Способ отливки слитков кипящей стали

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯк лотоскому свидетедьствь Сомз СоветскнхСоцналнстнческнхРеспублнк 111946789Г. Шаховой, А, С. К. Чистов, Ви А. П. С ал Северо-Запади 1 технический инс 1 а Ленина метал 2) Авторы изобретен Череповецкий фили Ленинградский поп Череповецкий орде СССР, Всесоюзный и Таганрогское про го и 1 ту т пис, ский ргп тру 1 Заявители институт охрань изводственцое о ьедицепие ЕЙ СТАЛИ 4) спосоготливки слит зоби тся к черной метал разливке кипяшейспользовднием зву мдции, кдк 1 вц ос ти ки 1 П В совреме 1 щой отечествен ке разливки стали использую скорости наполнения слитков цирования кипения стали в хо ния изложницы подают в стру углерод-кис лор оцс о держащие нейтральные газообразуюшие, интенсификаторами кипения ( сик, их смеси Ндр, СдР 2 ),При линейных скоросгях н слитков, постигающих 2 м(м оценка роли интенсификаторов субьективными критериями ра стали, использующих опыт и контроль за поведением мет ся все более ненадежной и и бочным заключениям. ой прдктвысокие 1 НЦИолпе О це на ю различць мате имс и мь кадина, к Однако в работпения, когорыеосуиния собственно оптОстается невь 1 яснений, принимаемыйабьективный критеТаким обьектив полнеци 1 е описаны те изм ествляют для п н и имддьного варианта.ным и уровень колебаза оптимальный как ипени ливщ ый визуаль алла ст риводит дновптк оширий.1 ым критерием может Ь ЗВУКОВОГО ЦДВЛС)П 1 Я,ь интенсивност И ретецие отпос дургив частности к стали в изложницы с ковой и ультразвуков обьективного крптери пения. Поэтому возникает необходимость варьировдть расход интецсификаторов кипения а для кипения гтдли иметь обьективный критерий, оцециваюцд 1 й пействптельную нцтецсиьпость.Известен способ оптимизации кипения металлического расплава в форме, в котором в качестве обьективного критерия выбираются колебания жи пкого металла, заливаемого в форму, цля чего к форме подсоединен датчик. Эти колебания преобразуют в электрические сигналы, которые с помошью частотного фильтра проходят как через схемы абсолютных значений, так и через схемы сглдживдция948789 воспринимаемая, например в высокочастотном спектре.При заполнении сталью изложницы кро ме шума струи, регистрируемого в звуковом спектре есть вторая звуковая соста- з вляющая, определяемая собственно интенсивостью газовыделения пузырей СО, имеющей место в кипящей стали. Это шум пузырей СО, разрывающихся при всплывании из обьема металла на поверхность, сопровожпающийся искрением стал.Наиболее близким к предлагаемому яв ляется способ, в котором при разливке и кипении стали измеряют звуковую энергию в диапазоне частот 0-100 кГц.1 Кроме того, сопоставляют данные измерешя энергии с результатами статис-. тического анализа аналогичных записей для большого числа ранее отлитых сдитв Г 23Такой способ определяет некоторый усредненный подход к развитию кипения пмп.ого слитка, имеющего индивидуальные особенности кипения, Он не дает мер оперативного воздействия и управле ния ходом кипения данного слитка. Кроме того, простое сравнение данных не позволяет связать уровень испускаемой энергии с расходом интенсификатора кипения при скоростной разливке стали, обеспечить оптимальную интенсивность кипения, при которой бы, с одной стороны образовывался слой достаточной протяженности "здоровой корочки, и с другой стороны, исключалась бы возможность залегания микропорт.е. плотность слоя приближа- З 5 лдсь бы к теоретической плотности твер-дого железа. Это может быть обеспечено лишь ог ределенной интенсивностью кипения.Пель изобретения - регулирование ин- ,40 тенсивности кипения и, тем самым, улучшение условий формирования поверхностного слоя слитка и повьпдение его качества.