Способ получения слитков
Патент 1497860
Авторы
Классы МПК
Способ получения слитков
Реферат
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам получения крупных слитков. Цель изобретения - улучшение качества металла в слитках ответственного назначения путем удаления оксидных включений и повышения выхода годного. В способе получения слитков, включающем предварительный нагрев изложницы, установку на поддоне изложницы с прибыльной надставкой и заливку стали, предварительный нагрев поддона, изложницы и прибыльной надставки ведут соответственно до 200-600oC, 150-500oС, 100-300oC, причем поддон нагревают по сравнению с изложницей выше на 50-100oC, а прибыльную надставку - ниже на 50-200oC.
Изобретение относится к способам получения крупных слитков ответственного назначения, конкретно кузнечных слитков для энергомашиностроения. Цель изобретения улучшение качества металла в слитках ответственного назначения путем удаления оксидных включений и увеличение выхода годного. Способ получения слитков включает в себя предварительный нагрев изложницы, установку на поддоне изложницы с прибыльной надставкой и заливку стали, при этом предварительный нагрев поддона, изложницы и прибыльной надставки ведут соответственно до 200-600oC, 150-500oC, 100-300oC, причем поддон нагревают по сравнению с изложницей выше на 50-100oC, а прибыльную надставку ниже на 50-200oC. Предварительный подогрев литейной оснастки до указанных температур приводит к снижению температурного градиента по сечению слитка. Соответствующее изменение теплофизических условий кристаллизации приводит к снижению интенсивности образования глиноземистых включений при окислении остаточного алюминия. Поскольку реакция образования оксидов алюминия является экзотермической, то более длительное по сравнению с прототипом сохранение во времени высоких температур металла способствует торможению процессов восстановления слабых окислов во включениях алюминием. Благодаря этому высокоглиноземистые включения в небольшом количестве наблюдаются только в осевой части слитка наряду с кварцевыми стеклами и алюмосиликатами. На середине радиуса слитка, т. е. в зоне повышенной ликвации примесей основную часть оксидных включений составляют не склонные к образованию скоплений кварцевые стекла и алюмосиликаты. Таким образом, изменение в сравнении с прототипом условий кристаллизации слитка предотвращает образование скоплений высокоглиноземистых включений, вызывающих появление зон дефектов в металле поковки. При установке нагретого, например, до 500oC поддона, первые 1,5-2 ч после заливки придонные объемы жидкой стали не расходуют тепло непосредственно на прогревание поддона (аккумуляцию) и сохраняют все это время достаточно низкую вязкость, чтобы неметаллические и шлаковые включения не были зафиксированы в нижней части, а могли всплыть на верхние горизонты и в прибыль. Осуществление предложенного способа позволяет резко снизить загрязненность нижней части слитка неметаллическими включениями, что повышает выход годного за счет уменьшения массы обрези. Снижение градиента температур по сечению слитка ослабляет интенсивность фильтрационного массопереноса ликвирующих примесей в двухфазной зоне и скорость гравитационного потока вдоль фронта затвердевания. Это позволяет снизить поступление ликватов в нижнюю часть слитка и уменьшить там образование неметаллических включений. Одновременно с этим улучшается условие для удаления образующихся включений. При нагреве поддона ниже 200oC, изложницы ниже 150oC и прибыльной надставки ниже 100oC высокий температурный градиент по сечению слитка не позволяет обеспечить достижение цели изобретения, т.е. ликвидировать скопление оксидных включений и повысить выход годного. Нагрев поддона, изложницы и прибыльной надставки выше 600, 500 и 300oC соответственно нерационален, поскольку не обеспечивает дальнейшего повышения качества металла и значительно снижает производительность процесса производства слитков, увеличивает расход энергоресурсов. При разнице температур поддона и изложницы менее 50oC происходит относительное ускорение затвердевания донной части слитка по сравнению с его центральными объемами. Соответствующий этому поворот фронта кристаллизации и повышение вязкости металла приводят к увеличению количества ликватов в нижней части слитка, что требует в последующем увеличения массы обрези и снижает выход годного. При разнице температур более 100oC ухудшаются условия для направленной кристаллизации слитка, что резко увеличивает вероятность появления усадочных рыхлот и пористости в объеме слитка. Температура предварительного подогрева прибыльной надставки должна быть на 50-200oC ниже температуры изложницы. При разнице температур менее 50oC отсутствует заметное улучшение качества слитка, а при разнице более 200oC снижается эффективность работы прибыльной части слитка, что приводит к ухудшению его качества: увеличивает усадочную раковину, что снижает выход годного, а также способствует загрязнению слитка включениями. П р и м е р. Сравнение эффективности предлагаемого способа с известными проводили, исследуя качество 34,5-тонных слитков стали Р2МА, выплавленной в кислой мартеновской печи. Химический состав стали поддерживали в следующих пределах, мас. углерод 0,26-0,29; марганец 0,30-0,60; кремний 0,35-0,50, хром 1,50-1,80; молибден 0,90-1,05 ванадий 0,22-0,32, никель менее 0,40; медь менее 0, 20; сера менее 0,025, фосфор менее 0,0025. Металл предварительно раскисляли в печи силикомарганцем и ферросилицием. Перед разливкой стали литейную оснастку предварительно нагревали газовыми горелками. Температуру поддона, изложницы и прибыльной надставки замеряли контактной термопарой. После заливки в литейную оснастку и получения слитков производили отрезку их прибыльной и донной части до здорового металла. Затем слитки подвергали ковке. Полученные заготовки после механической обработки проходили ультразвуковой контроль, по результатам которого судили о наличии или отсутствии в стали скоплений оксидных включений. Природа этих скоплений, т.е. тот факт, что они представляют собой высокоглиноземистые включения, была установлена специально проведенным исследованием с помощью металлографического, электролитического и микрорентгеноспектрального методов анализа образцов, вырезанных из специальных темплетов. Использование предлагаемого способа получения слитков позволяет по сравнению с известным ликвидировать скопления оксидных включений и существенно повысить выход годного.
Формула изобретения
Способ получения слитков, преимущественно крупных, включающий предварительный нагрев изложницы, установку на поддоне изложницы с прибыльной надставкой и заливку стали, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества металла в слитках ответственного назначения путем удаления оксидных включений и увеличения выхода годного, предварительный нагрев поддона, изложницы и прибыльной надставки ведут соответственно до 200 600oС, 150 - 500oС, 100 300oС, причем поддон нагревают по сравнению с изложницей выше на 50 100oС, а прибыльную надставку ниже на 50 - 200oС.