Способ получения стальных слитков Советский патент 1989 года по МПК B22D7/02 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при отливке крупных слитков для изделий машиностроения, например энергетического и атомного, преимущественно из конструкционных низко- и сред- нелегированных высококачественных сталей.

Цель изобретейия - повьшение качества слитков путем снижения зональной ликвации по высоте упомянутых слитков.

Сущность изобретения заключается в том, что заливку металла осущест4

00 00

вляют порциями массой, равной 0,2- 0,6 массы слитка, при этом содержание углерода в металле первой порщш выдерживают равным 1,1-1,6 среднезаданного содержания углерода в слитке, в металле последней порции 0,4-0,9 среднезаданного, а в металле промежуточных порций - равным величине С, полученной из соотношения

иг

Z С m ;

С,

где С, содержание углерода талле i-й порции-,

в ме

m; - масса i-Pi порции металла, С - среднезаданное (марочное)

содержание углерода в металле слитка

при этом содержание молибдена в каждой порции задают из соотношения 5M(,j (1,3-1,5)-/dCj . Изменение содержания углерода и молибдена в каждой пор191и может быть осуществлено путем ввода углерод-и молибденсодер- жащих материалов в промежуточной ковш.

Известно, что ликвация марганца,, хрома, никеля и ванадия в слитках массой до 500 т незначительна. Ликвацию по высоте слитка таких элементов как сера, фосфор и к(емний можно существенно снизить, например, путем уменьшения абсолютного их содержания в стали при ее рафинировании. Это невозможно реализовать для углерода и молибдена, так как их среднесли- точное содержание должно соответствовать марочному составу стали.

Изменение содержания углерода во время разливки не является достаточным для снижения уровня ликвации углерода и молибдена по высоте слитка вследствие эффекта перераспределения жидкостей по плотности в больших объемах: обладающие большой плотностью порции металла с меньшим содержанием углерода будут располагаться в нижней части слитка и способствовать усилению как отрицательной, так и положительной ликвации углерода.

Повысить однородность слитка можно путем стабилизации плотности расплава по ходу его отливки В частности, для конструкционных низко- и среднелегированных сталей эта цель достигается путем изменения содержания в металле самого тяжелого элемен

,та - молибдена (плотность жидкого молибдена ссЛтавляет 9,1 -10 кг/м ); В порциях металла с повьш1енным содержанием углерода концентрация молибдена должна быть вьш1е и наоборот.

Экспериментальные исследования позволили установить влияние содержа ния углерода и молибдена на изменени плотности жидкой низко- и среднеле- гированной стали (типа 15Х2НМФА, 25ХНЗМФА, 26ХНЗМФА, и др.). Кроме |Того, исследования показали, что для того, чтобы компенсировать изменение плотности жидкой стали рассмотренного класса при изменении в ней содер10

15

20

25

JQ 35

40

45

50

жания углерода необходимо изменять в каждой порции металла содержание молибдена по следующей зависимости: 4Мв (1,3-1,5) 4С,. .

Предлагаемая зависимость справедлива для случая, когда содержание углерода в жидкой стали изменяется от 0,05 до 0,45%.

Производить стабилизацию плотности расплава каким-либо другим элементом, но входящим в состав данной марки стали, нецелесообразно, так как при этом произойдет удорожание стали и изменение ее марки. Изменение плот- . ности расплава одновременно несколькими элементами возможно, но нецелесообразно, так как резко возрастает технологичность производства крупных слитков, начиная от подготовки шихты к плавке до момента выпуска каждой плавки строго регламентированной по каждому элементу в узких пределах.

Таким образом, для снижения уровня развития ликвации углерода и молибдена по высоте слитка необходимо изменять содержание углерода по ходу разливки, а стабилизацию плотности жидкой стали производить соответству- кшщм изменением содержания в стали молибдена. В первой порции металла, запиваемого в изложницу, содержание углерода должно быть на 10-60 мас.% выше содержания, отвечающего марочному составу. Увеличение содержания углерода менее чем на 10 отн.% и соответствующее увеличение содержания молибдена не приводит к желаемым результатам:,, увеличение содержания углерода более чем на 60 отн.% с соответствующим увеличением содержания молибдена может привести к повышенному их содержанию в нижней.части слитка, выходящему за пределы марочного состава.

Содержание углерода и соответствующее ему содержание молибдена в жидкой стали в процессе разливки уменьшают после заливки 20-60% массы слитка через каждые 20-60% его массы вследствие того, что в верхней части слитка получает развитие положительная ликвация этих элементов. Далее в каждой последующей порции заливаемого металла содержание углерода и молибдена снижают, причем содержание углерода в последней порции металла составляет 90-40% его среднемарочного содержания.

514881106

Масса каждой порции металла определяется технологическими особенное- тями5 массой слитка схемой набора металла для слитка„ составом металла и т.д. (например для слитка массой 500 т - 20%, а для слитка массой 235 т - 60%).

Содержание углерода и молибдена в каждой порции металла можно изме- 0 нять как до разливки стали при ее рафинировании, так и непосредственно в промежуточном ковше при разливке стали.

Способ может быть осуществлен при ig разливке стали на воздухе, в защитной атмосфере или в вакууме.

