Способ изготовления стальных слитков

ОПИСАНИ ИЗОБРЕТЕНИ Союз Советскнк Соцналнстнческни Республик(22) Заявлено 280977 (21) 254797с присоединением заявки М 2 2 0 7/00 осударственный поинт СССР по деиаи нзобретеннй н открытнйГосу инст о-исследовательский ской промьзаленности рственный нау ут металлурги(11 Заявите 4) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ТКО ное отличительными приемами способа, уже малоэффективно.Кроме того, для многих марок высоколегированных и конструкционных сталей, как показывают опыты со слитками сталей 40 Х и 50 Х 5, охлаждение слитков непосредственно в воде неприемлемо из-эа образования на них грубых трещин. К тому же это не дает существенного выигрыша в скорости затвердевания по сравнении с воздушным и экранным способами охлаждения, так как термическое сопротивление корочки у извлеченных иэ изложниц слитков велико.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ литья металлов в уширенную кверху изложницу или литейную форму, имеющий приемы формирования зазора между верхней частЬю слитка и прибыльной над-. ставкой, которые осуществляются с помощью подвижного элемента надставки. Воздушный зазор вокруг боковой поверхнрсти прибыльной части слитка искусственно создают путем подъема прибыльной надставки на определенное расстояние от верхней части слитка 23 . к производузнечных з спокойнойизложницах,на металельных заИзобретение относитсяству стальных прокатных и кслитков, преимущественно истали, в уширенных кверху5и моьет быть использованолургических и машиностроитводах,Известен способ охлаждения слитка, заключающийся в том, что, с целью получения плотного и однородно- тыго слитка, после затвердевания короч;ки в изложнице слиток извлекают изизложницы вместе с прибыльной надставкой и охлаждавт водой, сохраняяприбыльнув часть слитка теплой в течение всего процесса охлаждений Щ .Однако в известном способе приемизвлечения слитка из изложницы требует наличия подприбыньной плиты Вконструкции изложницы и опорного бурта у слитка в зоне указанной плиты,поэтому извлечение слитка из изложницы можно производить только послеобразования в зоне его прибыли прочного бурта, который, как правило, затвердевает и приобретает достаточную прочность только тогда, когдатермическое сопротивление корочкислитка уже велико и интенсивное охлаждение слитка водой, предусмотрен- Зф789210 Однако при использовании этого способа эффективное охлаждение жидкой стали изложницей имеет место только в первые 2-3 мин с момента ее наполнения металлом, а также невозможно увеличение длительности плотного контакта боковой поверхности кри.сталлизующегося слитка с внутренней боковой поверхностью полости изложницы.Кроме того, в зоне донной части слитка имеет место переохлаждение 30 примыкающей к поддону корочки и об" разование на ней трещин. К этому наиболее чувствительны слитки из высоколегированных и конструкционных сталей. 1Цель изобретения - ускорение производства слитка и увеличение выхода годного металла из него повышением плотности слитка и качества его поверхности.Поставленная цель достигается тем, что после образования усадочного зазора вокруг слитка между изложницей и поддоном устанавливают вспомогательную плиту с полостью под донную часть слитка, при этом для 25 слитков массой О, 5-10 т через 2-15 мин после окончания заливки, но не позже 424 общего времени затвердевания слитка, а для слитков массой 10-30 т - через 15-32 мин. 30Нижний предел минимального параметра времени (через 2 мин) предназначен для слитков массой 0,5 т. Верхний передел минимального параметра времени (через 15 мин) предназна- З 5 чен для слитков массой 10 т.Увеличение укаэанных значений (2-. 15 мин) минимального параметра времени осуществления приемов подвешивания слитка .соответствующей мас сы своей изложнице и раздевания его донной части снижает эффективность предлагаемого способа, так как с утолщением корочки уменьшается влиянне интенсификации охлаждения слитка на скорость его кристаллизации, 45 и примерно после истечения 42 общего времени затвердевания слитка эффект от интенсификации охлаждения в части ускорения его кристаллизации приближается к нули, Однако, в 0 части понижения усадочных напряжений в донной части слитка и количества трещин в ней новые приемы раздевания этой насти слитка и Формировафия замкнутой полости вокруг нее эффективно используются до полного затвердевания слитка.