Поставленная цель достигается тем, ф что в способе производства слитков из кипящей стали, включающем подачу интенсификаторов кипения пропорционально массе стали и контроля прибором уровня звукового давления, издаваемого выходя щими из стали газами, контроль уровня звукового давления осуществляют на частоте прибора 4000 Гц одновременно сначалом подачи интенсификатора, при постижении значения уровня звукового пав лоция 76-78 ДБ подачу интенсификатора прекращают и после наполнения излож ницы в сталь подают алюминий в количе 4стве 16-30 г/т опиой-тремя порциями для понижения уровня звукового павлония по 66-68 ДБ.Характеристическая частота, на которой контролируется развитие кипения стали и интенсивность, являются специфической для предлагаемого способа разливки. Для ее установления проводят многочисленные замеры кипения слитков при разливке и в периоп свободного кипения. При этом контролируют разливку и кипейие низкоуглеродистой стали, выплавляемой в пвухванных сталеплавильных агрегатахиспользуя прибор ИПв составе комплекта ИШВ, имеющим диапазон частот 31-8000 Гц. При регистрации уровня звуковой энергии комплектом ИШВмикрофон располагают в зоне прямого звука с целью исключения отражения волн. Для изыскания характеристической частоты пля собственно кипения стали проводят регистрацию интенсивности звукового сигнала по пяти каналам (500, 1000,2000, 4000 и 8000 Гц), селективно филь труемой от начала разливки в течение 80-100 с наполнения изложницы, а также входе 10- ,15 мин кипения стали в изложнице.Уровень фона общего шума мартеновского цеха производят как до исследования процесса, так и после него, Это пает следующие .результаты по частотам.500 Гц 1.000 Гц 2000 1 ц 70 ДБ 65 ДБ 60 ДБЭ4000 Гц 8000 Гц 55 Дб 53 ДБПоследсеательиое снижение уровня с повышением частоты рабочего кдндла яв ляется постоянным, пля условий исследуемого обьекта.Из-за близости уровня фона цеха и интенсивности звуковой энергии селективно фильтруемой на частоте 500 Гц, результаты замеров на этой частоте в последующем во внимание ие принимались.На фиг, 1 показан график всплеска интенсивности звуковой энергии возникающей вслепствие неупорядоченности гипродинамики струи; на фиг, 2 - данные о кипении.в период контролируемого кипения стали в изложнице от момента заполнения по механического закупоривания слитка;на фиг. 3 - панные о кипении без интен,сификатора на фиг. 4 - панные о кипении с интепсификатором.В первые 20 с заполнения сталью изложницы имеет место всплеск интенсив, ности энергии, возникающей вслепствиенеупорядоченности гицроцинамики струн(фиг, 1),Всплеск наиболее выражен на частотах 1000 и 2000 Гц, и выражен слабее, или даже исключается на частотах4000 и 8000 Гц.Развивающееся в ходе наполнения сталью изложницы кипение визуально наблюпаемое, регистрировали поочередной коммутацией частот 2000,4000 и 8000 Гц,Частота 1000 Гц не характеризуя признаки развивающегося кипения, отмечаетлишь средний уровень звуковой энергии струи,Однако наиболее выраженной интенсивность кипения является на частоте4000 Гц, что подтверждают и цацные,получаемые с помощью узкополосногоанализатора. По-вицимому на частоте2000 Гц еще сильно проявляется влиянпезвуковой энергии струи, а на частоте8000 Гц цдклдцывается вщтяте другихвысокочастотьтых шумов, например, явления рдзвтватощегося конвективцого мдссоперецосд. Использование частот 2000и 8000 Гц цля рассматриваемого случаявозможно, но с меньшей достоверностью.Ндгляццым подтвержденем целесообразности извлечения тптформдции цд частоте 4000 Гц являются цднньте о кипении в периоп контролируемого кипениястали в изложнице от момента заполненияпо механического здкупориватпя слитка,приведенные цд фиг, 2,Уровеьь звуковой эцоргтн цд частоте4000 Гц регистрируют кдк при наполнении изложницы, так и в течение 13 минсвобопного кипения. При ьтдггоптеьтттт изложьтьщьт, кроме всплеска интенсивностивызванного гнцроцнцамическими уцдрдмиструи в первые 20 с, имеет место попьем уровня звуковой энергии от 60 до65 ДБ (фоц цеха цд этой частоте 55 ДБ)цо ввода побольшх когпчеств 4, останавливаюцего вскипдние, и вторичныйпоцьем к концу наполнения цо 63 ДБ.