Способ отливки слитков на вертикальных установках полунепрерывной разливки

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик. (u)952418 (61) Дополнительное к ввт. сеид-ву (22) Заявлено 220280 (21) 2886146/22-02 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 2 30882.Бюллетень Йо 31

Дата опубликования описания 23.08.82 (И}М.Кл з

В 22 D ll/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

t$3} УДК 621 ° 746. .047 (088.8) A,Â.ÃóáHH, А.П.Гришин, А.В.Лейтес, В.И.

Н.В.Долинов, Б,С.Петров, Ю.Е.Зырянов, М.И.Шаталов и В.М.Бушмелев (72) Авторы изобретения

Центральный ордена Трудового Красного,3 научно-исследовательский институт черно металлургии им. И.П. Бардина (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОТЛИВКИ СЛИТКОВ HA BEPTHKAJIbHHX

УСТАНОВКАХ ПОЛУНЕПРЕ РЫВНОЙ РАЗЛИВКИ

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к полунепрерывной разливке стали на установках верти кального типа.

Известны способы химического и механического ускорения затвердевания головной части слитка, эаключающиИся в том, что после окончания разливки в головную часть слитка вводят алюминий или металлическую плиту. Возможно также захолаживание головной части слитка водяными струями (1) .

Недостатком этих способов является то,, что в случае полунепрерывной разливки стали и сплавов под слоев защитного шлака на установках вертикального типа ввод алюминия, металлических холодильников или захолаживание головной части слитка в кристаллизаторе водянюаи струями неприемлем, так как в первых двух случаях изменяется химсостав раэливаемого металла и повышается обреэь, а в третьем - возможны выбросы из кристаллизатора шлака и металла.

Известны также способы уменьшения усадочной раковины и рыхлости в головной части слитка при сифонной разливке путем засыпки на зеркало жидкого металла в изложнице сухого песка после заполнения жидкой сталью>

5 прибыльной части либо на 2/3 высоты, либо полностью, а также путем засыпки сухого песка на твердую корочку, образовавшуюся на зеркале г металла после полного заполнения

1О.прибыльной части и выдержки в течение 20-40 с (2).

Недостатком укаэанных способов является то, что применительно к полунепрерывной разливке стали на установках вертикального типа засыпка на зеркало жидкого металла в кристаллизаторе или на твердую корочку сухого песка приводит к образованию в обоих случах в головной части слитка твердой металлической кОрки, под которой в свою очередь вследствие кристаллизации металла начинает образовываться усадочная раковина. Это обстоятельство не позволяет сразу кантовать

25 слиток в горизонтальное положение для выдачи его из установки, так как при кантовке еще неэакристаллизовавшийся жидкий металл будет распределяться по периметру и высоте

ЗО слитка неравномерно, что приведет

952418 к значительному увеличению головной обрези. Кантовку слитка можно осуществлять после полного его затвердевания.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является 5 способ отливки слитков на вертикальных установках полунепрерывной разливки :стали (УПНРС), заключающийся в подводе металла в кристаллизатор под уровень, подаче íà 10 зеркало металла шлаковых смесей, образующих шлак, силикатной систе- мы СаΠ— 810 — Al<0 с основностью

0,8-1,3 и толщиной шлакового покрытия 0,02-0,04 длины кристаллизатора,вытягивании слитка из кристаллиза-, тора, выдержке его в установке в вертикальном положении до полного затвердевания, кантовке в горизонтальное положение и извлечении из установки (3).

Однако для того, чтобы незакрис- таллизовавшийся металл и оставшийся в головной части слитка шлак после кантовки не вытекали, слиток выдерживают в установке полунепрерывной разливки стали до полного затвердевания металла и шлака. Время выдержки при этом составляет значительную величину, например для слитка сечением 370 ° 370 мм не менее 40 мин, иэ-эа чего снижается производительность УПНРС. Если кантовку слитка производить раньше, чем металл и шлак полностью затвердеет. то, вытекая иэ головной 35 част и слитка, они повреждают и выводят иэ строя оборудование УПНРС, при этом значительно увеличивается головная обрезь.

Целью изобретения. является по- 4Q вышение производительности за счет ускорения выдачи слитков из установки.

Ф

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему подвод металла в кристаллиэатор под уровень, наведение шлакового покрытия толщиной,0,020,О4 длины кристаллиэатора, вытягивание слитка из кристаллизатора, выдержку его в установке, кантовку в горизонтальное положение и извлечение иэ установки, после отливки

0,92"0,97. общей длины слитка на шлаковое покрытие засыпают слой силикатсодержащего материала толщиной

0,003-0,006 длины кристаллизатора, а по окончании процесса разливки через 0,30-0,50 времени полного затвердевания слитка осуществляют повторную подачу на шлаковое покрытие силикатсодержащего .материала толщиной 0,02-0,05 длины кристаллизатора и после выдержки в течение

0,05-0,15 времени полного затвердевания слиток кантуют в горизонтальное положение.

