Способ разливки металлов и сплавов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1780922 22 О 41/ ЗО ЕН ВИДЕТЕЛ ЬСТ ТОРСКО ОВ арительл раэли" ют слои пекания , где 1 Р - а в емкола с темтолщина (0,10 - канала.-исследователь еталлургии им. ес, В,М.Жарков, А.Л,Либерман, ок, К,П,Веселов во СССР1977,во СССР 1981. л. %46ый научночерной м в, А.В.ЛейюбешкинЮ,Зеличе видетельс 22 О 41/О видетельс 22 О 41/О ф ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР. конкретнее к разливке стали.Известен способ разливки, включающий подготовку дозирующего канала сталеразливочного ковша, при котором вдозирующий канал засыпают материал, состоящий на 90-95 из зернистого графитаи на 5-10 из коксующегося углеродосодержащего материала,Недостатком данного способа является .изменение химического состава первых.порций разлитой стали за счет недопустимпвысокого науглероживания ее при контактес засыпными материалами, повышенная отбраковка (или перевод в другое назначение)литых заготовок (слитков),Известен способ разливки, включающий подготовку шиберного затвора стале.разливочного ковша, при котором вдозирующий канал засыпают концентратвысокоглиноэемистой породы типа кионита, например ставролитовый концентрат,Недостаткцм известного способа является неполное высыпание засыпанного ма-(54) СПОСОБ РАЗЛИВКИ МЕТАЛ СПЛАВОВ(57) Сущность изобретения: в предв но перекрытый дозирующий кана вочной емкости сначала засыпа сыпучих материалов, температура с которых составляет 11 =- (0,6-0,95) 1 Р температура разливаемого металл сти, а затем слой сыпучего материа пературой спеканиятр, причем последнего слоя составляет Ь 2- 0,14)Ь, где й - высота дозирующего 1 табл., 2 ил. териала после удаления перекрытия, вследствие того, что засыпка, имеющая температуру спекания 1200-1220 С при контакте с металлом, залитым в ковш частично оплавляется и образует спеченную корку препятствующую свободному истечению металла, При этом требуется прожигание доэирующего канала кислородом, что приводит к частичному разрушению канала. нарушению стабильности его работы, ухудшению качества литых заготовок (слитков),Наиболее близким к предполагаемому изобретению техническим решением принятым за прототип, является способ, включающий последовательную засыпку в, дозирующий канал разливочной емкости концентрата высокоглиноземистой породы, а затем заполнение верхней части канала нефелином при отношении высоты наполнения канала нефелином к общей высоте канала стакана 0,15 - 0,35.Недостатком данного способа является невозможность свободного истечения металла из ковша организованной струей после удаления перекрытия вследствие того, что не происходит полного высыпания засыпанных в дозирующий канал материала, так как нефелин, используемый в засыпке в качестве граничащего с жидким металлом слоя, имея температуру плавления 1200- 1220 С, расплавляется и всплывает, В результате в дозирующем канале образуется твердая корка, для удаления которой после снятия перекрытия требуется прожигание канала кислородом, что в свою очередь, приводит к частичному разрушению огнеупорной поверхности дозирующего канала и нарушению стабильности процесса разливки, а иногда к его полной остановке, ухудшается качество литых заготовок (слитков);Целью предполагаемого изобретения . является повышение качества отливаемцхслитков и надежности работы дозирующего канала разливочной емкости.Поставленная цель достигается тем, чтов дозирующий канал сначала засыпают слои сцйучихматериалов, температура спекания которых Составляет ц = (0,6 - 0,95) 1 р, где 1 р - температура разливаемого металла в емкости, а затем слой сыпучего материала с температурой спекания 121 р, причем толщина последнего слоя составляет п 2 = (0,10 - 0,14)п, где и - вцсота дозирующего канала.В предложенном способе материал (какправило углеродистый) последнего слоя засыпки, составляющего 0,10-0,14 высоты дозирующего канала, имеющий температуру спекания выше температуры разливаемогометалла, не спекается и предохраняет отспекания лежащие ниже слои, имеющие температуру спекания 0,6-0,95 температуры разливаемого металла, что исключает образование твердой спеченой корки, При этом после удаления перекрытия весь объем засыпки высыпается и происходит беспрепятственное истечение металла из емкости через дозирующий канал организованйой стабильной струей без изменения состава первых порций разлитого металла.