Способ обработки расплавленного металла

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 1 б 0479 (21) 2752229/22-02 (51) М. Кл.3 Союз Советских Социалистических РеслубликС 21 С 1/02 с присоединением заявки йо Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(23) Приоритет Опубликовано 23.1080. Бюллетень М 39 Дата опубликования описания 23.10.80(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ РАСПЛАВЛЕННОГОМЕТАЛЛА 2ние), что снижает в целом эффектив- .ность обработки с применением углеродсодержащих материалов.Цель изобретения - повышение .эф 5 фективности раскисления и дегазацииметалла за счет улучшения его перемешивания.,Поставленная цель достигается тем,что введенному в металл стержню а10 участком из углеродсодержашего материала сообщают осевые вибрации счастотой О,4-15 Гц и амплитудой 10100 мм, причем первые 30-70 времени обработки стержень вибрирует с15 частотой 5-15 Гц, а оставшееся времяс частотой 0,4-5,0 Гц, а также тем,что вибрирующий стержень в процессеобработки перемещают по ширине и глубине металла,20 При этом благодаря трению междустержнем и металлом и лобовому со-противлению торца стержня осущест-вляется интенсивное пееремешивание и.возбуждаются вибрации всего объема25 металла.В результате происходит дроблениепузырей, образующихся при реакциитвердого углерода с кислородом металла, и торможение их всплывания, что30;способствует более полной реализации Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при обработке стали с целью раскисления и дегазации металла,Известен способ внепечной обработки чугуна и стали, при котором в ковш загружают реагент и после напол нения ковша металлом осуществляют перемешивание, используя азот, аргони другие газы 11.Недостатком такогоспособа является снижение температуры металла (2-5 о С/мин) а также наличие выбросов металла из ковша.Известен способ вакуумной дегаэации жидкого металла, при котором для увеличения скорости и степени дегаэации после создания вакуума в металл вводят стержень плохо смачиваемого расплавом углеродсодержащего материала в количестве, достаточном для раскисления стали без ее науглероживания 2).Недостатком этого способа является сильная неравномерность перемешивания металла во времени (во второй половине процесса интенсивность перемешивания резко уменьшается) и по высоте ковша (нижние слои металла ковша перемешиваются хуже, чем верхДонецкий ордена Трудового Красного Знамениполитехнический институтэффектов раскисления и дегазации стали. Кроме того. сама реакция раскисления стали твердым углеродом интенсифицируется за счет образования награнице раздела металл-твердый углерод кавитационных плоскостей и появляется воэможность достижения высокихрезультатов обработки без применениявакуума.Рациональные параметры вибрациистержня - частоты 0,4-15 Гц и амплитуда 10-100 мм, При увеличении часто фты более 15 Гц имеет место разбрызгивание и засасывание воздуха стержнемвглубь металла, резко вырастают затраты энергии на перемешивание. Приснижении частоты вибрации ниже 0,4 Гц 15эффект от их применения резко снижается. Аналогичная картина наблюдается й при выходе значений амплитуд заинтервал 10-100 мм.Исследования процесса показывают 20также, что при более высоких частотах1вибрации стержня происходит болееинтенсивная циркуляция расплава, при .снижении частоты преобладающим является колебательное движение объе 25мов металла. Поэтому целесообразнов первые 30-70 времени обработкиинтенсифицировать перемешивание засчет более высокой частоты вибрациистержня (5-15 Гц), а в оставшеесявремя при пониженной частоте (0,45,0 Гц) обеспечить ускоренное всплывание неметаллических и газовых включений. Эффект обработки повышается,если вибрируюший стержень перемешаютпо ширине и высоте объема металла. 35На чертеже представлена схемаосуществления способа,В ковш 1 с обрабатываемым металлом 2 погружен стержень 3 с участком,из углеродсодержашего материала 4. В 40качестве углеродсодержащего материала можно использовать графитовые илиугольные электроды и блоки, для Футеровки остальной части стержня - стандартные огнеупоры, применяемые для 45стопоров сталеразливочных ковшей, Поперечный размер углеродсодержашегоблока принимают равным 0,1-0,25 размера ковша. Глубина погружения составляет 0,4-0,8 глубины металла, чтообеспечивает перемешивание нижнихслоев металла и исключает воэможностьполомки стержня из-за упора в днище.Включение привода, обеспечиваюШеговибрации стержня с частотой 0,4-15 Гци амплитудой 10-100 мм, производитсянепосредственно перед погружением.Стержень закрепляют на поворотнойподъемной консоли, что позволяет впроцессе обработки перемеюать еговместе с консолью по дуге вдоль поверхности металла и изменять глубинупогружения углеродсодержашего блока.П р и м е р 1. На холодной моделиисследуют гидродинамику расплава приобработке его по предлагаемому спо собу, Металл моделируют трехпроцентным раствором уксусной кислоты, углеродсоцержаший блок - мрамором, Геометрический масштаб модели по отношению к сталеразливочному ковшу вместимостью 140 т - 1:10.П р и м е р 2, Металл расплавляютв индукционной печи ИСТс основ-ной футеровкой, Масса плавкй беретсяв пределах 40-45 кг, а глубина металлической ванны - 270-300 мм. Обработке подвергают малоуглеродистую стальтипа 08 КП,.Стержни изготавливают наборкой изшамотовых катушек, в качестве углеродсодержащего материала применяют графитовые блоки диаметром 25 мм, длиной 35 мм, Длина всего стержня около600 мм. Вибрацию стержня производятлабораторным вибратором и начинаютсразу же после .погружения стержня вметалл на глубину 250 мм.Продолжительность вибрационной:обработки металла составляет 55 с, .причем 30 с обработку ведут с частотойколебаний около 8 Гц,а остальное время - с частотой около 2,0 Гц, амплитуда колебаний - на уровне 10 мм.Анализ проб металла, отобранныхдо и после обработки в кварцевые проб.ницы, показывает, что содержание кислорода за время вибрационной обработки снижается на 35, азота - на 15,водорода - на 35.При использовании способа для предварительного раскисления металла можно снизитьрасход ферросплавов на 20и повысить качество металла за счетувеличения глубины раскисления и дегазации металла.Формула изобретения1. Способ обработки расплавленногометалла, включаюший раскисление идегазацию расплава путем погружениями.в него стержня с участком из углерод.содержашего материала, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышенияэффективности обработки за счет улучшения перемешивания металла, стержнюсообшают осевые вибрации с частотой0,4-15 Гц и амплитудой 10-100 мм,2, Способ по п.1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что первые 30-70времени обработки стержень вибрируетс частотой 5-15 Гц, а оставшееся время - с частотой 0,4-5 Гц,3, Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю ш и й с я тем, что вибрирующий стержень в процессе обработкиперемещают по ширине и глубине металла.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1,"Доь апй ЯеИ", диет,Зсфср 1914,6 о, дф Н,р 44 О,2, Авторское свидетельство СССР9 384886, кл. С 21 С 1/00, 1972,каз 7432/32 ВНИИПИ Государственног по делам изобретен 113035, Москва, Ж, раж 608 Помитета СССРи открытийушская наб., д.шютВВатШШФ