Способ разливки металла

Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнкСоцнвлнстнческнкРеслублнн 1 и 831286ликовано 23.0 Дата опубликования описания 25.05,8 Г, А. Хасин, В. Б. Михайлов, С. Л.,ЧерепаА. Я, Веснин и А, С. Кривош атоустовскии ордена Тметаллург Заявнтел(54) СПОСОБ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА т. ст. (0,00015 - иена из огнеупорагаемого материа - 500 ммаль выпо чески раз зом пат то газ вводят поступленияазливки проо высоте емИзобретение относится кконкретнее к разливке метабыть использовано при рафиталла в металлургической емлизаторе, изложнице.Известны способы перемешивания стали в процессе затвердевания нейтральным гачерез металлический конусообразныйрон 1.Недостаток этого способа разливки. состоит в том, что не удается избежать- при продувке металла в изложнице газами неуправляемого воздействия последнего на практически затвердевшие объемы металла, что приводит к образованию в теле отливки (слитка) дефектов в виде газовых корочек или пузырей, обогащенных ликватами.Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является способ разливки расплавов металлов, включающий продувку газом (аргон, азот, хлор и др.) с помощью вращаюшейся детали зонда, погруженной в расплав, через каналы и пустоты в этой детали. Расплав может быть также обработан при разложении материала самой детали. При обработке рекомендуется, чтобы величина давления в пустотах детали содового Красного Знамени .ский завод ставляла 0,1 р0,66 атм). Дет лного или термила 2.Недостатком известного способа является то, что в нем не указаны режимы ввода газа в металл, не определены возможная глубина погружения детали в расплав и время ее нахождения в расплаве, а указанные пределы давления газа недостаточны для интенсивного перемешивания расплава.1 О Эти технологические факторы являютсяодними из основных для получения высокого качества отливок (слитков).Цель изобретения - обеспечение высокого качества, механических свойств и увеличение выхода годного металла за счет улучшения структурной и химической однородности и чистоты литого металла от неметаллических включений и газов, существенное уменьшение в слитке дефектов усадочного происхождения и уменьшение прибыль ной части слитков.Эта цель достигается тем, чв емкость за 0,5 - 5,0 мин дометалла, а после окончания рдувку ведут перемешая зонд пкоСти с фиксированием его положения по мере подъема и прекращают подачу газа через 1,0 - 10,0 мин после выведения зонда из металла; зонд устанавливают по оси емкости на расстояние 50 - 88 мм от ее дна, перемещая по высоте кристаллизатора со скоростью 200 - 500 мм/мин, при этом фиксируют его положение по мере подъема через каждые 300 - 500 мм в течение 0,01 - 3,0 мин, а газ в емкости вводят под избыточным давлением 0,2 - 5 атм, затем уменьшают давление по мере перемещения зонда до 1,4 - 0,1 атм. Интервал времени вдувания газа перед разливкой металла (0,5 - 5,0 мин) определен на основании проведенных опытов и является оптимальным при разливке стали и сплавов (интервал времени 0,5 - 2,0 мин рекомендуется при разливке углеродистых и низколегированных сталей с содержанием легирующих элементов не более 4,00/0, для остальных марок стали и сплавов, рекомендуется интервал времени 2,0 - 5,0 мин),При разливке стали предлагаемым способом установлено, что расположение зонда ближе определенных расстояний от дна изложницы приводит к вмерзанию его сопла в поверхностный слой слитка и нарушению режима продувки. Это объясняется высокой скоростью теплоотвода в поверхностных слоях жидкой стали, соприкасающихся со стенками изложницы, в которых температура металла снижается со скоростью 250 - 300 мин, экспериментально были определены расстояния сопла зонда от дна изложницы (50 - 80 мм), не приводящие к нарушению режима продувки. Расположение сопла зонда от дна емкости свыше 80 мм снижает эффект обработки металла.Пределы избыточного давления газа 0,2- 0,7 атм при обработке металла в процессе заполнения емкости также определены на основании опытов из условия получения слитков с высоким качеством поверхности.Они устанавливаются в зависимости от развеса разливаемых слитков. Пределы избыточного давления 0,1 - 0,3 атм рекомендуются для отливки слитков весом до 2 атм.При разливке стали в слитки весом свыше 2 т рекомендуется применять величины избыточного давления газа от 0,3 до 0,7 атм.Пределы избыточного давления нейтрального газа 1,5 - 5 атм определены тем, что при давлении газа свыше 5 атм образуются большие заплески расплава на стенки емкости в верхней его части ( в прибыльной надставке к изложнице) и возможен выброс металла из емкости. Нижний предел (1,5 атм) - минимальное давление, при котором достаточно интенсивное перемешивание металла сочетается с нормальным ходом процесса обработки, т. е. он не нарушается вплоть до образования эндогенной суспензии. По мере перемещения зонда по высотеемкости и уменьшения ферростатичес когодавления столба жидкого металла избыточное давление газа плавно уменьшают довеличины 0,1 - 1,4 атм. Пределы избыточного5 давления нейтрального газа при обработкеобъемов металла в верхней части кристаллизатора (изложницы) установлены опытным путем. При давлении газа свыше 1,4 атмобразуются большие заплески металла настенки емкости и ухудшается качество металла в прибыльной части слитка. Нижнийпредел (0,1 атм) избыточного давления газа - минимальное давление, необходимоедля перемешивания металла в твердо-жидком состоянии.