Слитой массой 10"30 т подвешивают боковой поверхностью на внутренней боковой поверхности полости изложницы через 15-32 мин после окон- ЮО чания заполнения изложницы. Верхний предел массы второй группы слитков 30 т выбран на основании того, что в настоящее время на металлургических заводах масса отливаемых слитков спокойной и полуспокойной сталине превышает 28 т, а кипящей стали30 т.Подвешиванием кристаллизующегосяслитка боковой поверхностью на внутренней боковой поверхности уширеннойкверху полости изложницы при эластичном состоянии его корочки создаютплотное примыкание между укаэаннымнповерхностями слитка и изложницы навсе время его затвердевания. Этиминтенсифицируют кристаллизацию слитка, что ускоряет его производствои повышает качество его внутренних зон. Слиток подпрессовывают вовремя его кристаллизации силой егособственного веса, что повышает егоплотность и выход годного металлаиз него, и создают на все время эатвердевания слитка сплошную опорудля его боковой поверхности, испытывающей ферростатическое давление, что предохраняет ее от образования в ией трещин и увеличивает выход годного металла.Во время кристаллизации слиткараздевают его донную часть и вокругнее формируют замкнутую полость. Этимпредохраняют донную часть слиткаот переохлаждения и внутренним теплом слитка производят ее отжиг, чемуменьшают усадочные напряжения в еекорочке и предотвращают образование трещин в ней, что дополнительноувеличивает выход годного металла изслитка.Вследствие того, что прибыль, каки надставка, имеет уширение книзу,прн подвешивании слитка на внутренней боковой поверхности своей изложницы вокруг боковой поверхности прибыли создается увеличенный воздушный зазор, который дополнительно ееутепляет.Между нижним торцом уширенной кверху сквозной изложницы и верхней плоскостью поддона устанавливают вспомогательную плиту с отверстием для раздетой донной части слитка, повторяющим форму и размеры полости на верхнем торце изложницы,На фиг, 1 изображено взаимное расположение изложницы и кристаллизующегося в ней слитка, продольный разрез (слева - после образования воздушного усадочного зазора между ними, справа - после его устраненияподвешиванием слитка на внутреннейбоковой поверхности своей изложницы);на Фнг. 2 - формирование замкнутойполости вокруг раздетой донной части слитка.Взаимное расположение на Фиг. 1, слева характеризуется тем, что скозная уширенная кверху изложница 1 с прибыльной надставкой 2 установлены на поддон 3. Кристаллиэущщийся слиток 4 опирается на поддон 3 беэ зазора, а усадочные зазоры 5 обра 789210эуются вокруг боковой поверхностислитка и его прибыли.Взаимное расположение на фиг. 1,справа элементов изложницы и слитка характеризуется тем, что междуподдоном 3 и изложницей 1 установлена сквозная вспомогательная плитаб, слиток 4 подвешен на внутреннейбоковой поверхности изложницы 1, авокруг донной части 7 слитка и егоприбыли 8 образованы воздушные зазоры 9 и 10, превышающие усадочные.Взаимное положение на фиг. 2 элементов изложницы и кристаллиэующегося в ней слитка 4, при котором.между поддоном 3 и нижним торцом собственно изложницы 1 находится глуходонная плита 11 с утеплением 12для слитков из марок сталей особосклонных к трещинам.Способ осуществляют следующим образом,На разливочную площадку по рельсовым путям подаются составы с подготовленными к разливке изложницами, Изложницы заполняют жидкой сталью. После образования зазора между изложницей и слитком, но не позже 42 общего времени его эатвердевания (для слитков массой .0,5-10 т соответственно через 2-15 мин после окончания заполнения изложницы, а для слитков массой 10-30 т - через 15- 32 мин после окончания заполнения изложницы), изложницу со слитком поднимают краном. На освободившийся поддон. укладывают вспомогательную. плиту и устанавливают на нее удаленную с поддона изложницу с зависшим в ней слитком.Изложницу с зависшим в ней слитком можно устанавливать на другой поддон со вспомогательной плитой, т,е. использовать для каждой изложницы чужой поддон а с вспомогательной плитой, а также специальный поддон с отверстием, позволяющим слитку находится в изложнице в зависшем положении.