Способ получения слитков Советский патент 1981 года по МПК B22D7/00 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при отливке крупных слитков для изделий тяжелого, зне гетического и транспортного машиностроения.

В современной металлургии задача получения слитков весом 50 т и более решается выплавкой металла в одном или нескольких сталеплавильных агрегатах, дальнейшей рафинировкой и разливкой жидкой стали в одну изложницу на воздухе или в вакууме ЦЗИзвестному способу присущ недостаток, состоящий в том, что слитки, полученные таким способом, поражены зональной ликвацией. . .

Наиболее близким к предлагаемому является способ отливки слитков, включающий рафинирование металла, за« ливку его в изложницу и изменение активности кислорода путем введения углерода, причем количество вводимого углерода по высоте слитка изменяют 21,.

Способ обладает существенными недостатками, слитки, полученные этим способом, поражены внецентренной зональной ликвацией, в том числе наиболее опасным ее проявлением шнурами внецентренной .

Цель изобретения - обеспечение высокого качества слитка за счет предотвреодения образования внецентренной ЛИКВ-ёЩИИ;.

Поставленная цель достигается тем,, что в процессе отливки слитка контролируют активность кислорода в жидком металле, при этом металл заливают в изложницу с содержанием

10 кремния 0,01-0,10% и активностью кислорода 0,0005-0,015 и после заливга 40 - 80% слитка через каждые 1060% массы металла активность кислорода снижают в 2,0-10 раз путем вве15 :дения раскислителей или снижения оста-, точного давления.

.Известно, что образование внецентренной :ликвации в слитках шнуров

20 происходит в основном из-за неблагоприятного сочетания таких факторов, как ликвация примесей, низкгш скорость кристаллизации металла, большая ширина двухфазной области и др.

25 Обычно шнуры располагаются в слитках непосредственно после зоны столбчатых кристаллов (дендритной зоны) в области минимальных скоростей кристаллизации, где величины коэффициентов распределения примесей

(в первую очередь серы) очень низки. Следовательно,., если обеспечить увеличение коэффициента распределения серы путем введения элемента, влияющего на поверхностную активность реры, можно будет ослабить процесс образования внецентренной зональной Ликвации и предотвратить образова ние шнуров в слитках.

Таким элементом может быть растворенный в жидком металле кислород,содержание которого определяется путем измерения активности.

В существующей практике при отливке крупных слитков обычно не предсталяется возможным уменьшать или предовратить ликвацию серы и образование шнуров.

Только путем регулирования уровня активности кислорода в жидком металле по мере -отливки слитка можно эффективно влиять на снижение степени ликвации серы и, в том числе, на предотвращение образования шнуров.

Для достижения указанного эффекта уровень активности кислорода в первой порции металла, заливаемого в изложницу, должен быть не ниже 0,0005 и не выше 0,015%, а чтобы обеспечить именно такую активность кислорода, содержание кремния в жидком металле должно быть в пределах 0,01-0,10%.

Таким образом, при отливке слитко по предлагаемому способу металл из одной или нескольких плавильных печей выпускают в ковш, электрохимическим датчиком измеряют активность кислорода и если содержание активног кислорода, соответствующее активности, до начала разливки окажется больше требуемого, металл частично раскисляют, а если меньше - частично окисляют.

Активность кислорода в процессе разливки необходимо менять после заполнения 40-80% объема изложницы вследствие того, что в верхней части слитка получает развитие положительная ликвация кислорода. Чтобы избежать явления в чрезмерно повышенного содержания активного кислорода в каждой последующей порции залива-емого металла, активность его по мере наполнений изложницы уменьшают в 2,0-10,0 раз. Уменьшение активности менее чем в два раза может не привести к желаемым результатам, изменение же активности кислорода более чем в 10 раз может привести к усилению ликвации серы в теле слитка и образованию шнуров. Масса порций металла определяется технологическими особенностями: массой слитка, составом металла и т.д. (для слитков массой 420 т - 10%, а для слитков 51 т - 60%). Активность кислорода уменьшают путем ввода раскислителей. Способ получения слитков может быть осуществлен при

разливке на воздухе, в защитной атмосфере или в вакууме. Если слиток отливают в вакууме, изменение активности кислорода можно проводить путем изменения остаточного давления, в вакуум-камере.

