Способ обработки стали при непрерывной разливке Советский патент 1992 года по МПК B22D11/10 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов.

Известен способ (а.с. СССР № 994109, кл. В 22 D 27/04, В 22 D 11/00, 1983 г.) получения отливок из металлов и сплавов, имеющих структурное превращение в жидком состоянии, включаюа й перегрев обрабатываемого расплава до температуры превращений, превышающей верхний предел протекания его структурного превращения на 5-50уС, а охлаждение осуществляют до температуры на 5-50°С ниже нижнего предела протекания структурного превращения расплава, причем перегрев-охлаждение ведут циклично не менее 2 раз. Время выдержки расплава в перегретом и охлажденном состояниях составляют 2-10 мин.

Известен способ (а.с. СССР № 1508433, кл. В 22 D 11/10, 1989 г), где используется промежуточный ковш с приемной и разливочными секциями, соединенными гермети- зированнымивертикальными

металлопроводящими каналами, которые в нижней своей части через отверстие сообщаются с приемной секцией, а в верхней - щелевым каналом с разливочными секциями. Металл обрабатывается порошковыми реагентами в струе инертного газа через

Ч VI

N 00

ю

00

ы

фурму в нижней части вертикального петй/i- лопровпдящего канала.

Однако, учитыэая, что свойства металлопродукции зависят не только от перегрева жидкого расплава над температурой ликвидуса, когда прО .ххо,ояг с грунту преобразования в нем (Ершов Г. С. м Чэрнт ков В. А. - Строение и свойство ;: 5-фь их и твердых металлов, М., Металлургия, 1978, 248 с), но и от состава расплава, шихтовых материалов, возможности плавильных агрегатов и способов разливки, названные способы имеют ограниченное применение и не обеспечивают стабильных результатов,

В качестве прототипа принят способ об- работки стали (Хасин Г. А., Тягуное Г, В., Михайлов 8. Б. и др - Сталь, 1978, 3, с. 814-817), включающий нагрев сталей марок ЭИ992, Х12, ЭИ69, Х20Н80, Х15Н60 и др, в 1-т открытых индукционных и 5-10-т дуга- вых печах на 300-400°С выше температуры ликвидуса с выдержкой на этом уровне 30 мин ускоренное в течение 10-15 мин с применением специальных приемов охлаждение металла до температуры выпуска и выдержке при ней также 10-15 мин. Сталь разливали при температурах на 30--40°С ниже обычной.

Однако известный способ не обеспечивает требуемого качества металла из-за не- полного рафинирования его по неметаллическим включениям и газам, наличия мэкро- и микронеоднородностей к тому же наблюдается существенный расход ферросплавов и лигатур.

Целью изобретения является повышение качества стали за счет глубокого рафинирования, улучшения структурной м химической макро- и микронеоднородности, а также снижения расхода легирующих материалов.

Поставленная цель достигается тем, что перегрев жидкой стали осуществляется на 100-200°С выше температуры ликвидуса, а принудительное охлаждение производят со скоростью 5-10°С/муш. Принудительное охлаждение выполняется в сталеразливоч- ном коаше присадкой кусковых отходов того же химического составь в количестве 0,5-5,0 кг/т и продувкой аргоном с расхо- дом 3-5 м /мин. Вводятся также плакированный порошковый модификатор и аргон в вертикальный металлопроводящий канал секционного промежуточного ковша на встречу друг другу с расходом соответствен- но 0,5-1,5 кг/т и 1,15-1,30 м3/т. Плакированные порошковые модификаторы з качестве наполнителя содержат:

кальций и с /шикокальций с соотношением 1,0-1,5:

кальций и алюминий с соотношением 03-1,0

кальций и фторид кальция с соотношением 0,4-0,6

хальций и окись кальция с соотношением 0,6-0,8

сор и кальций с соотношением 0,2-0,4,

ГчЗльций и хлористый кальций 0,3-0,4,

Перегрев металла необходимо осущест- гзлпть на 100-200°С для того, чтобы прошли структурные превращения, т.е. изменение типя ближнего порядка в упорядоченных группировках-кластерах, а металлическом расплаве, Если перегрев меньше 100°С, то не произойдут полностью структурные превращения, а при перегреве больше 200°С также не происходят структурные превращения, ответственные за качество стали. Принудительное охлаждение жидкой стали необходимо осуществлять со скоростью 5- 10°С/мин для того, чтобы зафиксировать высокотемпературное состояние, а именно те структурные изменения, которые прошли на ближнем порядке, т. е. разупорядочение. Охлаждение расплава со скоростью меньше 5°С/мин не позволяет зафиксировать его высокотемпературное состояние. Охлаждение со скоростью больше 10°С/мин очень сложно для больших масс металла и нецелесообразно, т. к. предлагаемый интервал до- стагочен, чтобы зафиксировать аысокотемпературное состояние стали и получить необходимые ее свойства.

Принудительное охлаждение выполняют кусковыми отходами той же марки стали с расходом 0,5-5 кг/т. Расход меньше 0,5 кг/т не достаточен для получения задаваемой скорости охлаждения, больше 5 кг/т может привести к неоднородности по температуре. Аргон вводится в сталеразливоч- ный как для дополнительного охлаждения, так и для обеспечения однородности расплава по температуре и химическому составу, При расходе аргона меньше 3 м3/мин его не достаточно, если же

о

больше 5 м /мин, то может приводить к выплескиванию металла из стальковша и дополнительному загрязнению его, да и лишнему расходу гэза, что экономически невыгодно.

Ввод плакированных порошковых модификаторов и аргона во встречных направлениях непосредственно в вертикальные эдеталлопроводящие каналы секционного промежуточного ковша необходимо для того, чтобы дополнительно охладить металл, а также осуществить глубокое рафинирование v оптимальное микролегирование тем или иным химически активным элементом, Расход плакированного порошкового модификатора меньше 0,5 кг/т металла не достаточен для получения требуемого эффекта, если больше 1,5 кг/т, то может привести к нарушению процесса разливки из-за затягивания сталеразливочных стаканов (про- мковш-кристаллизатор). Подача аргона с расходом 1,15-1,30 мг/т необходимо для обеспечения оптимального режима движения газожидкостной смеси через вертикаль- ный металлопроводящий канал. Если подавать аргон меньше 1,15 м /т, то поток газожидкостной смгеси получается вялый с завихрениями, что ухудшает ассимиляцию неметаллических включений шлаком в разливочных секциях, если больше 1,3 м /т, то газожидкостная смесь, прошедшая метал- лопровод, вызовет бурление шлака в разли- вочных секциях и дополнительное окисление металла из-за захвата кислорода из атмосферы, что ухудшит качество отливаемых слябов.

Ввод плакированных порошковых модификаторов в вертикальные металлопро- водящие каналы позволяет усилить эффект усвоения металлом вводимого элемента, а также рационально микролегировать сталь теми или иными элементами. Различие их составов обусловлено тем, что при температуре жидкого металла исходные порошкообразные компоненты вступают в химические и фазовые взаимодействия с образованием химических соединений переменной валентности, которые представляют собой гомогенные структурно-разупорядоченные фазы с ненасыщенными валентными связями и насыщаются в процессе рафинирования с образованием стабильных фаз. Адсорбционная емкость наполнителей различна и поэтому они все представляют практический интерес.

П р и м е р. Из 350 тонного конвертора жидкий металл серии плавок стали марки 09Г28Т, содержащий мас.%: углерод 0,09- 0,10; марганец 1,45-1,65; кремний 0,2-0,3; сера 0,006-0,008; фосфор 0,015-0,020; ниобий 0,05-0,07, титан 0,05-0,09, выпускается в сталеразливочный ковш с температурой 1680-1740°С и подается на установку доводки металла (УДМ). Температура ликвидуса для стали 09Г2БТ составляет 1500°С. Принудительное охлаждение металла на УДМ осуществляется со скоростью 3 12°С/мин при корректировке химического состава стали легирующими материалами, а также при вводе кусковых отходов марки стали 09Г2БТ с массовым расходом 0,3-5,3 кг/т и продувке аргоном с расходом 2,5-5,6 м /мин и на машине непрерывного литья заготовок - МНЛЗ (разливку осуществляли через трехсекционный промежуточный

ковш) за счет ввода плакированных порошковых модификаторов с расходом 0.4-1,6 кг/т и продувкой аргоном с расходом 1.10- 1,35 м /т во встречных направлениях в ме- таллопроводящие каналы.