Значения отношений толщины последнего верхнего слоя засыпки к высоте дозирующего канала. разливной емкости : установлены экспериментально.Установлено, что при значениях этогоотношения меньших 0,10 происходит спека.ние части материала ниже лежащего слоязасыпки аз счет теплопередачи от жидкой стали через последний слой с образованием твердой корки, что после удаления перекрытия дозирующего канала и высыпания части засыпанных материалов вплоть до спеченных(до образующей корки) приводит к закупориванию дозирующего канала и невозможности свободного истечения ме-.талла из разливочной емкости. Для началапроцесса разливки необходим удалить этуобразовавшуюся спеченную твердую корку,5 что требует прожигания. корки кислородом.Эта операция в свою очередь приводит кчастичному разрушению огнеупорного материала дозирующего устройства (стаканаколлектора, стакана-дозатора, шибера и10 т.п.), сказывающееся на организации струи". (неполная струя), Это приведет к нарушению стабильности разливки, а иногда к ееполной остановке иэ-за выхода из строя(разрушения, размытия и т.п.) доэирующего15 узла. Качество литых заготовок и слитковпри нестабильной струе металла ухудшается,При значениях заявленного отношениябольших 0,14 начало разливки и ее ход идет20 без замечаний за счет полного высыпанияматериалов из дозирующего канала послеудаления перекрытия и исключает необходимость работы с кислородом. Однако приэтом происходит изменение состава первых25 порций разлитого металла за счет реакциистали с материалом засыпки последнегослоя (науглероживания), которое становится ощутимым вследствие увеличивающегося количества углеродосодержащего30 материала засыпки последнего слоя, а также происходит заметное повышение индекса неметаллических включений шлаковогохарактера в пробах, отобранных от заготовок, соответствующих первым порциям раз 35 ливаемого металла, т,е. порциям,находившимся во взаимодействии с материалом засыпки дозирующего канала.Заявленные пределы температур спекания материалов засыпки слоев (кроме по 40 следнего) установлены экспериментально,При подборе данных материалов исходилииз следующего: материал не должен содержать(или содержать в минимальных количествах) углерод, и в то же время иметь такую45 температуру спекания, чтобы не происходило изменения его сыпучести при воздействии на него температуры футеровки емкостии ее огнеупорных элементов(в т,ч, доэирующего узла), а также исключалось подплавле 50 ние и спекание материала за счет передачитепла от жидкого металла, залитого. в емкость, через последний (верхний) слой засыпки беэ чрезмерного увеличениятолщины последнего. Экспериментально55 установлено, что при значениях температурспекания материалов меньших 0,6 температуры разливаемого металла в емкости происходит, их частичное спекание за счетпредполагаемых причин, описанных выше.При этом образовавшаяся спеченная коркапрепятствует истечению металла из емкости через дозирующий канал после удаления перекрытия. Следствием этого является невозможность свободного истечения металла организованной струей из ковша после удаления перекрытия .дозирующего канала, что требует прожигания образовавшейся корки кислородом. Недостатки данного приема начала разливки приведены выше.Установлено, что при значениях температур спекания материалов засыпки (кроме последнего слоя) больших 0,95 температуры металла в разливочной емкости, после удаления перекрытия дозирующего канала вследза полностью высыпавшимися компонентами засыпки сразу начинается свободное истечение металла из емкости организованной струей и разливки проходит стабильно, однако, при этом происходит повышенное загрязнение первых порций металла крупными экэогенными включениями шлакового характера или изменение состава стали эа счет науглероживания в случае применения углеродосодержащего материала, приводящие к повышенной отбраковке металла. Необходимость использования в качестве засыпки последнего. слоя материала, обладающего температурой спекания большей, чем температура разливаемого металла, объясняется требованием сохранения этого слоя.в сыпучем состоянии.Ниже даны варианты осуществления изобретения, не исключающие другие варианты в пределах формулы изобретения.