы возможность залегания микропор, т.е. плотность слоя приближа- 35 паса бы к теоретической плотности твер- цого железа. Это может быть обеспечено лишь определенной интенсивностью кипения.

Пель изобретения вЂ” регулирование ин-, 40 тенсивности кипения и, тем самым, улучшение условий формирования поверхностного слоя слитка и повышение его качества.

Поставленная цель достигается тем, что в способе производства слитков из кипящей стали, включающем подачу интенсификаторов кипения пропорционально массе стали и контроля прибором уровня звукового давления, изцаваемого выходя- 5 шими из стали газами, контроль уровня звукового давления осуществляют на частоте прибора 4000 Гц одновременно с началом подачи интенсификатора, при достижении значения уровня звукового цав- 55 лоция 76-78 ДБ подачу интенсификатора прекращают и после наполнения излож» нццы в сталь поцают алюминий в количеф стве 16-30 г/т одной-тремя порциями для понижения уровня звукового давления цо 66-68 ДБ.

Характеристическая частота, на которой контролируется развитие кипения стали и интенсивность, являются специфической для прецлагаемого способа разливки. Для ее установления проводят многочисленные замеры кипения слитков при разливке и в период свободного кипения.

При этом контролируют разливку и кипейие низкоуглеродистой стали, выплавляемой в цвухванных сталеплавильных агрегатах„используя прибор ИП-6 в составе комплекта ИШВ-1, имеющим диапазон частот 3 1-8000 Гц. При регистрации уровня звуковой энергии комплектом ИШВ-1 микрофон располагают в зоне прямого звука с целью исключения отражения волн.

Для изыскания характеристической частоты для собственно кипения стали проводят регистрацию интенсивности звукового сигнала по пяти каналам (500, 1000,2000, 4000 и 8000 Гц), селективно филь труемой .or начала разливки в течение 80-100 с наполнения изложницы, а также входе 10,15 мин кипения стали в изложнице.

Уровень фона общего шума мартеновского цеха производят,как до. исследования процесса, так и после него, Это дает следующие результаты по частат м.

500 Гц 1000 Гц 2000 1ц

70 ДБ 65 ДБ 60 ДБ

400 Гц 8000 Гц

55 Дб 53 ДБ

Послецсвательное снижение уровня с повышением частоты рабочего канала яв ляется постоянным, цля условий исслепуемого обьекта.

Из-за близости уровня фона цеха и интенсивности звуковой энергии селективно фильтруемой на частоте 500 Гц, результаты замеров на этой частоте в последующем во внимание ие принимались.

На фиг. 1 показан график всплеска интенсивности звуковой энергии возникающей вследствие неупоряцоченности гидродинамики струи; на фиг. 2 вЂ” данные о кипении.в период контролируемого кипения стали в изложнице от момента заполнения до механического закупоривания слитка; на фиг. 3 - данные о кипении без интен,сификатора., на фиг. 4 - данные о кипен,ни с интепсиФикатором.

В первые 20 с заполнения сталью изложницы имеет место всплеск интенсив, ности энергии, возникающей вследствие

946789 неупоряцоченности гицроаинамики струн (фи r. 1), Всплеск наиболее выражен на частотах 1000 и 2000 Гц, и выражен слабее, или даже исключается на частотах

4000 и 8000 Гц.

Развивающееся в ходе наполнения сталью изложницы кипение визуальна наблюдаемое, регистрировали поочередной коммутацией частот 2000,4000 и 8000 Гц.

Частота 1000 Гц не характеризуя признаки развивающегося кипения, отмечает лишь средний уровень звуковой энергии стру»».

Однако наиболее выраженной интенсивность кипения является на частоте

4000 Гц, что подтвержцают и цанные, получаемые с помощью узкополосного анализатора. По-вицимому на частоте

2000 Гц еще сильно проявляется влияние звуковой энергии струи, а на частоте

8000 Гц наклацывается aJI:tfttff»e других высокочастотных шумов, напр!». »ер, явления развивак>шегося копвективного массопереноса. Использование частот 2000 и 8000 Гц цля рассматриваемого случая возмо>кно, но с меньшей достоверностью.

Нагляцным поцтвержаенпем IIC J10c0образности извлечении тптформацпп па частоте 4000 Гц являются цаннь»е о кипении в период контролируемогo кипения стали в изложшще от момента заполнения цо механического закупориватп»я слитка, TfpHBeQQIGlbfo на фиг. 2.

Уровень звуковой энорг!н» на частоте

4000 Гц регистрируют как при наполнении изложницы, гак и в течение 13 мин свободного кипения. При папотп»ент»и изложницы, кроме всплеска интенсивности вызванного гнцрошп»амическими уцарами струи в первые 20 с, имеет место поцьем уровня звуковой энергии от 60 до

65 QE (фоп цеха l»0 этой частоте 55ДБ) цо ввода Ifo6o>lbtt»Hx ко>тт»честв i4, OcI àнавливаю»пего вскипание, и вторичный поцьем к концу наполнения цо 63 ДБ.

