Способ получения крупных слитков Советский патент 1983 года по МПК B22D7/00 B22D11/00 

Изобретение относится к металлу гии, в частности к отливке слитков в изложницы. Известен способ разливки стали, при котором жидкий металл разливаю в изложницы или кристаллизатор чер охлаждаемый выпускной канал ij . Недостатком этого способа является низкая эффективность воздейст вия охлаждающих металл поверхностей на процесс кристаллизации отливаемого слитка вследствие намерзания слоя гарнисажа на охлаждающей повер ности выпускного канала, что замедляет процесс отбора теплоты перегре ва от разливаемого металла. Известен также способ получения слитков, включающий подачу металла в изложницу, в которую устанавливае ся; предварительно отлитый холодильник 2 . Недостатком этого способа является то, что при отливке крупных слитков (холодильников) необходимо длительное время для его затвердева ния. Наиболее близким к предлагаемо:му является способ отливки крупных слитков с внутренними холодильниками, согласно которому перед заливко металла в изложницу в последней устанавливают заранее изготовленный из листа, сетки, прутка холодильник, а затем в нее заливают металл Недостатком данного способа явля ется его нетехнологичность, заключаедаяся в том,что для изготовления., кристаллизаторов необходимо провести полный металлургический цикл от выплавки металла до изготовления кристаллизаторов. Кроме того, при разливке широкой номенклатуры марок стали необходимо иметь большое количество кристаллизаторов, изготовленных из соответствующих марок стали. В противном случае появляется возможность загрязнения литого металла химическими элементами крис таллизатора, не соответствующего химическому составу развиваемого металла. Цель изобретения - сокращение энергозатрат и улучшение качества слитка. Поставленная цель достигается тем, что согласно спЬсобу получения крупных слитков, включающему заливку металла в изложницу с макроколодильником, первоначально из разливаемого металла отливают в изложнице макрохолодильник в виде частич ;но затвердевшего слитка с массой .затвердевшей фазы 0,1-0,2 от общей массы отливаемого слитка, диаметром В,6:-0,ё диаметра слитка и- высотой 0,7-1,0 -высоты слитка, после чего производят окончательное заполнение изложницы металлом. Увеличение массы затверд& шей части макрохолодильника больше 0,2 от массы отличаемого слитка приводит к тому, что при кристаллизации всего слитказатвердевшая часть макрохолодильника не успевает расплавиться, что вызывает неоднородность макроструктуры слитка. Уменьшение массы затвердевшей части макрохолодильника меньше 0,1 от массы отли ваемого слитка приводит к снижению ээфективности воздействия макрохолодильника на процесс затвердевания слитка. Уменьшение диаметра макрохолодильника меньше 0,6 диаметра слитка приводит к необходимости длительного вьадерживания макрохолодильника до затвердевания необходимой части металла макрохолодильника, что влечет за собой увеличение времени разливки. Кроме того, толщина образующейся твердой части макрохоЛодильника настолько велика, что появляется возможность неполного ее расплавления при окончательном заполнении изложницы, что влечет за собой ухудшение макроструктуры отливаемого слитка. Увеличение диаметра макрохолодильника больше 0,8 диаметра слитка приводит к тому, что запас тепла жидкого металла, находящегося в зазоре между стенкой изложницы и поверхностью макрохолодильника, недостаточен для полного расплавления твердой фазы макрохолодильника, что приводит к ухудшению макроструктуры слитка. Уменьшение высоты макрохолодильника меньше 0,7 высоты тела слитка приводит к тому, что после заполнения изложницы металлом верхние его слои охлаждаются не так интенсивно, как нижние, что вызывает неоднородность макроструктуры по высоте слитка. Увеличение высоты макрохолодильника больше 1;0 высоты тела слитка приводит к возможности замерзания металла в прибыльной части слитка, что ухудшает условия подпитки жидким металлом тела слитка и вызывает , образование в нем усадочных раковин. Пример. Отливка слитка массой 100 т высотой 3700 мм и диаметрсм 1900 мм для роторного вала турбогенератора из стали марки 12ХМФ, /.даеющей температуру солидуса 1515°С. Перед заливко,й жидкого металла в изложницу с внутренними размерами, соответствующими размерам отливаемого сЛитка, устанавливается кругльзй водоохлаждаемнй кристаллизатор с внутренним диаметром 1400 MS и высотой 2500 мм. В водяную полость

установленного в изложнице кристаллизатора подают воду на охлаждение с расходом 100 , после чего начинают разливку.

Разливочный ковш емкостью 120 т с жидкой сталью, имеющей температуру , устанавливают над изложницей и начинают заполнение кристаллизатора, установленного в изложнице, со скоростью 7 т/мин. После заполнения кристаллизатора подачу жидкого металла прекращают и производят кристаллизацию металла, находящегося в кристаллизаторе до толщины затвердевшего слоя, равного 75 мм, при этом количество затвердевшей фазы макрохолодильника составляет 12 т, что соответствует 0,12 от массы отливаемого слитка. После намерзания корки макрохолодильника кристаллизатор .извлекают из полости изложницы,- и разливку возобновляют и продолжают по традиционной технологии со скоростью 5 т/мин.

Охлажденный и частично затвердевший макрохолодильник, нагреваясь

и расплавляясь, отбирает от основно массы горячего металла тепло перегрева, ускоряя процесс кристаллизации слитка и улучшая в конечном итоге макроструктуру.

Экономический эффект при использовании предлагаемого способа может быть подсчитан из.увеличения выхояа годного. .Выход .годного при отливке роторного вала турбогенератора нз стали марки 12ХМФпо обычней тех1Юлогии составляет v 50%. Использова ние предлагаемого способа позволяет увеличить выход годного, до 70%.

Экономический эффект от использования предлагаемого способа подсчитывается по формуле

Э (200-120)

16 руб/т

где 200 и 120, соответственно, стоимость стали марки 12ХМФ и отходов.

СПОСОБ ПОЛУЧЕН1Ш КРУПНЫХ СЛИТКОВ, включающий заливку металла в изложницу с макрохолодильником, отличающийся т&л, что, с целью ссжращения энергозатрат и улучшения качества слитка, первоначально из разливаемого металла отливают в изложнице макрохолодильник в виде неполностью затвердевшего слитка с массой затвердевшей фазы 0,1-0,2 от общей массы отливаемого .слитка, диаметром 0,6-0,8 диаметра слитка и высотой 0,7-1,0 высоты .елит.ка, после чего производят окончательное заполнение изложнищл металлом. (Л С