Интервалы скоростей подъема зоь аопределены из условия получения слитковс высоким качеством макроструктуры. Верхний предел - скорость, когда подъем зондапроисходит без образования на его футеровке толстой корочки из затвердевшегометалла. 200 мм/мин - скорость, при которой возможен подъем зонда при максимальном времени обработки расплава без ухудшения качества металла.При перемещении зонда предусмотренофиксирование его положения через каждые300 - 500 мм в течение 0,01 - 3,0 мин. Режимы перемещения зонда установлены экспериментально при проведении опытов пообработке металла инертным газом в изложницах для слитков развесом от 0,2 дозо 5,0 т. Указанные интервалы перемещениязонда по высоте и пределы продолжительности фиксирования его положения в сочетании со скоростями подъема сопла зондапозволяют в широких пределах изменятьвремя обработки жидкого металла нейтральным газом, сравнительно легко механизировать и автоматизировать процесс.Нижний предел (1,0 мин) продолжительности обдувки зеркала металла в емкости -минимальное время достаточное для утеп 40 ления прибыльной части слитка, напримерлюнкеритом марки Л, вермикулитом,зольно-графитовой смесью и другими материалами, применяемыми при разливке стали,Предлагаемый способ позволяет применять изложницы без утеплительных надста 45 вок, способен обеспечить однородность химсостава и распределения неметаллическихвключений по высоте и сечению слитка, улучшает структуру осевой зоны, измельчаетзерно и существенно повышает механическиесвойства металла. При этом,в ряде случаев,может быть отменена обработка металлаинертным газом в ковше перед разливкой.Способ может быть использовано приразливке всех марок сталей, сплавов и чистых металлов,55 Пример. Раздивают сталь маркиЗОХГСН 2 А сифоном в изложницы 405 ммс массой слитка 0,8 т.Выплавку стали проводят в открытойиндукционной печи. Металл сливают в ковш831286 Формула изобретения Составитель И. Журина Техред А. Бойкас Корректор Г. Решетник Тираж 869 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, 4Редактор В. ИвановаЗаказ 2929/8 при 1610 С. Температура металла перед разливкой составляет 1580 С. Зонд устанавливают по оси изложницы таким образом, что сопло зонда находится на расстоянии 50 мм от дна изложницы. За 0,5 мин до начала разливки подают аргон под давле нием 0,1 атм. Скорость наполнения слитка составляет 500 мм/мин.По окончании наполнения изложницы давление газа плавно увеличивают до 5 атм, После этого зонд поднимают со скоростью 200 мм/мин с остановками через каждые 10 300 мм на 3 мин. Интенсивность продувки в процессе перемещения зонда снижают до давления равного 1,4 атм. После выхода сопла зонда из металла продувку продолжают в течение 1 мин. Поверхность прибыль ной части слитка засыпают люнкеритом марки Лв количестве 2 кг/т стали. Время продувки расплава составляет 165 мин, высота дна изложницы до зеркала металла в прибыльной части слитка - 1000 мм; общее время наполнения изложницы и по лови ны высоты прибыльной надставки 2 мин. Общее время обработки металла инертным газом составляет 17,5 мин.Изучение макроструктуры слитка показывает, что она состоит из трех зон краевых равноосных, стол бчатых и мелких разноосных кристаллов в центральной части слитка. Ширина зоны столбчатых кристаллов составляет всего 30 мм по периметру слитка или около 15% его объема. Глубина залегания усадочной раковины 80 мм, при этом зо признаков полусадочной рыхлости не обнаружено. Вьгсота головной части слитка составляет 140 мм при общей высоте прибыльной надставки 250 мм. Результаты исследования литого металла З 5 показывают высокие химическую и структурную однородности металла и механические свойства при разных температурах испыта ния, Металл характеризуется низким и рав. номерным содержанием газов по высоте исечению слитка. Существенно уменьшается в литом металле ликвация таких вредных примесей, как сера и фосфор, ликвация серы уменьшается по сравнению с ковшевой пробой в два раза, фосфора - в 1,5 раза. Распределение углерода очень равномерное. Сравнительный анализ показывает, что металл, по изученным характеристикам качества и свойств, не уступает той же марки стали после вакуумно-дугового переплава, а по величине ударной вязкости превосходит ее.Предлагаемый способ разливки позволяет на 8 - 9% увеличить выход годного металла за счет уменьшения на 50% объема прибыльной части слитков. 1. Способ разливки металла в металлургическую емкость, включающий обработкуинертным газом и регулирование избыточного давления посредством зонда, погруженного в металл, отличающийся тем, что, сцелью обеспечения высокого качества механических свойств и увеличения выхода годного металла, газ вводят в емкость за 0,5 -5,0 мин до поступления металла, а послеокончания разливки продувку ведут перемещая зонд по высоте емкости с фиксированием его положения по мере подъема и прекращают подачу газа через 1,0 - 10,0 минпосле выведения зонда из металла.2. Способ по п. 1, отличающийся тем,что зонд устанавливают по оси емкости нарасстоянии 50 - 80 мм от ее дна.3, Способ по п. 1, отличающийся темчто зонд перемещают по высоте емкостисо скоростью 200 - 500 мм/мин.4. Способ по пп. 1 - 3, отличающийсятем, что фиксирование положения зондапо мере подъема осуществляют через каждые 300 - 500 мм в течение 0,01 - 3,0 мин.5. Способ по пп. 1 - 4, отличающийсятем, что газ в емкость вводят под избыточным давлением 0,1 - 5,0 атм, а затем уменьшают давление по мере перемещения зондадо 1,4 - 0,1 атм.Источники, информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ФРГ1758404,кл. В 31 В 27/20, 1972.2. Заявка Великобритании1400338,кл. С 21 С 7/04, 1975,