Способ отливки слитков на вертикальных установках полунепрерывной разливки Советский патент 1982 года по МПК B22D11/00 

к значительному увеличению головной обрези,. Кантовку слитка можно осуществлять после полного его затвердевания.

Наиболее близким к изобретению, по технической сущности является способ отливки СЛИ1КОВ на вертикальных установках полунепрерывной разливки .стали (УПНРС) заключающийся в подводе металла в кристаллизатор под уровень, подаче на зеркало металла шлаковых смесей, образующих шлак, силикатной системы СаО - SiOj. - А12Оз с основностью 0,8-1,3 и толщиной шлакового покрытия 0/02-0,04 длины кристаллизатора, вытягивании слитка из кристаллизтора, выдержке его в установке в вертикальном положении До полного зат вердевания, кантовке в горизонтальное положение и извлечении из установки 3 .

Однако для того, чтобы незакристаллизовавшийся металл и оставшийся в головной части слитка шлак после кантовки не вытекали, слиток выдерживают в установке полунепрерывной разливки стали до полного затвердевания металла и шлака. Время выдержки при этом составляет значительную величину, например для слитка сечением 370-370 мм не менее 40мин, из-за чего снижается производительность УПНРС. Если кантовку слитка производить раньше, чем металл и шлак полностью затвердеет, то, вытекая из головной частей слитка, они понреждают и выводят из строя оборудование УПНРС, при этом значительно увеличивается головная обрезь.

Целью изобретения, является повышение производительности за счет ускорения выдачи слитков из установки.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему подвод металла в кристаллизатор под уровень, наведение шлакового покрытия толщиной ,0,020,04 длины кристаллизатора, вытягивание слитка из кристаллизатора, выдержку его в установке, кантовку в горизонтальное положение и извлечение из установки, после отливки 0,92-0,97 общей длины слитка на шлаковое покрытие засыпают слой силикат со держащего материала толщиной 0,003-0,006 длины кристаллизатора, а по окончании процесса разливки через О, 30-0 ,50 времени полного затвердевания слитка осуществляют повторную подачу на шлаковое покрытие силикатсодержащего .материала толщиной 0,02-0,05 длины кристаллизатора и после выдержки в течение 0,05-0,15 BpeNKBHH полного затвердевания слиток кантуют в горизонтальное положение.

Возгложность извлекать слиток из УПНРС через 0,35-0,65 времени полного затвердевания и складывать его в горизонтальном положении значительно сокращает паузы между разливками, что соответственно приводит к повышению производительности установок .

Прекращение подачи шлаковой смеси в момент отливки 92-97% длины слитка и засыпка на шлаковое покрытие в кристаллизаторе первой порции силикатсодержащего материала толщиной 0,003-0,006 длины кристаллизатора приводят к тому, что силикатсодержащий материал,, растворяясь в шлаке, снижает его основность до 0,5-0,6, вследствие чего к концу разливки на зеркале металла образуется слой легкоплавкого вязкого шлака, который по мере усадки кристализующегося металла опускается всле за мениском, сохраняя его в жидком состоянии.

Прекращение Подачи шлаковой смеси раньше, чем будет отлито 0,92 общей длины слитка, и засыпка первой порции -силикат со держащего материала толщиной 0,003-0,006 длины кристаллизатора приводят к тому, что к концу разливки на зеркале металла остается тонкое шлаковое покрытие, теплоизолирующая способность которого низка, или приводит к оголению зеркала металла. В обоих случаях образуется твердая металлическая корка, под которой в свою очередь образуется усадочная раковина. Прекращение подачи шлаковой смеси после отливки 0,97 общей длины слитка и засыпка первой порции силикатсодержащего материала толщиной 0,003-0,006 длины кристаллизатора не позволяют к концу разливки получить гомогенный шлак, так как из-за отсутствия тепла, вносимого жидкой сталью в кристаллизатор ,(и,следовательно, к мениску металла) , силикатсодержащий материал не успевает полностью прореагировать со шлаком и такой шлак застьшает. Под корочкой в дальнейшем образуется усадочная раковина.

