способ получения горизонтального слитка

Формула изобретения

Способ получения горизонтального слитка с отношением высоты к приведенному диаметру менее 1, включающий заливку металла, утепление зеркала металла слитка и последующее затвердевание и охлаждение слитка, отличающийся тем, что заливку металла производят в оснастку в виде термоса, которую составляют из массивного поддона, изложницы со стенками переменной теплопроводности, уменьшающейся снизу вверх, и футерованной теплоизоляционными плитами крышки, устанавливаемой на изложницу, обеспечивают направленную кристаллизацию металла и направленное охлаждение слитка со скоростью не более 15°С/ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии, а более конкретно к способу получения горизонтального слитка.

Известен способ получения слитка в размещенной на поддоне изложнице, включающий заполнение ее металлом, ввод охлаждающих металлических пластин и подачу утепляющего материала на зеркало металла. При этом металлические пластины вводят в изложницу после заполнения ее металлом перед подачей утепляющего материала на расстоянии от боковой поверхности слитка, равном 0,12-0,15 его высоты, верхний край пластин, образующий замкнутый прямоугольник, погружают ниже уровня зеркала металла в изложнице, а нижний край пластин на глубину, равную 0,5-0,7 высоты слитка [1].

Недостатком этого способа является установка металлических пластин после ее заполнения металлом, удаление пластин из слитка после его затвердевания, что приводит к снижению выхода годного металла и дополнительным затратам по подготовке слитка к прокатке. Режим охлаждения металла слитка после затвердевания металла не регламентируется.

Известен способ отливки короткого стального слитка квадратного сечения в литейную форму с боковым утеплением, установленную на поддоне, который вначале отливки слитка находится под углом к горизонту, а в конце заливки расплавленного металла перемещается в горизонтальное положение. Верх слитка засыпают теплоизоляционным материалом [2].

Недостаток способа - необходимость установки к стенкам изложницы теплоизоляционных материалов и создание механизмов перемещения поддона с литейной формой в горизонтальное положение. Режим охлаждения металла слитка после затвердевания металла не регламентируется, что приводит к снижению качества слитка и снижению выхода годного.

Известен способ изготовления толстых стальных листов из стали, содержащей 0,03-1,25% углерода, 0,01-0,5% кремния, 0,3-1,9% марганца, 0,004-0,04% титана, 0,002-0,006% азота, а также один, два и более элементов менее 0,06% алюминия, 1,5% меди, 5,0% никеля, 1% хрома и молибдена, 0,2% ниобия, 0,5% ванадия, 0,005% бора, остальное железо и неизбежные примеси, при котором отливают толстые листы, формируя характерные для литого состояния крупные зерна аустенита. Охлаждение после затвердевания в интервале температур от 900 до 600°С осуществляется со скоростью больше 2°С/с и меньше 60°С/с [3].

Недостатком этого способа является высокие скорости охлаждения поверхности слитка 2°С/с (120°С/мин) и меньше 60°С/с (3600°С/мин), что приводит к образованию трещин при охлаждении горизонтальных слитков толщиной более 200 мм. Все это приводит к снижению качества слитка и выхода годного.

Технический результат изобретения - получение качественного горизонтального слитка и повышение выхода годного при производстве толстого листа и плит из углеродистых и легированных сталей.

Технический результат достигается тем, что в способе получения горизонтального слитка с отношением высоты к приведенному диаметру менее 1, включающем заливку металла в изложницу, утепление зеркала металла слитка и последующее затвердевание и охлаждение слитка, заливку металла производят в специальную оснастку, представляющую собой термос, которую составляют из массивного поддона, изложницы со стенками переменной теплопроводности, уменьшающейся снизу вверх, и футерованной теплоизоляционными плитами крышки, устанавливаемой на изложницу, за счет чего обеспечивают направленную кристаллизацию металла и направленное охлаждение слитка со скоростью не более 15°С/ч.

Предлагаемый способ получения горизонтального слитка с отношением высоты к приведенному диаметру менее 1 предусматривает заливку металла в специальную оснастку, представляющую собой термос, состоящий из массивного поддона и изложницы со стенками переменной теплопроводности. Утепление зеркала металла производят с помощью крышки, футерованной теплоизоляционными плитами и устанавливаемой на изложницу, за счет чего обеспечивают направленную кристаллизацию металла, при которой осуществляют медленный, направленный отвод тепла. Около 85% тепла отводят через поддон и нижнюю часть изложницы, составляющую (0,3-0,5) ее высоты, а остальные 15% тепла отводят через верхнюю часть изложницы. Выполнение стенок изложницы с переменной теплопроводностью, уменьшающейся снизу вверх, и футеровка крышки теплоизоляционными плитами обеспечивают направленную кристаллизацию металла слитка и последующее направленное охлаждение металла со скоростью не более 15°С в час.