Воэможность извлекать слиток иэ

УПНРС через 0,35-0,65 времени полного затвердевания и складывать его в горизонтальном положении значительно сокращает паузы между разлив— ками, что соответственно приводит к повышению производительности установок .

Прекращение подачи шлаковой смеси в момент отливки 92-97% длины слитка и засыпка на шлаковое покрытие в кристаллиэаторе первой порции силикатсодержащего материала толщиной О, 003-0, 006 длины кристаллизатора приводят к тому, что силикатсодержащий материал, растворяясь, в шлаке, снижает его основность до

0,5-0,6, вследствие чего к концу разливки на зеркале металла образуется слой легкоплавкого вязкого шлака, который по мере усадки кристаллизующегося металла опускается вслед за мениском, сохраняя егo в жидком состоянии, Прекращение подачи шлаковой смеси раньше, чем будет отлито 0,92 общей длины слитка, и засыпка первой порции силикатсодержащего материала толщиной 0,003-0,006 длины кристаллизатора приводят к тому, что к концу разливки на зеркале металла остается тонкое шлаковое покрытие, теплоиэолирующая способность которого низка, или приводит к оголению зеркала металла. В обоих случаях образуется твердая металлическая корка, под которой в свою очередь образуется усадочная раковина. Прекращение подачи шлаковой смеси после отливки 0,97 общей длины слитка и засыпка первой порции силикатсодержащего материала толщиной 0,003-0,006 длины кристаллизатора не позволяют к концу разлив— ки получить гомогенный шлак, так как из-за отсутствия тепла, вносимого жидкой сталью в кристаллиэатор ,{и,следовательно, к мениску металла), силикатсодержащий материал не успевает полностью прореагировать со шлаком и такой шлак застывает.

Под корочкой в дальнейшем образуется усадочная раковина.

Засыпка первого слоя силикатсодержащего материала толщиной менее О, 003 длины кристаллизатора не позволяет достигнуть необходимых физико-химических характеристик шлака, а именно основность шлака к концу разливки снижается незначительно и шлак не становится легкоплавким. Это приводит к образованию корки, под которой в дальнейшем образуется усадочная раковина,. Засыпка этого слоя силикатсодержаще952418

ro материала толщиной больше О, 006 длины кристаллизатора приводит к переохлаждению шлака, вследствие чего силикат содержащий материал не успевает прореагировать со шлаком расплавом и такой шлак застывает.

Под коркой образуется усадочная раковина.

Производимая после окончания разливки через О, 3-0, 5 времени полного эатвердевания слитка засыпка на легкоплавкий вязкий шлак второго споя силикатсодержашего материала толщиной 0,02-0,05 длины кристаллизатора приводит после выдержки в течение

0,05-0,15 времени полного затвердевания слитка, к образованию: твердой шлаковой и металлической корок .

К этому времени большая часть (80%) металла уже закристаллизовалась, а оставшийся жидкий металл идет в основном на подпитку междендритных пустот в верхних горизонтах слитка.

Образовавшиеся твердые шлаКовая и металлическая корки препятствуют вытеканию этого металла из готовой части слитка при его кантовке в горизонтальное положение.

Засыпка второго слоя силикатсо держащего материала раньше, чем через 0,3 времени полного затвердевания приводит к образованию твердой шлаковой и металлической корок, под которыми находится значительное количество жидкого металла. При кантовке слитка в горизонтальное положение этот металл распределяется по его периметру неравномерно и в таком положении кристаллизуется.

Вследствие этого значительно увеличивается готовая обрезь слитка. Засыпка второго слоя силикатсодержащего материала позже, чем через

0,5 времени roëíoão затвердезания приводит к тому, что часть легкоплавкого шлака находящегося на поверхности незакристаллиэовавшегося металла, идущего на подпитку междендритных пустот, проникает вглубь слитка. Это в свою очередь также увеличивает обрезь. Кроме того, увеличивается время выдержки слитка в кристиллизаторе и, следовательно, уменьшается производительность установки.

Если толщина второго слоя силикатсодержащего материала меньше 0,02 длины кристаллизатора, то его охлаждающий эффект снижается, и при кантовке слитка в горизонтальное положение наблюдаются значительные подтеки жидкого шлака и металла.

Засыпка более толстого, чем 0,5 длины кристалли затора, слоя силикатсодержащего материала нецелесообразна, так как приводит к увеличению расхода этого материала, а также

65 загрязнению к повреждению оборудования УПНРС вследствие высыпания его излишков с головной части слитка при кантовке в горизонтальное положение °

Время выдержки слитка в машине после засыпки второго слоя силикатсодержащего материала толщиной

0,02-0,05 длины кристаллизатора, равное 0,05-0,15 времени полного эатвердевания, установлено экспериментально и полностью обеспечивает образование твердой шлаковой и металлической корок. Если после засыпки второго слоя силикатсодержащего материала скантовать слиток в горизонтальное положение раньше, чем через 0,05 времени полного затвердевания, то еще не полностью затвердевший шлак и оставшийся металл вытекают из головной части слитка. Выдержка слитка в установке после засыпки второго слоя силикатсодержащего материала больше, чем 0,15 времени полного затвердевания нецелесообразна, так как снижается производительность УПНРС.