Засыпка первого слоя силикатсодержащего материала толщиной менее 0,003 длины кристаллизатора не позволяет достигнуть необходимых физико-химических характеристик шлака, а именно основность шлака к концу разливки снижается незначительно и шлак не становится легкоплавким. Это приводит к образованию корки, под которой в дальнейшем образуется усадочная раковина.. Засыпка этого слоя силикатсодержащего Материала толщиной больше 0,006 длины кристаллизатора .приводит к переохлаждению шлака, вследствие чего сили-катсодержащий материал не успевает прореагировать со шлаком расплавом и такой шлак застывает. Под коркой образуется усадочная раковина.

Производимая после окончания разливки через 0,3-0,5 времени полного затвердевания слитка засыпка на легкоплавкий вязкий шлак второго сЛоя силикатсодержашего материала толщиной 0,02-0,05 длины кристаллизатора приводит после выдержки в течение 0,05-0,15 времени полного затвердевания слитка, к образованию; твердой шлаковой и металлической корок . К времени большая часть (80% металла уже закристаллизовалась, а оставшийся жидкий металл идет в основном на подпитку междендритных пустот в верхних горизонтах слитка. Образовавшиеся твердые шлаковая и металлическая корки препятствуют вытеканию этого металла из готовой части слитка при его кантовке в горизонтальное положение.

Засыпка второго слоя силикатсо. держащего материала раньше, чем через 0,3 времени полнохо затвердевания приводит к образованию твердой шлаковой и металлической корок, . под которыми находится значительное количество жидкого металла. При кантовке слитка в горизонтальное положение этот металл распределяется по его периметру неравномерно ив таком положении кристаллизуется. Вследствие этого значительно увеличивается готовая обрезь слитка. Засыпка второго слоя силикатсодержащего материала позже, чем через 0,5 времени полного затвердевания приводит к тому, что часть легкоплавкого шлака находящегося на поверхности незакристаллизовавшегося металла, идущего на подпитку междендритных пустот, проникает вглубь слитка.- Это в свою очередь также увличивает обрезь. Кроме того, увеличивается время выдержки слитка в кристиллизаторе и, следовательно, .уменьшается производительность ус-, тановки.

Если толщина второго слоя силикасодержащего материала меньше 0,02 длины кристаллизатора, то его охлаждающий эффект снижается, и при кантовке слитка в горизонтальное положение наблюдаются значительные подтеки жидкого шлака и металла. Засыпка более толстого, чем 0,5 длины кристаллизатора, слоя силикатсодержащего материала нецелесообразна, так как приводит к увеличению расхода этого материала, а также

загрязнению к повреждению оборудования УПНРС вследствие высыпания его излишков с головной части слитка при кантовке в горизонтальное положение.

Время выдержки слитка в машине после засыпки второго слоя силикатсодержащего материала толщиной 0,02-0,05 длины кристаллизатора, равное 0,05-0,15 времени полного

0 затвердевания, установлено экспериментально и полностью обеспечивает образование твердой шлаковой и металлической корок. Если после засыпки второго слоя силикатсодержащего материала скантовать слиток . в горизонтальное положение раньше, чем через 0,05 времени полного затвердевания, то еще не полностью затвердевший шлак и оставшийся металл вытекают из головной части слитка. Выдержка слитка в установке после засыпки второго слоя силик атсодержащего материала больше, чем 0,15 времени полного затвердевания нецелесообразна, так как сни5жается производительность УПНРС.