Дальнейшее развитие кипения после наполнения изложшщы, визуально контролируемое, подтверждается показаниями прибора. При сильном киттении к 5 мин после начала наполнения слитка, уровень звуковой энергии цостигает 67 ДБ. Псстепенное понижение интенсивности кипения, связанное с зарастанием зеркала металла по части поверхности привоцит к уменьшению уровня цо 58 Ll Б, а затем к

56 ДБ, когда практически кипение прекращено.

Такой хоц кипения»e регистрируется на аругих частотах из-за близости уровня

- Таким образом, достигаемый оптимальный уровень интенсификации цля обеспечения основных критериев качества слитка (ему соответствукт уровень звуковой энерг!»и 76-78 ДБ) корректируется ftotToJIIIIETQJ»bHbfл приемом после 1»аполпения изло>к>!!»цы сгалт ю, с целт ю создан!»я у !!Ов! й»л роРл»! >го к!»потш я, 5

I0 !

5»» звуковой энергии к общему уровню шумя цеха на этих частотах (500, 100 Гц). Отмеченное изменение уровня повторяется на частотах 2000 и 8000 Гц., оцнако достоверность этих цанных ниже, чем на частотах 4000 Гц по отмеченным выше причин ам.

Изучение возможности регулирования процесса кипения ввоцом интенсификаторов с одновременным контролем уровня звуковой энергии проводят в цальнейшем на частоте 4000 Гц, с последующим контролем качества слитков протяженности заоровой корочки слт»тков и плотности металла в зоне здоровой корочки слитка.

Типичный характер влияния интенснфикатора кипенич показан па фиг. 3 и 4.

Естественный хоц кипения к котщу наполпения изложнтщы (фиг. 3) соответствует уровню звуковой энергии 72-74 ДБ.:это хороший уровень п»генсивности кипени>», Введение равномернымп порцп тми иптепспфпкатора кпп»п»ия (окалины, смешаннойй с коксиком в oTIIotltBHHH 3:1) способствует ус!»леп!»ю кипения (фиг. 4) и при этом уровень звуковой энергии сотаг>тяет и концу т»а!толпен!»я 76-77 Д1.>, что является оптимальным с точки зрения решения двух задач: развитие плогного слоя "здоровой" корочки слитка д"

Г1 .>-30 мм; обеспечение равномерной плотности по высоте здоровой" корочкт», близкой к теоретической (7,6-7,7 r/cì5) т.е. практически полное исключение микропорпстосгп поверхностного слоя cJIBTKQe

Однако развттвая кипение вводом т»нгенсификаторов по хо»в наполн >IHff слитка, обеспечивается столь высокая степень кипения, которая процолжает развиваться за прецелами,собсгвенпо nepnoffа наполнения пзло>кницы. То ость, 6>та гоааря растворе!а»ому, Ho IIB реализованному количеству интенспфикатора, максимум интенсивности кипения переходит на периоц кот»троп»руемого кипения. Это приводит к неровному ходу кипения в перноц свободного кипения, сопровождающееся тем, что в ходе роста корочки по мениску металла имеют место выбросы металла, в огаQJlьт»ых случаях перов»»ая поверхность затверцевающего металла.

< 7 4

1 аким приемом является ввод иебольttrEtz корректирующих ко>>ичеств сильного раскислителя Л . Об»ективньсм критерием оценки постижения результата являерся использование контроля уровня звуковой энергии на частоте 4000 Гц и обеспечения его уровня 66-68 Ll b

После окончания разливки корректируют интенсивность кипения вводом присацок АЕ, количество которого составля ет в слитках соответственно 36,20 и

16 г/т, обеспечивания при этом уровень звуковой энергии 68,67, 66 ДБ.

Ллюминий попают отдельными порциями, EIt> облегчает контроль понижения уровня звуковой энергии по получения заданного. Ввепецие с»17оминия лтенее

16 г/т не обеспечивает пони>кения уров-

>пи звуковой энергии цо 66-68 ДЬ, Подача алюминия свыше ЭО r/ò привоцит к ч7>езмериому сии>кению уровня звуковой эпергии менее 66 ДБ.

