СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ ЗАГОТОВОК Российский патент 1995 года по МПК B22D11/00 

Предлагаемое изобретение относится к металлургии и может быть использовано для непрерывного литья заготовок преимущественно из нержавеющей стали.

Известен способ получения непрерывно-литых заготовок из нержавеющей стали ферритного класса, в котором скорость вытягивания заготовки из кристаллизатора взаимосвязана с температурой металла в промежуточном ковше и сечением заготовки формулой:
0 < θ < + , где θ температура перегрева стали над ликвидусом, ^оС;
V скорость вытягивания заготовки, см/мин;
S поперечное сечение заготовки, см².

(Патент Японии N 52-41728, кл. В 091 (В 22 D 11/00, 1977 г.).

Недостатком способа является то, что он не обеспечивает удовлетворительного качества заготовок из-за низкой скорости их вытягивания.

Известен также способ получения непрерывно-литых заготовок из нержавеющей стали аустенитного класса, включающий измерение температуры металла в разливочном ковше в процессе внепечной обработки и в промежуточном ковше в процессе разливки, подачу металла из промежуточного ковша в кристаллизатор и вытягивание заготовки из кристаллизатора с переменной скоростью в зависимости от температуры металла в разливочном ковше, в котором температуру металла после внепечной обработки задают на 45.125^оС выше температуры ликвидуса, а скорость вытягивания изменяют в пределах 0,5.0,6 м/мин (ж."Сталь", 1986, N 6, стр.14).

Этот способ характеризуется нестабильным качеством отлитых заготовок. При регламентации в известном способе температуры металла в разливочном ковше после внепечной обработки из-за отличий в температуре футеровки и времени выдержки металла в разливочном ковше на разных плавках, металл в разливочном ковше в начале процесса разливки будет характеризоваться значительным (до 30^оС) колебанием температуры. На это накладывается и отличие в температуре футеровки, толщине слоя шлака в промежуточном ковше и скорости вытягивания заготовок для разных плавок. Совместное влияние этих двух групп факторов обусловливает отличие в температуре металла в промежуточном ковше до 60^оС, что определяет низкое качество заготовок на плавках с пониженной температурой из-за дефектов типа заворотов и на плавках с повышенной температурой продольных трещин.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения непрерывно-литых заготовок преимущественно из нержавеющей стали аустенитного класса, включающий измерение температуры металла в разливочном ковше в процессе внепечной обработки и в промежуточном ковше в процессе разливки, подачу металла из промежуточного ковша в кристаллизатор и вытягивание заготовки из кристаллизатора с переменной скоростью в зависимости от температуры металла в разливочном ковше, в котором температуру металла после внепечной обработки задают на 35.45^оС выше температуры ликвидуса, а скорость вытягивания заготовки сечением 1050х130 мм изменяют в пределах 0,9. 1,0 м/мин ("Сэйтэцу кэнкю", 1978, N 294, с.32-41).

Недостатком прототипа является низкое качество отлитых заготовок и его нестабильность от плавки к плавке. Это связано с тем, что в известном способе не учитывается влияние на снижение температуры металла в разливочном ковше от конца внепечной обработки до начала разливки температуры футеровки и времени выдержки металла в ковше, а также жестко регламентируется скорость вытягивания заготовки. При таких условиях температура металла в промежуточном ковше будет характеризоваться существенным отклонением от требуемой (более 20^оС), определяя тем самым развитие дефектов типа заворотов на плавках с пониженной температурой и трещин на плавках с повышенной температурой.

Технический результат изобретения заключается в повышении и стабилизации качества литых заготовок из нержавеющей стали за счет повышения точности соответствия скорости вытягивания заготовок температуре металла в промежуточном ковше и определяемого этим снижение дефектов типа заворотов и трещин на заготовках.