Пример. На вертикальной установке полунепрерывной разливки отливали электроды из стали 122Н4Л в кристаллизатор сечением

0 370-370 мм и длиной 1,2. Общая-дли- . на слитка составляла 13,0 м. Для защиты зеркала металла в кристаллизаторе использовали шлаковую смесь, вес. %: алюминиевый порошок 5; .силихокальций 20; силикатная глыба 20, марганцевая руда 25; флюоритовый концентрат 30. Образовавшийся из смеси шлак системы СаО - SiOg - имел основность 0, и толщину слоя 48 мм (0,04 длины кристаллизатора).. Рас- . ход смеси составил 1 кг/т металла. Металл в кристаллизатор подавали под уровень через удлиненный стакан. После отливки 92% общей длины слитка (12,0 м)подачу шлаковой смеси прекратили и на шлаковое покрытие засыпали вермикулит ( Si02) равномерным слоем толщиной 0,006 длины кристаллизатора (7 мм). После окончания разливки слиток выдержали в установке 0,5 от общего времени затвердевания (20 мин) и на шлак . засыпали слой вермикулита толщиной U, 05 длины кристаллизатора или 6р мм Затем через 6 мин (0,15 времени полного затвердевания) слиток скантовали в горизонтальное положение и извлекли из установки. В головной части слитка наблюдали твердый шлаковый корж. - V-образной формы. Подтеков жидкого металла и шлака не обнаружили.

П р и м е р 2. В аналогичных условиях отливали электроды сечением

180-500 мм и длиной 13,0 м. После отливки 97% длины (12,6 м) подачу шлаковой смеси в кристаллизатор прекратили и на шлак толщиной 25 мм засыпали слой кварцевого песка (97% SiO.2) толщиной 0,003 длины кристаллизатора, то есть -v 3,5 мм. После окончания разливки слиток выдержали в установке 0,3 от времени полного затвердевания или 4,0 мин. Затем засыпали на шлак слой кварцевого песка толщиной 0,02 длины кристаллизатора (25 мм). После выдержки в течение 40 сек или 0,03 от времениполного затвердевания, слиток скантовали в горизонтальное положение и выдали из удта-г новки. В головной части слитка наблюдали явления, аналогичные в примере 1. Подтеков жидкого металла и шлака не обнаружили.

Примерз. В аналогичных условиях отливали электроды сечением 180L500 мм и. длиной 13,0 м. После отливки 95% длины слитка (12,35 м) подачу шлаковой смеси в кристаллизатор прекратили и на шлаковое покрытие (толщиной 0,03 длины кристаллизатора 40 мм) засыпали слой кварцевого песка толщиной 0,004 длины кристаллизатора, то есть ,5 м После окончания разливки слиток выдержали в установке 0,4 от времени полного затвердевания или 5 мин, затем засыпали на шлак слой кварцевого песка толщиной 0,04 длины кристгшлизатора ( л.45 мм) , После . выдержки в течение 1 мин или от времени полного затвердеван В головной части слитка подтеков жикого -металла и шлака не обнаружили.

Технико-экономический эффект складывается за счет сокращения технологического цикла полунепрерывной разливки и повышения Г5)оизводительности процесса на .10%. Это позволяет разлить металл на установке полунепрерывной разливки стали на

10% больше, чем раньше. Годовой экономический эффект составит 50 тыс. руб.

Формула изобретения

, Способ отлийки слитков на вер- тикашьных установках полунепрерывной разливки, включающий подвод металла в кристаллизатор под уровень, наведение шлакового покрытия толщиной 0,02-0,04 длины кристаллизатора, вытягивание слитка из кристаллизатора, выдержку его в установке, кантовку в горизонтальное положение и извлечение из установки, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности путем ускорения выдачи слитков из установки, после отливки 0,92-0,97 общей длины слитка на шлаковое покрытие подают слой силикатсодержащего материала толщиной 0,003-0,006 длины кристаллизатора,

5 а по окончании процесса разливки через 0,30-0,50 времени полного затвердевания слитка осуществляют повторную подачу на шлаковое покрытие силикатсодержащего материала

Q толщиной 0,02-0,05 длины кристаллизатора и после выдержки в течение 0,5-0,15 времени полного затвердевания слиток кантуют в горизонтальное положение.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сталь, Металлургия, 1977, 10, с. 897-901..

2i СТруговщиков Д. Разливка стали. Металлурги3дат, 1956, с. 111.

3. Технологическая инструкция по разливке на УПНРС конструкционных, инструментальных, шарикоподшипниковых и нержавеющих сталей в кристаллизаторы круглого.и квадратного сечения. Завод Днепроспецуталь, 1974.