Способ получения слитков

Союз СоветскнкСоциалистическихРвспублнк ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. сеид-ву- (22) Заявлено 191179 (21) 2842130/22-02 с присоединением заявки М 51)М, К,з В 22 О 7/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКОВ Изобретение относится к чернойметаллургии и может быть использовано при отливке крупных слитков дляизделий тяжелого, энеРгетическогои транспортного машиностроения,В современной металлургии задачаполучения слитков весом 50 т и болеерешается выплавкой металла в одномили нескольких сталеплавильных агре"гатах, дальнейшей рафинировкой и раз ливкой жидкой стали в одну изложницуна воздухе или. в вакууме 1.Известному способу присущ недоста"ток, состоящий в том, что слитки,полученные таким способом, поражены 15зональной ликвацией.Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ отливки слитков,включающий рафинирование металла, заливку его в изложницу и изменение активносаи кислорода путем введенияуглерода, причем количество вводимого углерода по высоте слитка изменяют 21,Способ обладает существенными недостатками; слитки, полученные этимспособом, поражены внецентреннойзональной ликвацией, в том численаиболее опасным ее проявлениемишнурами" внецентренной ликвЫии, 30 Цель изобретения - обеспечениевысокого качества слитка за счетпредотвращения образования внецентренной ликвации.Поставленная цель достигаетсятем, что в процессе отливки слиткаконтролируют активность кислородав жидком металле, при этом металлзаливают в изложницу с содержаниемкремния 0,01-0,10 и активностьюкислорода 0,0005-0,015 и после залив"ки 40 - 80 слитка через каждые 1060 массы металла активность кислорода снижают в 2,0-10 раз путем вве;дения раскислителей или снижения оста-,точного давления,. Известно, что образование внецент- ренной:ликвации в слитках ишнуров" происходит в основном иэ-эа неблагоприятного сочетания таких факторов, как ликвацияпримесей, низкая скорость кристаллизации металла, большая ширина; двухфазной областй и др.Обычно, шнуры располагаются в слитках непосредственно после эоны столбчатых кристаллов (дендритной зоны) в области минимальных скоростей кристаллизации, где величины коэффициентов распределения примесей(в первую очередь серы) очень низки.Следовательно,. если обеспечить увеличение коэффициента распределения серы путем введения элемента, влияющего на поверхностную активность серы,можно будет ослабить процесс образования внецентренной зональной ликвации и предотвратить образованиешнуров в слитках,Таким элементом может быть растворенный в жидком металле кислород,содержание которого определяется путемизмерения активности.В существующей практике при отливке крупных слитков обычно не представляется возможным уменьшать или предотвратить ликвацию серы и образование шнуров,Только путем регулирования уровняактивности кислорода в жидком металле по мере отливки слитка можно эффективно влиять на снижение степени 20ликвации серы и, в том числе, напредотвращение образования шнуров.Для достижения указанного эффекта уровень активности кислорода впервойпорции металла, заливаемого визложницу, должен быть не ниже 0,0005и не выше 0,015, а чтобы обеспечитьименно такую активность кислорода,содержание кремния в жидком металледолжно быть в пределах 0,01-0,10.Таким образом, при отливке слитков З 0по предлагаемому способу металл изодной или нескольких плавильных печей выпускают в ковш, электрохимическим датчиком измеряют активностькислорода и если содержание активного З 5кислорода, соответствующее активности, до начала разливки окажется больше требуемого, металл частично раскисляют, а если меньше - частичноокисляют, 40Активность кислорода в процессеразливки необходимо менять после з аполнения 40-80 объема изложницывследствие того, что в верхней частислитка получает развитие положительная ликвация кислорода. Чтобы из 45бежать явления в чрезмерно повышенного содержания активного кислородав каждой последующей порции заливаемого металла, активность его по мере наполнений изложницы уменьшаютв 2,0-10,0 раэ. Уменьшение активности менее чем в два раза может непривести к желаемым результатам,изменение же активности кислородаболее чем в 10 раз может привести кусилфнию ликвации серы в телеслитка и образованию шнуров. Массапорций металла определяется технологическими особенностями: массойслитка, составом металла и т.д. 0(для слитков массой 420 т - 10;а для слитков 51 т - 60), Активность кислорода уменьшают путем ввода раскислителей. Способ полученияслитков может быть осуществлен при 5 разливке на воздухе, в защитной атмосфере или в вакууме. Если слитокотливают в вакууме, изменение активности кислорода можно проводить путем изменения остаточного давления.в вакуум-камере.