Направленное охлаждение металла слитка при скоростях не более 15°С/ч соответствует режимам термической обработки поковок при отжиге и противофлокенной обработке поковок из углеродистых и легированных сталей в термических печах, где обеспечивают скорость охлаждения металла менее 20°С/ч, что приводит к снятию термических и структурных напряжений и удалению водорода [4].

Заданную скорость охлаждения в предложенном способе обеспечивают подбором материалов стенок изложницы и конструкцией поддона, изложницы и крышки.

Предлагаемый способ получения горизонтального слитка реализуется следующим образом. Чугунный массивный поддон устанавливают горизонтально на подставки. На поддон устанавливают изложницу, стенки которой имеют переменную теплопроводность по высоте, при этом теплопроводность стенки на высоте, составляющей (0,3-0,5) от высоты изложницы от нижнего края, превышает теплопроводность стенки изложницы на высоте (0,5-0,7) от высоты изложницы от верхнего края. Таким выполнением стенок обеспечивают больший отвод тепла через поддон и нижнюю часть изложницы (около 85%), а остальное тепло отводят через верхнюю часть изложницы и футерованную теплоизоляционными плитами крышку. Неравномерным отводом тепла обеспечивают направленную кристаллизацию металла слитка и последующее направленное охлаждение металла со скоростью не более 15°С/ч.

Крышка, футерованная теплоизоляционными плитами, оснащена люками для подачи шлакообразующей и теплоизоляционной смеси. После сборки на крышку устанавливают горелки и нагревают оснастку. За час до отливки слитка снимают горелки и устанавливают в один из люков крышки устройство для подвода металла, закрывают футерованными заглушками остальные люки. Разливку стали производят из сталеразливочных ковшей емкостью до 360 тонн, оснащенных шиберными затворами. При наведении ковша на устройство подвода металла капли подтекающего металла из шиберного затвора падают на крышку. Разливку стали начинают полной струей. После наполнения металлом половины изложницы открывают дополнительные люки и производят присадку шлакообразующей и теплоизоляционной смесей. Время отливки слитков массой до 35 тонн составляет не более 6 минут.

После окончания отливки слитка с крышки снимают устройство подвода металла и закрывают люки футерованными заглушками. Затвердение слитка массой 35 тонн происходит в течение 9-11 часов. В процессе затвердевания металла можно открыть один из люков и щупом определить количество жидкой фазы. После окончания затвердевания металла слиток охлаждают на поддоне в изложнице, закрытой крышкой, до четырех суток при производстве марок сталей, склонных к образованию трещин и флокенов. При раздевании слитка после четырех суток выдержки температура верхней поверхности составляет 100-150°С. Огневую зачистку верхней поверхности слитка из сталей, склонных к образованию трещин, проводят сразу после его раздевания.

Предложенный способ получения горизонтального слитка позволяет получить слиток без трещин, с отсутствием водорода в структуре слитка, т.е. повысить его качество, а это, в свою очередь, ведет к повышению выхода годного.

Источники информации

1. Медовар Б.И., Троянский А.А., Костецкий Ю.В, Шукстульский Б.И., Саенко В.Я., Бешенцев А.В, Медовар Л.Б., Чепурной А.Д., Литвиненко А.В., Гриженко И.Н., Шатуров С.В. Способ получения слитка. Заявка №4609907/31-02, заявлено 29.11.88, МКИ 5 В 22 D 7/06 «Изобретения стран мира», бюл. №1, 1991 г.

2. SUMITOMO METAL IND LTD, KUNIO YASUMOTO, «Способ отливки короткого стального слитка квадратного сечения», Заявка №63-212042, от 05.09.88., Япония.

3. Син-Ниппон сэйтэцу К.К., Япония, Заявка 3-62501 от 26.09.91 г., «Способ изготовления толстых стальных листов, обладающих высокими характеристиками в литом состоянии».

4. Справочник «Металловедение и термическая обработка стали», ред. Бернштена М.Л., Рахштадта А.Г., том 2, стр.874-902.