Способ утепления металла при сифонной разливке

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 00 я) В 2 НЫЙ КОМИТЕТ СССР ЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙГОСУДАРСТВЕНПОДЕЛАМ БРЕТЕНИЯ ЬСТВУ ОПИСАНИЕ ИН АВТОБУСНОМУ СВИСТЕЛ(71) Ждановский металлургическийинститут и Донецкий металлургический завод(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 818736, кл. С 22, С 7/10, 1978,2. Патент Японии В 51-7133,кл. 11 В 1, 1976,3, Авторское свидетельство СССРУ 332915, клВ 22 Э 7/00, 1969.(54) (57) 1. СПОСОБ УТЕПЛЕНИЯ ИЕТАПЛА ПРИ СИФОННОИ РАЗЛИВКЕ, включающий подачу в изложницу теплоизоляцион ной смеси, от л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качест.ва поверхности и улучшения макро- .структуры слитка, предварительно на дно изложницы помещают мелкофрак.ционный органический метериал с насыпной массой 150-250 кг/мф в количестве 10-ЗОХ от массы теплоизоляционной. смеси.2. Способ по п. 1, о т л и ч а - ;ю щ и й с я тем, что в качестве. .мелкофракционного органического материала используют пенопластовую, крошку или торфяную мелочь, или дре " фу :весную стружку, или. древесныеопйл- фф ки, илн опилки винипласта, СИзобретение относится к металлургии и может быть использовано при разливке стали широкого сортамента.Сифонная разливка стали массового производства осуществляется с применением порошкообразных шлакообразующих теплоизоляторов, присаживаемых на зеркало металла на ранней стадии наполнения, Смесь служит для утепления поверхности металла в процессе разливки и последукпцей кристаллизации слитка. От качества утепления металла в значительной 1 О Цель изобретения - повьппение качества поверхности и улучшение мак роструктуры слитка.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу утепления мере зависит наличие поверхностных дефектов слитка - плен, песочин, заворотов корочки 13.Недостатком всех применяемых теплоизолирующих смесей является низкая температура плавления 1200 1300 С. В связи с этим в процессе 20 разливки смесь существенно подплавляется. Уменьшение толщины утепляю- щего слоя приводит к увеличению теплопотерь и ухудшению качества металла (дефекты усадочного происхождения); 25Плавающие теплоизоляционные плиты способны улучшить утепление зеркала металла 23.Однако они не перекрывают полностью зеркало металла, а образующийся оголенный рант поверх-ЗО ности металла приводит к заворотам . окисленной корочки у стенок изложницы. При разливке в уширенные кверху изложницы ширина оголенного ранта увеличивается в процессе разливки.Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату способ разливки жидкого металла в изложницу, включающий утепление поверхности теплоизолирующим материалом с перекрытием центральной области зеркала металла тугоплавким брикетом 3 .Однако массивный брикет на начальном этапе разливки является холодильником, на котором образуется окисленная корка металла с включениями шлака, которая обламывается и остается в слитке, ухудшая его макро/ структуру, В то же время смесь у 5 О краев изложницы интенсивно подплав- ляется, как и при разливке без брикета. метзлла при сифонной разливке, включающему подачу в изложницу теплоизолирующей смеси, предварительно надно изложницы помещают мелкофракционный органический материал, насыпной массой 150-200 кг/м, составляющий 10-30 от массы теплоизолирующей смеси.При этом в качестве мелкофракционного органического материалаиспользуют пенопластовую крошку, илиторфяную мелочь, или древеснуюстружку, или древесные опилки, или.опилки винипласта.Прослойка органического материала в течение определенного временипредохраняет смесь от контакта сжидким металлом, т.