П р и м е р 1, 150 т двухшиберный сталераэливочный ковш перед заполнением металла нагрели до температуры (футеровки) 800 С. Дозирующие каналы разливочных стаканов перекрыли шиберными затворами,На фиг.1 цифрой 1 обозначен шиберный затвор, средней плитой которого в начале подготовки ковша к разливке стали перекрывали дозирующий канал, который образован каналом сталеразливочного стакана 2, установочного в днище 3 ковша и каналом верхней плиты шиберного затвора 1. Дозирующий канал высотой Ь (в данном примере) засыпали сначала одним из сыпучих материалов 4 с температурой спекания ц = -(0,6 - 0,94)трзатем другим сыпучим материалом 5 с температурой спекания 112" = (0,6 - 0,95)р, а затем сыпучим материалом 6 с температурой спекания 12р, образовавшим верхний слой толщиной Ь 2 = (0,10 - 0,14) и . В ковш с дозирующим устройством , и каналом подготовленным таким способом залили металл 7 с температурой тр .20 25 40 промежуточный, что исключается при необзатвора 5 10 30 35 50 55 В данном примере в качестве сыпучего материала (4+5) на фиг,1 применили шлакообразующую смесь с температурой спекания 11 = 1050 С, а 6 - электродный бой с температурой спекания т 2 2500 С, Причем1 отолщина слоя шлакообразующей смеси составила 435 мм, а толщина слоя электродного боя - 65 мм при высоте дозирующего канала и. =500 мм.В подготовленный таким образом сталеразливочный ковш залили жидкую сталь маркиШХ 15 с т 1= 1650 ОС,Таким образом отношение температуры спекания нижнего слоя засыпки к температуре разливаемого металла составило 0,64, а температура спекания электродного боя выше температуры металла. Ковш с металлом подали на разливочную площадку и установили в рабочую позицию над промежутоцным ковшом и подсоединили защитную трубу. После удаления перекрытия шиберного затвора из дозирующего канала высыпалась шлакообраэующая смесь, следом за ней электродный бой и затем организованной струей сразу пошел металл Разливка прошла стабильно.После окончания разливки под второй шиберный затвор установили короб, После открытия шиберного затвора из дозирую- щего канала снацала высыпалась шлакообразующая смесь, а затем электродный бой, Засыпку, собранную в коробе, взвешивали, Вес высыпавшейся засыпки совпал с весом засыпанных материалов, т,е, шлакообрэзующая смесь и электродный бой высыпались полностью. При этом при разливке стали методом. "плавка на плавку" разливка осуществляется полностью с защитой струи ме-. талла из сталеразливочного ков.ша в ходимости прожигания канала Шиберного П р и м е р 2. Промежуточный ковшшестиручьевой УН РС,оборудованный дозирующими устройствами,состоящими из соединенных вместе дозаторов и воронок, общей высотой 200 мм, готовили под разли в ку стал и 35 ГС.На фиг,2 знаком 1 обозначена асбестовая пробка, которой в начале подготовки ковша к разливке перекрыли снизу дозирующий канал. Доэирующий канал в данном примере образован каналом огнеупорного дозэтора 2 и внутренней полостью огнеупорной воронки 22, установленными в дни. ще 3, бесстопорного промежуточного ковша.Доз,":ующий канал высотой (200 мм) засыпали сначала стэврелитовым концентратом 4 с т:,пературой.спекания т 11 = 1200 С,30 35 40 45 а затем амоный графит 6,с температурой спекания т 2 - 2000 С. Причем толщина слоя 4 составила 176 мм, а толщина слоя 6-24 мм (0,12 от Ьц). В ковш с дозирующим устройством и каналом, подготовленным таким способом залили металл 7 с температурой 1 р - 1610 С. Таким образом отношение температуры спекания нижнего слоя к темпеаре разливаемого металла составила О /тр = 0,75. Для начала разливки стали иэ такого ковша убиралиперекрытие в нижней части дозирующего канала (извлекли асбестовую пробку), после чего сначала полностью высыпался материал 4, а затем 6 и сразу пошел жидкий металл в кристаллизаторы. Разливка прошла без замечаний, От первых заготовок разлитой плавки были отобраны образцы, соответствующие первым порциям металла, Химический анализ не выявил изменения состава стали, т.е. науглероживание не произошло.