Результат достигают тем, что в способе получения непрерывно-литых заготовок, включающем измерение температуры металла в разливочном ковше в процессе внепечной обработки и в промежуточном ковше в процессе разливки, подачу металла из промежуточного ковша в кристаллизатор и вытягивание заготовки из кристаллизатора с переменной скоростью в зависимости от температуры металла в разливочном ковше, согласно изобретению в начале процесса разливки определяют время стабилизации температуры металла в промежуточном ковше, рассчитывают для этого времени температуру металла Т₂ в разливочном ковше из соотношения
Т₂= Т₁+К'(Δ τ₂^n' Δ τ₁^n'),^оС (1) где Т₁ температура металла в разливочном ковше в процессе внепечной обработки, ^оС;
Δ τ₁ τ₁ τ₀ длительность выдержки металла в разливочном ковше, соответствующая температуре Т₁, мин;
τ₁ время замера температуры Т₁, ч-мин;
τ₀ время конца выпуска металла из сталеплавильного агрегата в разливочный ковш, ч-мин;
Δ τ₂ τ₂ τ₀ длительность выдержки металла в разливочном ковше, соответствующая стабилизации температуры металла в промежуточном ковше, мин;
τ₂ время стабилизации температуры металла в промежуточном ковше, ч-мин; К' коэффициент пропорциональности (К'=0,4.8,4), ^оС/мин;
n показатель степени (n'=0,6.0,8), и изменяют скорость вытягивания заготовок V согласно соотношению
V K м/мин
(2) где Т₃ температура металла в промежуточном ковше, соответствующая ее стабилизации, ^оС;
Q объем металла в промежуточном ковше, м³;
q площадь поперечного сечения заготовки, м²;
m число отливаемых заготовок;
К''- коэффициент пропорциональности (К''=14.17), ^оС/мин;
n'' показатель степени (n''=1,3.1,6).

При создании настоящего изобретения исходили из положения о необходимости обеспечения жесткого соответствия скорости вытягивания заготовки температуре металла в промежуточном ковше для исключения как дефектов типа заворотов, так и трещин на поверхности заготовок любой разливаемой плавки.

Согласно изобретению в начале процесса разливки необходимо определить время стабилизации температуры металла в промежуточном ковше. Его использование в соотношении (1) позволяет повысить точность прогноза температуры металла в разливочном ковше за счет учета дополнительных потерь температуры металла от начала процесса разливки до стабилизации температуры металла в промежуточном ковше и обеспечить таким образом повышение и стабильность качества заготовок.

Температуру металла в разливочном ковше необходимо определять в зависимости от температуры металла в разливочном ковше после внепечной обработки по соотношению (1). Это обеспечивает достоверный прогноз температуры металла в разливочном ковше (отклонение не более ±2,5^оС), что создает предпосылки получения высокого, без грубых дефектов типа заворотов и без трещин, и однородного качества заготовок из нержавеющей стали.

Скорость вытягивания заготовки по соотношению (2) обеспечивает высокое, без грубых дефектов типа заворотов и без трещин и однородное, с разницей в зачистке не более ±2 мм качество заготовок за счет обеспечения требуемой температуры металла в промежуточном ковше в узких, не более ±2,5^оС пределах.

П р и м е р. Сталь 08Х18Н10Т выплавляют дуплекс процессом электропечь конвертер, продувают аргоном в разливочном ковше на продувочном стенде и разливают на одноручьевой МНЛЗ через промежуточный ковш емкостью 1 м³ в кристаллизатор сечением 150х1100 мм (q=0,165 м²). В процессе внепечной обработки и разливки измеряют температуру металла в разливочном и промежуточном ковше, заготовку из кристаллизатора вытягивают с переменной скоростью в зависимости от температуры металла в разливочном ковше. Начальная скорость вытягивания заготовки 1,0.1,5 м/мин.