В этом случае постигспотся оптимальные условия формирования наружногo

cлоя слитт<а в хопе. заполнения лзложниЦ»1 КаК ПО ПРОтЯЛ<ЕННОСти "ЗПОРОВОй кс>рочх<и> так и по однородной и Вьссокой плотности этой зоны по высоте слитка, причем некоторое crIH>tитения после формирования нару>кного слоя (по уровня звуковой энергии 6668 ДГ) оказывается исключительно no,Ieзнь1м так .как обеспечивает равное кипе>И<о от момента конца заполнения изложницы tto момента механическогo заку п о р, ат а ни я с ли т к а, ис к>иоч а ет рос л ос т ь с, титка и другие технологические нарушени>1, привопяигие к нежелательным последствиям и потерям мет элла °

Пример, Выплавку низкоуглероцистой кипящей стали осушествляют в пвухванном сталеплавильном агрегате с интенсивной продувкой металла кис;юропом высокой чистоты (:1.=20 м /Etrttt.т., 3

Выпуск провопят после постижения о

С=О,О7% и температуры стали 1610 С (остаточные элементы вес.%: > =-0,0 1, М» == 0,03, Р =- 0,010, t =0,027

С =0,02„на=0,04„СО =0,0 7. сивает по ков1иевой И7>обе> М >Е.>==0,28%

Замер температуры в ков|ае показ»>воет 1580 С, активности кислорода (0 0,046%.

6 789

rEля интенсификации кипения выбира-. ют смесь окалина + коксик в весовом соотношении 1:1, так как по активности кислорода сталь прибпижается к сбалансированному составу, что отвечает благоприятному развитию химической однородности ио С и О в ходе разливки и кристаллизации. Ввод ее равномерно увеличиваюшимися порциями начинают с открытием стопора.

Прибор МП-6 с микрофоном располагается вблизи от наполняемой изложницы и вклточается через 1" с после открытия стопора, что отвечает уровню устойчивого гипропинамического режима и исключает зашкаливание прибора.

Уровень звуковой энергии в этот момент регистрируется в 64 LI Е. Заполнен11е слитка происходит за 80-100 с, поэтому ориентированный расхоп смеси цля интенсификации, подготавливают в количестве по 6 кг на 14-тонную изложни- цу е

Регистрация интенсивности звуковой энергии по ходу наполнения и ввопа интенсификатора равномерно увеличиваюшимися порциями показь>воет, что через

15 с уровень энергии 1 64 ДГ, через 30 с 68 ДБ, через 60 с 72 ДБ, через 90 с 76 Qh. Дс> rro>I ror" окончания наполнен>ся, состаиляюшего <78 с и постижения иа 90 с уровня энс>ргии

76 ДБ дальнейший ввод иит енсификатора прекраша>от. Расход составляет

4-,2 1<г иа слиток или 300 г/т.

После полного наполнения обьсма слитка производят пр><сопку гранулированного алюминия неболь>ними порциями. В 1-ю с вЂ” 1>0 г, уровень энергии 70 g b; в 3-ю с вЂ” 100 г уровень энергии 66 Д Б. Общий расхоц 230 г (18 г/т), После достижения указанного уровня какая-либо обраббтка слитка прекрашаатся, кипение свободное в течение

10 мин цо накрывания слитка в изложнице чугунн ым и кр ышка ми.

Показате>1>1 качества слитка, rтируемые при этом, следуюшие: А25 мм, плотность в зоне "зпоровой" корочки по высоте, слитка опноропна и составляет

7,6 г/cM ", замечаний при кристаллиза ции слитка нет, качество поверхности газового листа высокое„

Перед разгпсвкой стали готовят для контроля интенсивности кипения стали в хг>до заполнения и в течение свободного кипения стали в изложнице после наполнения прибор ИП-G по каналу 4000 Гп. экономическая эффективност ь прецлагаемого способа составит 300 000 руб. на 2000 т стали выплавляемой в двухванных сталеплавильных агрегатах.

9 946789 10

Ф орму ла и з обре те ни я временно с началом подачи интенсифккатора, при достижении зйачения уровня энуСпособ отливки слитков кипящей стали, кового давления 76-78 ДБ подачу интенвключающий разливКу стали в изложницы, сификатора прекращают и после наполнения подачу интенсификаторов кипения пропорци- з изложницы в сталь подают алюминий 16онально Массе стали и контроль прибором 30 г/т одной-тремя порциями для понижеуровня звукового давления, издаваемого ния уровня звукового давления aq 66выходящими иэ стали газами, о т л и ч à 68 дВ ю шийся тем, что, с целью регулиро- Источники информации, вания интенсивности- кипения, улучшения о принятые во внимание при экспертизе . условий формирования поверхностного слоя .1. Заявка Японии М 50-35890, слитков и повышения их качества, конт- кл. 11 В 11, опублик. 1975.

4 роль уровня звукового давления осущест- 2. Патент США N 3875989, вляют на частоте прибора 4000 Гц одно- кл. В 22 D 25/06, опублик. 1975.

Qua t

946789 жаж, И@В

«У, 4ьа2

zu su го

Фиг.4

Составитель Н. Шепитько

Редактор Ю. Середа Техред М.Рейвес Корректор O. Билак

Заказ 5416/19 Тираж S52 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-36, Раушская наб., д. 4l5

Фи жал ЛПН "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ам Ю