Пример. Для отливки слитка ; массой 360 т из стали 25ХНЗЬМ А приме- :няют последовательную заливку равных 20 порций металла из одной кислой мартеновской печи (120 т стали) и двух печей установки конструкции АСЕА-СКФ (по 120 т). Содержание углерода в металле каждого ковша было 0,31; 0,21 25 включающий вьшлавку, внепечное рафи- и 0,14%; молибдена 0,53j 0,39 и 0,29% нирование и порционную заливку метал- соответственно. Среднемарочное содер- ла в изложницу, отличающий|- жание элементов следующее: углерода с я тем, что, с целью повьш1ения ка- 0,22%, молибдена 0,АО%. Следователь- чества слитков путем снижения зонально, содержание углерода в первом ков- зо ° ликвации по высоте упомянутых | ше было на 40% выше среднемарочного,. слитков, заливку металла осуществля- а в последнем - на 40% ниже среднемаг- рочного содержания. Слиток отливают

и выше, взамен изготовления их в сварно-кованном исполнении, а также других изделий ответственного назначения для энергетического и атомного машиностроения.

Так, внедрение новой технологии позволяет повысить химическую однородность слитков массой 360 т и перейти к производству цельнокованных заготовок роторов генераторов ТВВ- 1000/1500 взамен сварнокованных. Йри этом снижается расход металла, сокращаются затраты по целому ряду технологических операций (сварка, меха- нообр1аботка, термообработка, контроль) и достигается значительный эко- |Номический эффект.

(

.Формула изобретений

Способ получения стальных слитков преимущественно из конструкционных низко- и среднелегированных сталей, ;

ют порциями массой, равной 0,2-0,6

включающий вьшлавку, внепечное рафи- нирование и порционную заливку метал- ла в изложницу, отличающий|- с я тем, что, с целью повьш1ения ка- чества слитков путем снижения зональ ° ликвации по высоте упомянутых | слитков, заливку металла осуществля-

и выше, взамен изготовления их в сварно-кованном исполнении, а также других изделий ответственного назначения для энергетического и атомного машиностроения.

Так, внедрение новой технологии позволяет повысить химическую однородность слитков массой 360 т и перейти к производству цельнокованных заготовок роторов генераторов ТВВ- 1000/1500 взамен сварнокованных. Йри этом снижается расход металла, сокращаются затраты по целому ряду технологических операций (сварка, меха- нообр1аботка, термообработка, контроль) и достигается значительный эко- |Номический эффект.

(

.Формула изобретений

Способ получения стальных слитков преимущественно из конструкционных низко- и среднелегированных сталей, ;

включающий вьшлавку, внепечное рафи нирование и порционную заливку мета ла в изложницу, отличающий с я тем, что, с целью повьш1ения ка чества слитков путем снижения зонал ° ликвации по высоте упомянутых слитков, заливку металла осуществля

ют порциями массой, равной 0,2-0,6

Изобретение относится к черной металлургии ,в частности, к технологии получения крупных слитков из конструкционных низко- и среднелегированных высококачественных сталей. Цель изобретения - повышение качества слитков путем снижения зональной ликвации по высоте упомянутых слитков. Сущность изобретения заключается в порционной заливке изложницы, причем масса каждой порции металла составляет 0,2...0,6 массы слитка, а содержание углерода и молибдена в каждой порции металла выдерживают равным CI и MOI и определяемым из следующих соотношений:ΣCIMI/ΣMI =C, MO=(1,3-1,5)ΔСI, где N-число порций металла

MI - масса I-й порции металла. Содержание углерода в первой порции металла берут равным 1,1-1,6 среднезаданного (марочного) содержания углерода в слитке, а в последней - соответственно 0,4-0,9 среднезаданного.

в вакууме при остаточном давлении 0,5 мм. рт.ст.

Исследование металла заготовки из слитка массой 360 т ротора турбогенератора мощностью 1000 МВт показали, что степень максимальной ликвации углерода по высоте тепа слитка не пр.евьш1ает 30%, а молибдена 15%, что существенно ниже, чем для контрольных слитков массой 290-360 т. Разница в уровне механических свойств металлов в нижней части заготовки незначительна.

; Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с известными возможность получения крзш- ных слитков из конструкционных низко- и среднелегированных высококачественных сталей с высокой химической однород остью, позволяет получать стабильные свойства изделий и организовать производство цельнокованных. заготовок, например валов роторов турбогенератора мощностью 1000 МВт

углерода в металле первой порции вы- -держивают равным 1,1-1,6 среднезадан- ного содержания углерода в слитке, ; в металле последней порции - 0,4-0,9 среднезаданного, а в металле промеf

жуточных порций - равным величине С полученной из соотношения

, ,- С,

где С{. - содержание углерода в металле i-й порции,

т- - масса металла i-й порции} С - среднезаданное (марочное)

содержание углерода в металле слитка,

а содержание молибдена в металле кажой порции задают из соотношения

ЛМо; (1,3-1,5) 4Cj, где Л1 .о , ЙС , - отклонения содержания соответственно молибдена и углерода в i-й порции от средне- заданного (марочного) содержания.