Так как даже минимальный усадочный зазор резко снижает тепловой поток, тоналичие в зонах прибыли и эакристаллизовавшейся донной части слитка искусственно созданных воздушных зазоров расчетной величины, которые превышают величину максимальных усадочных в этих зонах, создает в них термическое сопротивление, достаточное для изоляции тепла расплава прибыли на нужное для кристаллизации центральной зоны слитка время и обеспечивает вокруг донной части слитка изоляцию от металла изложницы и поддона, позволяющую внутреннему теплу слитка снять имеющиеся в его донной части напряжения.Сокращение потерь тепла прибылью Способствует уменьшению глубины усадочной раковины и йовышению качества внутренних зон слитка, а такжеобразованию направленной снизу вверхкристаллизации слитка.Использование в предлагаемом способе относительно большой боковойповерхности оболочки кристаллизующегося слитка в качестве опорной поверхности, позволяет существеннораньше, чем в известных способах,осуществить интенсивное охлаждениеего боковой поверхности и этим ускорить изготовление слитка, повысить его плотность и выход годногометалла.Например, уже к пятой минуте после окончания заполнения изложницы 15 для слитка массой 3,5 т и толщиной540 мм прочность корочки получается достаточной (с пятикратным запасом), однако попытки вынуть его изизложницы через это время известным 2 О способом приводят к обрыву прибыли,поэтому извлечение слитка из изложницы допустимо только через 9 мини более после заполнения изложницы,а в предлагаемом способе уже к пятойминуте можно. указанный слиток подвесить в изложнице и этим ускоритьпроизводство.Использование предлагаемого способа изготовления слитка обеспечивает по сравнению с существующими спо- ЗО собами следующие преимущества:позволяет в заданное технологическим процессом производства слиткавремя устранить непосредственный контакт нижнего торца слитка с поддоном, 35 сформировать вокруг донной части слитка замкнутую полость, а при необходимости - утепленную и этим предохранить донную часть слитка от переохлаждения и появления на нее тре щин, а также снять напряжения в ней.внутренним избыточным теплом еще незакристаллизовавшейся жидкой стали;ускоряется кристаллизация слиткав изложнице и сокращается цикл его 45производства на 20-30 длительнымплотным контактом боковых поверхностей слитка и полости изложницы, т.е.более эффективным использованием изложницы для отвода избыточного тепла кристаллизуюшегося в ней распла ва;повышается плотность слитка йодпрессовкой при кристаллизации за счетбольших распорных усилий, возникающих от подвешивания слитка на конусной поверхности полости изложницы;увеличивается выход годного металла из слитка на 2 его массы, благодаря уменьшению величины его дефектных зон и соответствующего сокраще ния головной и донной обреэи при прокатке;простота внедрения изобретения,состоящая в том, что имеющиеся назаводах сквозные уширенные кверху 65 изложницы можно дооборудовать потяга едакто аказ 8 889 Подписное нного комитета СС енийи открытий 35, Раушская наб. 9 ТиражВНИИПИ Государств по делам изобре113035, Москва, Ж 4/5 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 дизложничными плитами собственногопроизводства и внедрить предлагаемыйэффективный способ изготовления слитков на всех заводах. Формула изобретения1, Способ изготовления стальных слитков в уширенной кверху сквозной изложнице с поддоном, включающий,заливку изложницы жидкой сталью и последующее охлаждение слитка, о т,л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения усадочной рыхлости слитка и повышения качества его по" верхности, после образования усадочного зазора вокруг слитка между изложиицей и поддоном устанавливают вспомогательную плиту с полостью поддонную часть слитка.2. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что вспомогательную плиту устанавливают между изложницей и поддоном для слитков массой0,5-10 т через. 2-15 мин после окончания заливки, но не позже 42% общего времени эатвердевания слитка, адля слитков массой 10-30 т через 015-32 мин. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 341584, кл. В 22 О 7/00, 1967. 152. Акцептованная заявка Франции Р 2106377, кл. В 22 О 7/00, 1972.