е. предотвращаетплавление смеси и захват шлаковыхвключений в неблагоприятный периодразливки (на начальном этапе струястали имеет турбулентный характер).С другой стороны, исключается окисление стали, так как органическийматериал, разлагаясь без доступавоздуха, создает у зеркала металлавосстановительную среду. Это предотвращает брак металла по окисленнойкорочке.Выделяющиеся в процессе пиролизаорганического материала летучиесоставляющие способствуют разрыхлению верхнего теплоизолирующего слоя,т.е. улучшается рассыпаемость смесии ее теплофизические характеристики.Одновременно, выделяющийся в процессе пиролиза сажистый углерод, перемешиваясь с нижним слоем теплоизолирующей смеси, увеличивается еетугоплавкость, что снижает скоростьподплавления смеси и улучшает утепление слитка,Применение предлагаемого способа разливки позволяет отказаться оттрадиционной упаковки смеси в бумажные пакеты, применяющиеся длятого, чтобы смесь не попадала в литниковую систему. Прослойка органического материала надежно защищаетвыходной стаканчик изложницы отпопадания смеси. Насыпная масса мелкофракционного органического материала не должна быть менее 150 кг/м, так как может возникнуть интенсивный его выброс из изложницы в виде воспламеняющейся пыли, что ухудшает санитарно- гигиенические условия разливки ста3 1142 ли. При этом масса оставшегося порошка оказывается недостаточной для предохранения нижнего слоя смеси от размывания и металл загрязняется шлаковыми включениями. 5Увеличение насыпной массы органического металла свыше 250 кг/м приводит к закупориванию литниковых каналов, их замораживанию первыми порциями переохлажденного металла и 10 прекращению разливки.Количество мелкоАракционного органического материала, подаваемого ,в изложницуне должно быть менее 103 от массы смеси, поскольку раз ложение органического материала при этом произойдет менее чем за 10-15 с, В последнем случае происходит .интенсивное размывание смеси металлом, подаваемым в изложницу в 20 виде фднтанирующей струи.Увеличение количества органического материала свыше ЗОХ нецелесообразно, так как не дает заметного повышения качества металла, но мо жет привести к нежелательному науглероживанию головной части слитка.В качестве мелкоАракционного органического материала могут использоваться древесные опилки, струж ка, торА, пенопластовая крошка и другие дешевые материалы, представляющие собой промышленные отходы.Использование промежуточного слоя мелкофракционного органического ма 35 териала предохраняет нижний слой смеси от контакта с жщким металлом в начальный (наиболее неблагоприятный) период разливки, препятствуетпопаданию шлаковых частиц в металл, 40 а в дальнейшем значительно улучшает свойства нижнего слоя смеси вследствие увеличения в нем содержания углерода после обугливания органического материала. Пиролиз органической прослойки проходит быстрее, чем в случае введения органических добавок в состав смеси, поэтому верхние слои смеси разрыхляются более интенсивно.Таким образом, в предлагаемом техническом решении подача мелкоАракционного органического материала на дно изложницы перед подачей смеси обеспечивает надежную защиту нижнего 217слоя смеси от контакта с металлом внаиболее неблагоприятный период разливки и тем самым, наряду с улучшением теплоизолируюгрп свойств смеси,исключает попадание частиц смеси вжидкий металл.П р и м е р, В производственныхусловиях проведено испытание способа на 320 опытных плавках с применением пенопластовой крошки, мелкоготорфа, древесной стружки, древесныхи винипластовых опилок, являющихсяпромышленными отходами.Слитки массой 5,5 т отлили с использованием зольно-графитовой теплоизоляционной смеси. Расход смесисоставлял 12 кг на слиток.