Пример 1. На вертикальной установке полунепрерывной разливки отливали электроды из стали

12 2Н4А в кристаллизатор сечением

370 -370 мм и длиной 1,2. Общая длина слитка составляла 13,0 м. Для защиты зеркала металла в кристаллиэаторе использовали шлаковую смесь, вес. Ъ: алкыиниевый порошок 5; силикокальций 20; силикатная глыба 20, марганцевая руда 25„ флюоритовый концентрат 30 ° Образовавшийся из смеси шлак системы

СаΠ— S10 — AI О> имел основность

0,9-1 1 и толщину слоя 48 мм (0,04 длины кристаллизатора). Pасход смеси составил 1 кг/т металла.

Металл в кристаллизатор подавали под уровень через удлиненный стакан, После отливки 92В общей длины слитка (12,0 м)подачу шлаковой смеси прекратили и на шлаковое покрытие засыпали вермикулит (41Ъ S10@) равномерным слоем толщиной 0,006 длины кристаллизатора (7 мм). После окончания разливки слиток выдержали в установке 0,5 от общего времени эатвердевания (20 мин) и на шлак засыпали слой вермикулита толщиной

0,05 длины кристаллиэатора или 60 i

Затем через 6 мин (0,15 времейи полного затвердевания) слиток скантовали в горизонтальное положение и извлекли из установки. В головной части слитка наблюдали твердый шлаковый корж — Ч-образной формы.

Подтеков жидкого металла и шлака не обнаружили.

П. р и м е р 2. В аналогичных условиях отливали электроды сечением

952418

Формула изобретения

Составитель Г. Борисов

Редактор Г. Ус Техред М.Гергель Корректор. М. Демчик

Заказ 6025/16 Тираж 852 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП . Патент, г. Ужгород,ул. Проектная, 4

180 500 мм и длиной 13,0 м. После отливки 97% длины (12,6 м) подачу шлаковой смеси в кристаллиэатор прекратили и на шлак толщиной

25 мм засыпали слой кварцевого песка (97% S10g) толщиной 0,003 длины кристаллизатора, то есть 3,5 мм.

После окончания разливки слиток выдержали в установке 0,3 от времени. полного затвердевания или 4,0 мин.

Затем засыпали на шлак слой кварцевого песка толщиной 0,02 длины кристаллиэатора f 25 мм) . После выдержки в течение 40 сек или

0,05 от времени полного затвердевания, слиток скантовали в горизонтальное положение и выдали из уста-. новки. В головной части слитка наблюдали явления, аналогичные в при.мере 1. Подтеков жидкого металла и шлака не обнаружили.

Пример 3. В аналогичных условиях отливали электроды сечением

180. 500 мм и. длиной 13,0 м. После отливки 95% длины слитка (12,35 м) подачу шлаковой смеси в кристаллизатор прекратили и на шлаковое покрытие (толщиной 0,03 длины кристаллиэатора 40 мм) засыпали слой кварцевого песка толщиной 0,004 длины кристаллизатора, то есть 4,5 мм.

После окончания разливки слиток выдержали в установке 0,4 от времени полного затвердевания или - 5 мин, затем засыпали на шлак слой кварцевого песка толщиной 0,04 длины кристаллизатора (45 мм). После выдержки в течение 1 мин или

0,09 от времени полного затвердевания, В головной части слитка подтеков жидкого .металла и шлака не обнаружили.

Технико-экономический эффект складывается эа счет сокращения технологического цикла полунепрерывной разливки и повышения производительности процесса на .103. Это позволяет разлить металл на установке полунепрерывной разливки стали на

103 больше, чем раньше. Годовой экономический эффект составит

50 тыс. руб.

Сцособ отливки слитков на вер- . тикальных установках полунепрерывной разливки, включающий подвод металла в кристаллизатор под уровенЬ, I наведение шлакового покрытия толщиной 0,02-0,04 длины кристаллизатора, вытягивание слитка из кристаллизатора, выдержку его в установке, кантовку в горизонтальное положение и извлечение из установки, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности путем ускорения выдачи слит2О ков из установки, после отливки

0,92-0,97 общей длины слитка на шлаковое покрытие подают слой силикатсодержащего материала толщиной

0,003-0,006 длины кристаллизатора, 25 а по окончании процесса разливки через 0,30-0,50 времени полного эатвердевания слитка осуществляют повторную подачу на шлаковое покрытие силикатсодержащего материала

ЗО толщиной 0,02-0,05 длины кристаллизатора и после выдержки в течение

0,5-0,15 времени полного эатвердевания слиток кантуют в горизонтальное положение.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сталь . Металлургия, 1977, 9 10, с. 897-901.

2. Струговщиков Д. Разливка стали. Металл ргиздат, 1956, с. 111.

3. Технологическая инструкция по разливке íà УПНРС конструкцион1 ных, и нструментальных, шарикоподшипниковых и нержавеющих сталей в кристаллизаторы круглого и квадрат45 ного сечения. Завод Днепроспецсталь4, 1974.