Пример 1. Для отливки слитк массой 37 т (сталь 35ХНЗМФА) металл выплавляют в основной мартеновской печи без раскисления алюминием и кремнием, выпускают в ковш установки АСЕА-СКФ и обрабатывают для десульфураЦии высокоосновными шлаками. После подогрева металл подвергают вакуумному раскислению и проводят корректировку химического состава, в том числе кремния до 0,1%, Далее металл порционно раскисляют алюминием до активности кислорода 0,0005 (по показанию электрохимических датчиков).

Металл разливают в вакуумной камере при остаточном давлении 1 ммрт.ст После наполнения изложницы на 4U-4i% в промежуточный ковш дополнительно порционно вводят о,4 кг/т ферроцерия. Активность кислорода к концу раливки составляет 0,0001-0,0002.

Исследования слитка показали, что .в нем отсутствуют шнуры внецентренной ликвации и на 35-50% уменьшалась степень ликвации примесей и оксидных включений в объеме слитка.

Пример 2. Для отливки слитк 51 т (сталь 25ХНМФА) металл выплавляют в основной электродуговой печи на шихтовой заготовке с содержанием серы 0,01%, После выпуска металла из печи в сталеразливочном ковше производят изменение активности кислорода (а 0,015), Металл разливают в вакуумной камере, Регулировку акти.ности кислорода в металле, заливаемом в изложницу, за счет углеродного раскисления, проводят изменением остаточного давления в камере по следующему режиму: 0-2 мин - 240 250 мм рт,ст.; 2 - 4 мин - 40 .50 мм рт,ст.;4 - 8мин -1 -2 мм рт.ст, Исследование слитка проводят на продольных темплетах. Выявлено относительно равномерное распределение ликвидирующих элементов. Во всех частях слитка содержание серы кодтеблет{ся в пределах 0,009-0,013%, углерода (0,24-0,25%, фосфора 0,013-0,014%, Отпечатки по Бауману выявили лишь небольшие скопления точечных ликватов в осевой зоне - образная ликвация в слитке отсутствует. Имеет место равномерное распределение рассредоточенных мелких неметаллических включений.

Пример 3, Для отливки слитка массой 200 г (сталь 35 ХНЗМФА) примен.ёна последовательная заливка металла из кислой мартеновской печи и электродуговой с основной футеровкой в соотношении 2:1. Выплавку стали в

печи осуществляют дуплекс-процессом с приготовлением жидкой заготовки в основной мартеновской печи. Одновременно с плавкой в кислой печи производят выплавку стали в электропечи. Раскисление металла производится в печах и на выпуске по результатё1м /измерения активности кислорода из расчета получения рлзнихда активности кислорода первой порции металла в последней порядка 0,0045-0,006.«Слиток отливают в вакууме через 25 т промежуточный ковш. Давление в вакуумной камере составляет 2-3 ммрт.ст

Активность кислорода первой порции металла в кислой печи, составляющей 60-65% от массы слитка, 0,0050,009.

Последнюю порцию металла по емкости промежуточного ковша дополнительно раскисляют двумя порциями силикокальдия до активности кислорода 0,001-0,002. t

Металл из электродуговой печи после выпуска имеет активность кислорода 0,0005-0,0007.

Электродуговой металл заливают б дополнительного раскисления. Последующие исследования металла показали, что содержание углерода, серы и фосфора в верхней и нижней частях поковок и на поверхности постоянно. Содержание общего кислорода в пределах 0,002-0,003%. Это свидетельствует о высокой однородности металла В изломах отсутствуют грубые немеТсшлические включения и скопления мелких.

Использование способа изготовления крупных слитков обеспечивает по сравнению с известными способё1ми возможность получения слитков, в частности кузнечных, с высокой однородностью механических свойств, что .позволяет их использовать для иэделий энергетического машиностроения взамен слитков ЭШП.

Формула изобретения

0

1.Способ получения слитков,включающий рафинирование металла, заливку его в изложницу и изменение активности кислорода, отличающийsс я тем, что, с целью обеспечения высокого качества слитка за счет предотвращения образования внецентренной ликвации, металл заливают в изложницу ссодержанием кремния 0,010,10% и активностью кислорода 0,000500,015, после заливки 4.0-80% слитка через каждые 10-60% массы металла активность кислорода .снижают в 2,010,0 раз.

2.Способ получения слитков по

5 П.1, отличающийся тем, что активность кислорода снижают путем введения раскислителей,

3.Способ получения слитков по П.1, отличающий ся тем,

0 что активность кислорода снижают путем снижения остаточного давления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии 48-6697,

5 кл. 1861, 1973.

I 2. Авторское свидетельство СССР I 660340, кл. В 22 D 7/00, 1979.