Дальнейшее развитие кипения посленаполнения изложшщы, визуально контролируемое, подтверждается показаниямиприбора. При сильном кипении к 5 мицпосле начала наполнения слитка, уровеньзвуковой энергии цостигает 67 ДБ. Постепенное понижение интенсивности кипения, связанное с зарастанием зеркала металла по части поверхности привоцит куменьшению уровня цо 58 ДБ, а затем к56 ДБ, когда практически кипение прекращено,Такой хоц кипения це регистрируетсяна других частотах из-зд близости уровня55 Таким образом, постгдемьтй оптимальный уровень интенсификации пля обеспечения основных критериев качества слитка (ему соответствукт уровень звуковой энергтш 76-78 ДБ) корректируется цополтптельттьг, приемом после наполнения изложницы стал ю, с цель ю созпдния углов.й для ровц 1 г о кипетпя,5 0 5 20 25 30 35 40 45 5 звуковой энергии к общему уровню шума цеха на этих частотах (500,100 Гц). Отмеченное изменение уровня повторяется на частотах 2000 и 8000 Гцоцнако достоверность этих данных ниже, чем на частотах 4000 Гц по отмеченным выше причинам.Изучение возможности рерулирования процесса кипения ввоцом интенсификаторов с одновременным контролем уровня звуковой энергии проводят в дальнейшем на частоте 4000 Гц, с последующим контролем качества слитков протяженности здоровой" корочки слттков и плотности металла в зоне здоровой корочки слитка.Типичный характер влияния интенсификдторд кипецич покдздьг цд фцг. 3 и 4. Естественный хоц кипения к коьщу наполпения изложнтщы (фцг. 3) соответствует уровню звуковой энергии 72-74 ДБ.:это хороший уровень тптецсивности кипения,Введение рвтоерттьтмтг порциями ицтепстфткдторд ь пеьття (окальты смешан пой с коксиком в оттотентт 3:1) способствует устлеттио кипения (фиг. 4) и при этом уровень звуковой энергии сотдгттяет и котцу наполнения 76-77 ДБ 1 что является оптимальным с точкизрения решения двух здпдч: развитие плотного слоя "здоровой" корочки слитка д"Г 1-.дмм; обеспечение рдвьтомерпой плотности по высоте здоровой" корочкт, близкой к теоретической (7,6-7,7 г/см") т,е. практически полное исключение микропористостц поверхностного слоя слитка.Однако развивая кипение ввопом ттттенсификдторов по хоу наполнения слитка, обеспечивается столь высокая степень кипения, которая процолжает развиваться зд пределами,собственно периоца наполнения изложшщы. То есть, благодаря раствореному, цо тге реализованному количеству интецсификатора, максимум интенсивности кипения переходит на период коьттродтруемого кипения. Это приводит к неровному ходу кипения в периоц свободного кипения, сопровожпающееся тем, что в ходе роста корочки по мениску металла имеют место выбросы металла, в отдельных случаях неровная поверхность затверцевдющего металла, 1 сгким приемом Является ввод цебольгцих корректцруюецих коепгчеств сильного раскислителя Л, Обьективньгм критерием оценки достижения результата является использование контроля уровня звуковой энергии ца частоте 4000 Гц и Обеспечеегия еГО уровня 66-68 Д БПосле Окончания разлиВки корректиру ют иегтснсивность кипения вводом присадок А 1 , количество которого составляет в слитках соответственно 36,20 и 16 г/т, обеспечивания ггри этом уровень звуковой энергии 68,67, 66 ДБ.Ллгоминий подают Отдельными порциями, что облегчает контроль понижения уровня звуковой энергии до получения заданного, Введение се 1 егоминегя лленее 16 гlт це Обеспечивает поникения уров- ня звуковой эцергегц до 66-68 ДБ, Подача алюминия свыше ЭО г/т приводит и ЧЕСЗЕЛРРЕ 1 ОМУ СЕПГКЕНИЮ УРОВНЕЕ ЗВУКОВОЙ энергии менее 66 ДБ.В этол 1 случае достиГецотся Оптимац гые услоееия формироваегггя егаружцОГО слоя слитка в ходе. заполнения лзложни- ЕггГ КаК ПО ПРОтЯжЕННОСтц "ЗДОРОВой корочгси, так и по однородной и вегсоесой плотности этой зоны по высоте слитка, ггричем некоторое снижение ицтецсивцостц кипения после форлгироваегия егарукееого слоя (до уровня звуковой эееерггпг 66- 68 1 Б) оказывается исключительно полезным так .Как обеспечивает равное кцпеегее от момепта конца заполнения изложцццы до момента лгеханического закупорглаация слитка, ггскцочает рослость слитка ц другие технологические царушешг 1, приводяцеце к ееежелательным последствиям и потерям металла.