Время выпуска стали из конвертера в разливочный ковш с рабочим слоем из основного огнеупора τ₀15 ч 30 мин. Температура футеровки ковша 1000^оС (К'= 6,0 ^оС/мин; n'=0,6). Окончание продувки аргоном τ₁16 ч 20 мин ( Δ τ 50 мин). Температура металла в разливочном ковше для времени τ₁ равно 1555^оС. Рабочий слой футеровки промежуточного ковша выполнен из высокоглиноземистого огнеупора, разливается вторая плавка в серии (К''=16,5^оС/мин; n''=1,43). В промежуточном ковше температура металла Т₂=1500^оС для времени замера τ₂16 ч 45 мин; 1508^оС для 16 ч 47 мин и 1510^оС для времени 16 ч 50 мин.

В начале процесса разливки определяют время стабилизации температуры металла в промежуточном ковше, рассчитывают для этого времени температуру металла Т₂ в разливочном ковше из соотношения (1) и изменяют скорость вытягивания заготовки V согласно соотношению (2).

Время стабилизации температуры металла в промежуточном ковше равно τ₂16 ч 50 мин ( Δ τ₂80 мин). Для этого времени при значениях К' и n' определили температуру металла в разливочном ковше:
Т₂= 1555-0,39˙(80^0,82-50^0,82)= 1549^оС и далее скорость вытягивания заготовки:
V 16,49 0,52 м/мин
с которой разлили плавку.

Отлитые заготовки не имели значительных дефектов индекс по трещинам и заворотам 0,5 и 1,0 соответственно. Съем металла при зачистке литых заготовок перед прокаткой был 4,5%
Дополнительные примеры осуществления предложения приведены в таблице.

Из таблицы следует, что предложение характеризуется высоким качеством поверхности литых заготовок: индекс заворотов и трещин равен 0,5.1,0. Это в 1. 2 раза меньше для трещин и в 3,5.7 раза для заворотов, чем в прототипе. Потери металла при зачистке литых заготовок снижаются на 1,9.2,2%

В способе получения непрерывнолитых заготовок, преимущественно из нержавеющих сталей, в начале процесса разливки определяют время стабилизации температуры металла в промежуточном ковше, рассчитывают для этого времени температуру металла в разливочном ковше из соотношения T₂= T_I-K¹·(Δτn2

^′- Δτ₁n′), где T₁ - температура металла в разливочном ковше в процессе внепечной обработки, °С; Δτ₁ - длительность выдержки металла в разливочном ковше, соответствующая температуре T₁ мин; Δτ₂ - длительность выдержки металла в разливочном ковше, соответствующая стабилизации температуры металла в промежуточном ковше, мин; K¹ - коэффициент пропорциональности (K¹ = 0,4 ... 8,4), °С/мин; n¹ - показатель степени (n¹ = 0,6 ... 0,8) и изменяют скорость вытягивания заготовок v согласно приведенному в описании соотношению. 1 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ ЗАГОТОВОК, включающий измерение температуры металла в разливочном ковше в процессе внепечной обработки и в промежуточном ковше в процессе разливки, подачу металла из промежуточного ковша в кристаллизатор и вытягивание заготовки из кристаллизатора с переменной скоростью в зависимости от тепературы металла в разливочном ковше, отличающийся тем, что в начале процесса разливки выдерживают металл в разливочном ковше до стабилизации температуры металла в промежуточном ковше, определяют температуру металла T₂ в разливочном ковше из соотношения

и изменяют скорость V вытягивания заготовок согласно соотношению

где T₁ температура металла в разливочном ковше в процессе внепечной обработки, ^oС;
Δτ₁ длительность выдержки металла в разливочном ковше, соответствующая замеру температуры T₁, мин;
Δτ₂ длительность выдержки металла в разливочном ковше, соответствующая стабилизации температуры металла в промежуточном ковше, мин;
K' коэффициент пропорциональности (K' 0,4 8,4), ^oС/мин;
n' показатель степени (n' 0,6 0,8);
T₃ температура металла в промежуточном ковше, соответствующая ее стабилизации, ^oС;
Q объем металла в промежуточном ковше, м³;
q площадь поперечного сечения заготовки, м²;
m число отливаемых заготовок;
K'' коэффициент пропорциональности (K'' 14 17), ^oС/мин;
n'' показатель степени (n'' 1,3 1,6).