Результаты исследований опытно-промышленных плавок приведены в таблице.

Реализация способа обеспечивает снижение содержания неметаллических вклю- чений в 1,5-2 раза, водорода на 50%, кислорода на 70%, осевая ликвация снижается в 2-3 раза, а степень усвоения кальция увеличивается в 10-15 раз.

Ф о рмул а изо б рете н и я

1. Способ обработки стали при непрерывной разливке, включающий подачу в разливочный ковш перегретого металла, подачу в металл ферросплавов и лигатур,

принудительное охлаждение металла до температуры разливки и введение плакированных порошковых модификаторов, отличающийся тем, что, с целью повышения качества стали за счет глубокого рафинирования, улучшения структурной и химической макро и микронеоднородностей, а также снижения расхода легирующих материалов, перегрев металла осуществляют на Ю0...200°С выше температуры ликвидуса, а

его принудительное охлаждение производят со скоростью 5... 10°С/мин стали того же химического состава, что и заливаемый в ковш перегретый металл, и продувают аргоном с расходом 3...5 м /мин.

2. Способ по п. 1,отличающийся

тем, что, плакированный порошковый модификатор и аргон вводят навстречу друг другу в промежуточный ковш через выполненные в нем вертикальные металлопроводящие каналы, при этом расход кусковых отходов и аргона составляет соответственно 0,5...1,5 кг на тонну металла и 1,15...1.30 т/мин.

3.Способ по пп, 1 и2,отличаю- щ и и с я тем, что в плакированном порошновом модификаторе в качестве наполнителя используют кальций и силикокальций в массовом соотношении 1,0...1,5.

4.Способ по п. 1и2,отличающий- с я тем, что в плакированном порошковом

модификаторе в качестве наполнителя используют кальций и алюминий в массовом соотношении 0,5.„1,0.

5.Способ по п. 1-2. отличающий- с я тем, что в плакированном порошковом

модификаторе в качестве наполнителя используют кальций и фторид кальция в массовом соотношении 0,4,..0,6.

6.Способ по п. 1-2, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что в плакированном порошковом модификаторе в качестве наполнителя используют кальций и окись кальция в массовом соотношении 0,6.,.0,8.

7. Способ по л. 1-2. отличающий- с я тем, что в плакированном порошковом модификаторе в качестве наполнителя используют бор и кальций в массовом соотношении 0,2. ..0,4.

8. Способ по п. 1-2, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что в плакированном порошковом модификаторе в качестве наполнителя используют кальций и хлористый кальций в массовом соотношении 0,3...0.4.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к непрерывной разливке металла. Целью изобретения является повышение качества стали за счет глубокого рафинирования, улучшения структурной и химической макро- и микронеоднородности, а также снижения расхода легирующих материалов. В способе перегрев металла осуществляют на 100-200°С выше температуры ликвидуса, его принудительное охлаждение проводят со скоростью 5-10°С (мин путем присадки кусков отходов стали того же химического состава в количестве 0,5- 5,0 кг/т, продувают аргоном с расходом 3-5 м /мин и вводят плакированный порошковый модификатор и аргон в вертикальный металлопроводящий канал секционного промежуточного ковша навстречу друг другу с расходом соответственно 0,5 ..1,5 кг/т и 1,15...1,30 м /т. Применение зтого способа позволит улучшить качество стали, глубину рафинирования, структурную и химическую макро- и микронеоднородносгь, а также снизить расход легирующих материалов.

Результаты опытно-промышленных испытаний