П р и м е р 3. В дозирующие каналы (высотой 300 мм) шиберных затворов промежуточного ковша последовательно засыпали шлакообразующую смесь (с температурой спекания 1120 С), а затем аморфный графит (температура спекания более 2000 С), причем толщина слоя ШОС составила 264 мм, а толщина слоя аморфного графита - 36 мм, что составила 0,12 от высоты дозирующего канала, При этом соотношение температуры спекания ШОС с температурой жидкой стали, после ее заливки в промежуточный ковш (1490 С) составило 0,75, а температура спекания аморфного графита больше температуры жидкой стали,После наполнения предварительно нагретого (до 1100 С) промежуточного ковша жидкой сталью марки ШХ 15 удалили перекрытие шиберных затворовна всех четырех ручьях и из каждого дозирующего канала высыпалась сначала ШОС, а заем аморфный графит (на одном из ручьев засыпка была собрана отводящим желобом, взвешена -высыпалась полностью), после чего сразу же пошел жидкий металл организованной 5 10 15 20 25 струей. Запуск машины осуществляли пометоду "быстрого запуска" практически бездросселирования подвижной плитой шиберного затвора с выходом на рабочую скорость разливки (1,95 м/мин) через 1-1,5мин. Разливка прошла стабильно.От трех ручьев от первых заготовок измест, соответствующих первым порциямметалла (за исключением технологическойобреэи) были отобраны пробы металла, которые не показали изменение химическогосостава стали (возможного науглероживания).В таблице представлены примеры ис-,пользования изобретения с заявленнымипараметрами, выходящими за заявленныепределы,Из таблицы следует, что при переходеэа пределы параметром, заявленных в формуле изобретения, происходит нарушениестабильностипроцесса или ухудшение качества непрерывнолитых заготовок (слитков).Экономическая эффективность предлагаемого способа заключается в повышениикачества разливаемого металла и надежности работы дозирующего канала разливочной емкости. Формула изобретения Способ разливки металлов и сплавов, включающий перекрытие нижней части доэирующего канала разливочной емкости, последовательное его заполнение сыпучими материалами различного состава, открытие дозирующего канала и выпуск расплава, . о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества отливаемых слитков и надежности работы дозирующего канала разливочной емкости, сначала засыпают слои сыпучих материалов, температура спекания которых составляет ц - (0,6 - 0,95)р, где 1 я - температура разливаемого металла в емкости, а затем слой сыпучего материала с температурой спекания тгср толщиной Ь 2 (0,10 - 0,14)Ь, где Ь - высота дозирую-. щего канала.10 1780922 Параметре О О сс т,йф ффлго слою зэсмнкм Параметры 2-го слон зафзанфн дарка- стае Товоюэ СЛОЮ, е О Тмл дознрукфзегоустродстеа Обалпаис- та ка Патарнал наив ф стафм,сф Темларатура Теклератураслеканмл, фСсф Томина материал слекаимп, С ф 155 ООС 1250нбарное устродстео сталераэ.лнеоиногоОЕЕЗ800 09 80 2 2500 15 " 625 1650 0,75 1610 0,75 Прсфкнгамффе канале Олактрод-ниД белм 0,10 160 0,13 10 0,11 10 0,15 1 О ОО 5 Рааеека удоелеоомтал зналефф мПауглеронне анне 65 -и 76 -ффе 75 -м 1650 0175 1615 0,75 1650 0,75 2560 25 ОЬ 2500и 11. 25006.693 цюк,0 2,28 Проем г 8 35 ТС . 1600 0 Мокснк 1906 До тофа 66 1,97 Разевка удовлвт орнтельйал 66 1,96 1605 0,75 1610 0,75 1600 0,73 1606 0,75 О -мн ЛНОРО, Рэрмт 1200 176 1200 172 1260170 0,12 6,1 0,15 гООО 100 1,96 100 2,33 ии ПвуглероеваннеНЕРЕК ЛОРЕНДнатане фф 0,8 6,12 -н 1595 Оф 95 Оф 2 ,н 1600 1,6 0,11 160 1,96 100 1,99 00 2,26 11нЯоамзеннак вэггрюэиенность стали 1280 176 1515 176 1600 176 1906 21 21 22 и н Римка 2006 176 21 м 0 .3,90 Разевка удоепетг Пороеок 960 глиннкфранки 880 О,600 0,6 1600 0,5 Днорр. фрзент 11 аорВО 2,29 йрсенганне каналедоватора80 2,28 Рвэевка Ревазотворит.160 1,96 -н 1,97 .фф.100 ,98 фф100 2,26 Пауглеровнвание100 1,96 Разеека удоелеториг.100 1,96100 2,27 Поефзззннаю загРкздеммость сталм100 1,95 Разеека улоелет Орнталзнзпф.700 2,28 Прокнгвнмв каналаебара 76 27 621 111190 0,81 1185 0,81195 0,89 1186 0,81 1190 0,81 6,1 0,15 0,25 0,35 75 фф"125 фф175 м 206 и 700 75 66 60 1250 0,10ФФ Доэнруфсеае уст-, 2 ЬОродство прона"ну томногоноева ООС 1250 150 050 135 Олект орунд 1560 13Перикла з 1650 13 Стааро т. 1260 18 Коикамт;и 200 16 Поамаеннэп загрнзиефеость стали нем.1780922ФигСоставитель Н.Долгунов Редактор М.Васильева Техред М.Моргентал Корректор О.Г 3 4237 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/броиэводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10