Сравнительная оценка качествазаготовок рядовой стали, полученныхиз опытных слитков с различными вариантами утепления, приведена втабл. 1 и 2,Таким образом, применение (при разливке стали) мелкоАракционных органических материаловнасыпной массой 150-200 кг/м в количестве10-ЗОХ от массы теплоизоляционной смеси позволяет улучшить качество металла и увеличить выход годногона О, 15-0,207 поскольку уменьшаетсязахват металлом неметаллических включений и увеличивается толщина слоя нерасплавившейся смеси (70 - 100 мм вместо 20-80 мм) . Это улучшает утепление слитков и позволяет существенно увеличить скорость разливки, ие опасаясь проплавления теплоизоляционного слоя. Одновременно снижаются требования к содержанию углерода в смеси, так как промежуточ" ный слой органического материала образует углеродистую прослойку, препятствующую спеканию частиц смеси.Предлагаемый способ позволяет испольэовать любые порошкообразные теплоизолирующие смеси без применения бумажных пакетов. Засыпка россыпью (непосредственно в изложницы) уменьшает расход смеси на единицу продукции и снижает трудоемкость подготовки составов с изложницами.Годовой экономический эфАект внедрения от предложенного способа составляет более 60 тыс.руб.1142217 Таблица Показатели качества Способ 8 10 30 20 Характеристики макроструктуры, балл,Ц р ная ивристость 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,8 Точечная неоднородность 0,7 0,7 0,8 0,7 0,7 О,Я Ликвационныйквадрат 0,2 0,2 0,1 0,2 0,2 0,2 Брак заготовок поповерхностным дефектам, 7: 0,48 Трещины 0,72 Рванины 0,15 Песочины Брак всего, У. Продолжение табл.1 Показатели качества Торфяная мелочь фракции 0,1 мм с насыпноймассой 150 кг/м, 7. от массы смеси 3 0 Характеристики макроструктуры, балл: ентральная поистость 6 0,6 0,6 Точечная неоднородность 7 0 О,Ликвационныйквадрат О,0,2,2 Брак заготовок поповерхностным деФектам,У: прототип (сбрикетом) Пенопластовая крошка фракции 0,2 мм с насыпной массой 100 кг/м, 7. от массы смесич 0,48 0,460,48 0,50 0,48 0,72 0,70 0,64 0,63 0,64 О, 12 О, 12 О, 12 О, 09 О, 10 1 32 1,28 1 24 1 22 1 2281142217 Продолжение табл. Г Торфяная мелочь фракции 0,1 мм с насыпноцмассой 150 кг/м, Е от массы смесиПоказатели качества 810 20 30 35 0,47 0,43 0,42 0,40 0,40 0,69 0,60 0,62 0,62 0,14 0,11 0,11 0,10 0,10 Песочины 1,30 1,13 1,12 112 1, 12 Брак всего,Ж Таблица 2 Показатели качества Древесная стружка с насыпной массой 200 кг/м,Х от массы смеси 30 10 20 О, 6 0,5 0,5 0,5 0,5 0,6 О, 5 0,5О, 5 0,5 Точечная неоднородность . 0,7 0,6 0,6 0,6 0,7 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,1 0,1 0,1 0,.1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,41 0,49 0,47 0,49 0,48 0,49 0,45 0,45 0,48 0,47 Трещины 0,68 0,56 0,56 0,60 0,53 0,68 0,56 0,55 053 0,58 Рванины 0,12 0,10 0,10 0,11 0,10 0,12 0,10 0,10 0100,10 Песочины 1,25 1,14 1 13 1,12 1,12 1,27 1,15 113 1,12,1,13 Брак, всего, Ж Трещины Рванины Характеристикамакроструктуры,балл: Центральнаяпористость ЛиквационныйквадратБрак заготовок по"1 Древесные опилки с насыпной массой 200 кг/мфХ от массы смеси 1142217 Продолжение табл.2,Опилки винипласта, насыпной массой 300 кг/м, 7. от массысмеси Показатели качества 35 30 20 Характеристикамакроструктуры,балл: Центральнаяпористость 0,7 0,6 0,8 Точечная не- однородность 0,7 0,7 0,7 ЛикваЦионныйквадрат0,2 0,2 0,2 Брак заготовок поповерхностным дефектам,7.: 0,470,48 0,71 0,59 0,11 0,12 1,29 1,19 0,50 Трещины 0,68 Рванины 0,13 Песочины 1,31 Брак, всего,Е СЬставитель Н.ШепитькоТехред Ж.Кастелевич, Корректор Г.Огар Редактор Ю,Ковач Заказ 612/11 Тираж 747 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035; Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5