Способ получения слитка

Сфюэ Сфеетских Соцналнстлческих Реслублнк.01.79 717980/22-02 с лрисоедииением заявки Ив 2 О 11/00 Гюеудяктвеиямй ВОмит СССР яв делам изобретений и етярытий(0888) Дата опу кованияописания 15.08,2) АвторыизобрвтеииЯе Скок, В.А. Ефим.В. Соболев, В.Е. Кл Н. Виноградский, Л Г Л 54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТ вл на ме того,ающихстьюметал. -Изобретение относится к черной металлургии, в частности к получению крупных и сверхкрупных кузнечных слитков, а также электродов ЭШП и ВДП из углеродистых и легированных сталей.Известны способы повьыения 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 5-00 л/мин при давлении 0,5-3 кг/см 1Недостатком данного способа я яется то, что он не предполагает водку шлака в прибыли слитка и поэтому не предохраняет металл от окисления и насыщения кислородом и азотом. Режим продувки не обеспечивает рафинирование металла от не- металлических включений. Кро при перемешивании затвердевслитков с высокой интенсивно йродувки,скоагулированные не лические включения вследствие сильной циркуляции металла затя.иваютсяв объем слитка и застревают в немвследствие повьааения вязкости суспенэии стали, они оказывают вредноевлияние на качество металла.Цель изобретения - уменьшение химической неоднородности, улучшениемакроструктуры слитка, повышениечистоты и качества металла.Указанная цеь достигается тем,что металл от начала,и до конца разливки, в том числе и при отливкеслитка в вакууме, продувают инертным 5 газом с интенсивностью 0,011,0 м/т мин, наводят шлак в прибылислитка и продувают слиток в процессе.его затвердевания с интенсивностью0,001-0,01 м/т мин до понижения температурй на 5-80 С ниже точки ликвидуса. Главным пороком крупного стального слитка является высокая химическая неоднородность, которая образует дефекты макроструктуры и приводит к нестабильности свойств, По предлагаемому способу в процессе раз ливки стали до окончания заполнения прибыли проводят интенсивную продув 854562ку металла инертными газами с удельной интенсивностью 0,01-1 м/темин.В этот период вследствие интенсивного перемешивания стали инертным газом происходит быстрое снятие теп 1лоты перегрева и частично теплотыкристаллизации. При этом происходитзначительное снижение содержания газов и неметаллических включений путем флотации, а вследствие созданияв 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 припереходе из жидкого состояния в твердое и всплывания оксидов и нитридов,образовавшихся в жидкой стали. Крометого, происходит значительное иэмельчение первичной структуры слитка,так как значительно возрастает количество зародышей кристаллов вследствие обламывания ветвей дендритови увеличения числа центров кристаллизации. Это приводит к объемнойкристаллизации металла и существенному уменьшению или полной ликвидации зональной химической неоднородности в слитке.Продувка в период отливки слиткас интенсивностью менее 0,01 м 3/т минне обеспечивает достаточной скорости циркуляции металла и измельчениязатравок для обеспечения объемнойкристаллизации стали, увеличение интенсивности продувки выше 1 м/т минприводит к образованию заплесковна поверхности изложницы и ухудшению качества поверхности слитка.Раводка шлака в прибыли слиткапосле окончания его отливки имеетдве цели: во-первых, защиту металлаот вторичного окисления во время перемешивания его инертным газом, вовторых, рафинирование металла от неметаллических включений, главным образом от оксидов и нитридов, а такжеоксисульфидов вследствие всплывания их вместе циркуляционными потоками металла.и ассимиляции включенийшлаком. Для защиты зеркала металлаподходит любой шлаксистемы СаООг .