П р и м е р 1. Для отливки слиткамассой 37 т (сталь 35 ХНЗМФА) металлвыплавляют в основной мартеновскойпечи без раскисления алюминием икремнием, выпускают в ковш установкиАСЕА-СКФ и обрабатывают для десульфурации высокоосновными шлаками, Послеподогрева металл подвергают вакуумному раскислению и проводят корректировку химического состава, в том числе кремния до 0,1. Далее металл порционно раскисляют алюминием до активности кислорода 0,0005 (по показаниюэлектрохимических датчиков),Металл разливают в вакуумной камере при остаточном давлении 1 мм рт. ст,После наполнения изложницы на 40-4)Ъв промежуточный ковш дополнительнопорционно вводят 0,4 кг/т ферроцерия. Активность кислорода к концу разливки составляет 0,0001-0,0002.Исследования слитка показали, что в нем отсутствуют шнуры внецентренной ликвации :и на 35-50 уменьшалась степень ликвации примесей и оксидных включений в объеме слитка.П р и м е р 2, Для отливки слитка 51 т (сталь 25 ХНМФА) металл выплавляют в основной электродуговой печи на шихтовой заготовке с содержанием серы 0,01. После выпуска металла из печи в сталеразливочном ковше производят изменение активности кислорода (ао = 0,015). Металл разливают в вакуумной камере. Регулировку активности кислорода в металле, заливаемом в изложницу, за счет углеродного раскисления, проводят изменением остаточного давления в камере по следующему режиму; 0-2 мин - 240250 мм рт.ст.; 2 - 4 мин - 4050 мм рт.ст.,4 - 8 мин - 1 - 2 мм рт.ст. Исследование слитка проводят на продольных темплетах, Выявлено относительно равномерное распределение ликвидирующих элементов, Во всех частях слитка содержание серы кодеблется в пределах 0,009-0,013, углерода 0,24-0,25, фосфора 0,013-0,014.Отпечатки по Бауману выявили лишь небольшие скопления точечных ликватов в осевой зоне - образная ликвация в слитке отсутствует. Имеет место равномерное распределение рассредоточенных мелких неметаллических включений,П р и м е р 3. Для отливки слитка массой 200 г (сталь 35 ХНЗМФА) применена последовательная заливка металла иэ кислой мартеновской печи и электродуговой с основной футеровкой в соотношении 2:1. Выплавку стали в5 876268 Формула изобретения Составитель И, Журина Редактор А. Власенко Техред Л.Пекарь Корректор В. БутягаЗаказ 9447/10 Тираж 872 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4) печи осуществляют дуплекс-процессомс приготовлением жидкой заготовки восновной мартеновской печи. Одновременно с плавкой в кислой печи производят выплавку стали в электропечи.Раскисление металла производится впечах и на выпуске по результатам)измерения активности кислорода израсчета получения разницы активностикислорода первой порции металла впоследней порядка 0,0045-0,006.Слиток отливают в вакууме через 25 т 10промежуточный ковш. Давление в вакуумной камере составляет 2-3 мм рт.ст. Активность кислорода первой порции металла в кислой печи, составля ющей 60-65 от массы слитка, 0,005- 0,009.Последнюю порцию металла по емкости промежуточного ковша дополнительно раскисляют двумя порциями щ силикокальция до активности кислорода 0,001-0,002.) Металл из электродуговой печи после выпуска имеет активность кислорода 0,0005-0,0007,5Электродуговой металл заливают без дополнительного раскисления. Последующие исследования металла показали, что содержание углерода, серы и фосфора в верхней и нижней частях поковок и на поверхности постоянно. Содержание общего кислорода в пределах 0,002-0,003. Это свидетельствует о высокой однородности металла. В изломах отсутствуют грубые неме- З 5 таллические включения и скопления мелких. Использование способа изготовления крупных слитков обеспечивает по сравнению с известными способами возможность получения слитков, в частности кузнечных, с высокой однородностью механических свойств, что .позволяет их использовать для иэделий энергетического машиностроения взамен слитков ЭШП,1. Способ получения слитков,включающий рафинирование металла, заливку его в изложницу и изменение активности кислорода, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью обеспечениявысокого качества слитка за счет предотвращения образования внецентренной ликвации, . металл заливают в изложницу ссодержанием кремния 0,010,10 и активностью кислорода 0,00050,015, после заливки 40-80 слиткачерез каждые 10-60 массы металлаактивность кислорода снижают в 2,0-.10,0 раз.2. Способ получения слитков поп.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что активность кислорода снижаютпутем введения раскислителей,3, Способ получения слитков поп.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что активность кислорода снижаютпутем снижения остаточного давления,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Японии Р 48-6697,кл. 1861, 1973,2. Авторское свидетельство СССР 660340, кл. В 22 О 7/00, 1979.