г р и м е р, Выплавку низкоуглеродистой кипящей сталег осуществляют в двухванном сталеплавильном агрегате с интенсивной ггродувкой металла кцслородом высокой чистоты ( 1.=20 м /лггггг,т.,3Выпуск проводят после достиженияо Г=О,О 7% й температуры стали 1610 С (Остаточные элементы вес.%; 5 =-0,01, Мп =- 0,03, Р =- 0,0 10,=0,027 Се 0,02 Я г=0,04 Сее . - 0,0 7.чивает по ковецевой ггробе 1 Мл 3-О 28% Замер температуры в ковгце показьтвоет 1580 С, активности кислорода1 О 3= 0,045%. Перед разгеевкой стали готовят для контроля интенсивности кипения стали в ходе заполнения и в течение свободного кицеегия стали в изложнице после ееацолнения прибор ИПпо каналу 4000 Гее.6789 Дгея интенсификации кипения выбира-.ют смесь огсалина + коксик в весовомсоотношении 1:1, так как по активности кислорода сталь прибпижается ксбалансированному составу, что отвечает благоприятному развитию химической однородности по С и О в ходе разливки и кристаллизации. Ввод ее равномерно увеличивающимися порциями начинают с открытием стопора,Прибор МПс микрофоном располагается вблизи от наполняемой изложницыи веслеочается через 15 с после открытия стопора, что отвечает уровню устойчивого гидродинамическое.о режима и исключает зашкаливание прибора.Уровень звуковой энергии в этот момент регистрируется в 64 ДБ. Заполегегеегеслитка происходит за 80-100 с, поэтому Ориентегроезанный расход смеси дляинтенсификации, подготавливают в количестве до 6 кг ца 14-тоегцую изложни-цу еРегистрация интенсивности звуковойэнергии гго ходу егаполееегия и ввода интецсификатора равномерно увеличиваюецимися порциями показьгвает, что через15 с уровень энергии .е 64 ДБ, через 30 с 68 ДБ, через 60 с 72 ДБ,через 90 с 76 ДЬ. Дс ггожгогс окоггчация наполнения, состаиляюшег О 98 с идостижения ца ОО с уровегя эцс;агин76 ДБ дальнейший ввод ицтенсификатора прекращают. Расход составляет4,2 г ца слиток или 300 г/т,После полного наполнения обьсмаслитка производят прегсадку гранулированного алюминия егеболь 1 цегми порциями а В 1 ЕО с 1 50 Г урОВеегь энергии 70 Д Ь; в 3-ю с - 100 г уровеньэнергии 66 ДБОбщий расход 250 г(18 Г/т),После достижения указанного уровнякакая-либо обраббтка слитка прекращается, кипение свободное в течение10 мин до накрывания слитка в изложнице чугунц ым и кр ышка ми. 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 Показателг качества слитка коцтро лируемые при этом, следуеощие: А 25 мм, плотность и зоне "здоровой" корочки по высоте, слитка однородна и составляет 7,6 г/см ", замечаний при кристаллиза ции слитка цет, качество поверхности газового листа высокое эе;ономическая эффективность предлагаемого способа составит 300 000 руб, на 2000 т стали выплавляемой в пвухванных сталеплавильных агрегатах.9 946789 10 Ф орму ла и з обре те ни я временно с началом подачи интенсифккатора, при достижении зйачения уровня энуСпособ отливки слитков кипящей стали, кового давления 76-78 ДБ подачу интенвключающий разливКу стали в изложницы, сификатора прекращают и после наполнения подачу интенсификаторов кипения пропорди-изложницы в сталь подают алюминий 16- онально мщ",се стали и контроль прибором 30 г/т одной-тремя порциями для пониже- уровня звукового давления, издаваемого ния уровня звукового давления до 66- выходящими иэ стали газами, о т л и ч а 68 дБю щ и й с я тем, что, с целью регулиро- Источники информации, вания интенсивности кипения, улучшения о принятые во внимание при экспертизе . условий формирования поверхностного слоя .1. Заявка Японии М 50-35890, слитков и повышения их качества, конт- кл. 11 В 11, опублик. 1975.4роль уровня звукового давления осущест. Патент США3875989, вляют на частоте прибора 4000 Гц одно- кл. В 22 Х) 2 И 06, опублик. 1975.946789 ЖЖ йВФВ РФ/у3 ВРВ Фиг,4 оставитель Н,Техред М,Рейве тькоКоррект Бил дактор Ю, Сере ЗаказВ одлиснСР 113 аел ЛПН патент", г. Ужгород, ул. Проектная,ррЮЮ Фиг.