-А 0 -СаГ -Т 10 с температурой плав 2 о 2 гления в пределах 1100-1400 С,Диапазон оптимальных составов шлаков для рафинирования стали от неметаллических включений при продувкекристаллиэующихся слитков следующий,Ъ: СаО 30-45; 510 20-35;Аг Оэ 12-20; СаГ 25-10; Т0 5-10;ГеО до 1,0. После наводки шлака дляснижения интенсивности перемешиванияметалла расход аргона уменьшают до0,001-0,01 мЗ/т мин. Интенсивностьперемешивания с удельным 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 проводит- О ся до понижения температуры стали на5-80 С ниже точке ликвидуса, Окоичаоние продувки ранее, чем достигается температура на 5 С ниже ликвидусастали,не обеспечивает достаточного 15 рафинирования металла, измельченияпервичной структуры и уменьшения хиМической неоднородности слитка. Продолжение продувки слитка после понижения температуры ниже 80 С от тем- Щ пературы ликвидуса может привести кместным скоплениям неметаллическихвключений, которые из-за повышеннойвязкости суспенэии стали не удаляютсяиз металла, Кроме того, при большомколичестве твердой фазы в суспензииобразуется рассеянная пористость вметалле из-за затрудненного массопереноса жидкой Фазы на последнейстадии затвердевания. Содержаниетвердой фазы в суспензии стали должно находиться в пределах .5-30. Продувку низкоуглеродистых сталей заканчивают при понижении температурыаближе к нижнему пределу - 5 С, высокоуглеродистых сталей - ближе кверхнему пределу - 80 С.При отливке крупных стальных слитков в вакууме по предлагаемому способу продувку инертным газом начинают в процессе отливки слитка и эа О канчив ют под шлаком на воздухепосле разгерметизации камеры до поонижения температуры стали на 5-80 Сниже ликвидуса. В этом случае достигается более интенсивная дегаэацияи рафинирование металла по сравнению с одной лишь разливкой в вакууме.Продувку затвердевающих слитков осуществляют снизу через поддон свкладышем иэ простою огнеупорногоматериала или специальный металлический вкладыш с отверстиями.П р и м е р. Перед началом разливки выставляют с помощью редукторадавление аргона в аргонопроводе4 кг/см и продувают сталь в началеразливки с интенсивностью примерно1 м/т мин, при приближении уровнястали до прибыли слитка интенсивность продувки самопроизвольноуменьшается до 0,01 м/т мин.После ЬО наполнения прибыли в ней наводят шлаковую ванну путем забрасывания гранулированного шлака из расчета 3 кг/тстали. Шлак имеет следующий химический состав,Ъ: СаО 37,2; 5 Ог 28,8;65 А 0 14,6; Саар 6,7; Т 02 8,2;854562 Ге 0 0,67; примеси остальное. После наводки шлака интенсивность продувки снижают до 0,01-0,001 м/термин. Общее время продувки составляет 8- 20 мин. При этом температура стали в прибыли слитка в конце продувки составляет 1435 С (на 5-10 С ниже точо оки ликвидуса), Ст. 35-1455 С (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 спбсобу) обеих марок стали разрезают 15 ,вдоль по оси для выявления структуры, изучения распределения основных элементов и примесей, испытания механических свойств. Из остальных опытных слитков изготовляют поковки, 20 металл от которых испытывают в деформированном состоянии. 25 Мест отбо проб Общий индекс включений/3 0,4 3 длагай б 5,2 21,6 32 у 2 5,2 59,8 редлагамый тр 1ностью 0,01-1,0 мэ/термин, наводят шлак в прибыли и продувают слиток в процессе его затвердевания с ин тенсивностью 0,001-0,1 м /тмин допонижения температуры на 5-80 С ниже температуры ликвидуса. Формула изобретения приня л. В аказ 6569/14 Тираж 869 Подписно ВНИИ 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, определенное методом фЛ" в соответствии 57,6 32,9 16,7 21,2 62,2 36,6 25,4 42,8 Способ получения слитка, включающий.продувку затвердевающего металла инертным газом, о т л и ч а ющ и й с я 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 попредлагаемому способу, общий индекс включений в 2-2,5 раза ниже,чем в слитке, обработанном по из"вестному режиму, Особенно снижаетсязагрязненность нитридами нержавеющейстали. Индекс загрязненности нитридами нержавеющей стали 08 Х 18 Н 10 Т,обработанной по предлагаемому способу, снижается с 410 эдо 0,421(г э,т.е. почти в 10 раз по сравнению сизвестным способом. Макроструктураопытных поковок более плотная, баллсерных отпечатко опытных поковоксоставляет 1,0-1,5 по сравнению с2-2,5 для поковки из известногослитка,т.е. обработка слитка сталипо предлагаемому способу уменьшаетхимическую неоднородность на 1 балл,ПрИ этом существенно улучшаются механические свойства стали: свойстваболее стабильные и равномерные посечению слитка, при комнатной температуре пластичность повышаетсяна 20-50,ударная вязкость на 30-40и при отрицательных температурахударная вязкость увеличивается в1,5-3 раза, Таким образом, продувказатвердевающих слитков по предлагаемому способу имеет существенныепреимущества по сравнению с известными решениями. Источники информации,е во внимание при экспертиатент Японии М 49-46216,2 0 7/00, 1974.