способ утепления верхней части стального слитка

Формула изобретения

СПОСОБ УТЕПЛЕНИЯ ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ СТАЛЬНОГО СЛИТКА, включающий разливку стали в изложницу и ее затвердевание с использованием экзотермических смесей, теплоизолирующих материалов и крышки, отличающийся тем, что крышку изготавливают из теплоизолирующего материала и накрывают ею изложницу сразу после разливки стали без контакта крышки с расплавом, спустя 1/3 - 2/3 полного времени затвердевания слитка крышку приоткрывают, вводят на поверхность слитка компоненты изотермической смеси в определенном порядке и опять накрывают изложницу крышкой до полного затвердевания слитка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, конкретнее - к технологии разливки стали в слитки.

Известен способ утепления верхней части стального слитка за счет применения изложниц с футерованными прибыльными надставками или песчано-целлюлозными, каолиновыми и другими теплоизолирующими вставками у верхней части боковых граней.

Недостаток этого способа заключается в больших потерях тепла поверхностью контакта залитого металла с атмосферой. В результате головная обрезь при ковке или прокате слитков, отлитых с использованием этого метода, составляет 17% и более.

Известен также способ сокращения теплопотерь с указанной поверхности путем защиты ее теплоизолирующими или экзотермическими смесями либо брикетами при наполнении изложниц или сразу после него.

В сочетании с первым этот способ позволяет снижать головную обрезь слитков до 15% . Однако основное действие таких засыпок и брикетов (т.е. выделение ими тепла или ослабление его потерь сталью) происходит в первой трети периода затвердевания слитка, когда подпитка расплавом его кристаллизующихся зон еще не затруднена. К тому же времени, когда она затрудняется (т.е. ко второй половине затвердевания) экзотермическая смесь уже "сгорает", а теплоизолирующая засыпка прогревается до красного каления и начинает интенсивно терять тепло. Если в это время, например, подать вторую порцию экзотермической смеси, то ее эффективность будет мала из-за того, что передаче тепла к стали будут мешать материалы, заданные ранее.

К недостаткам самых эффективных экзотермических смесей с большой теплотворной способностью следует отнести пожаро- и взрывоопасность. Возгорание и взрывы происходят при хранении и транспортировке заранее приготовленных смесей в емкостях.

Наиболее близким к предлагаемому по назначению и сущности является способ сифонной разливки стали, принятый за прототип, согласно которому заполнение изложницы металлом ведут под слоем зольно-графитовой смеси, а спустя 0,1-0,3 продолжительности полного затвердевания слитка в изложницу подают экзотермическую смесь или брикет.

Недостатки этого способа состоят в том, что, во-первых, зольно-графитовая смесь мешает передаче тепла от экзотермической смеси или брикета к слитку, а во-вторых, это тепло подается все-таки преждевременно, т.е. во время второй половины периода затвердевания слитка, когда смесь уже "прогорит", тепло перестает поступать к слитку.

Целями предлагаемого способа являются дальнейшее повышение выхода годного металла (т.е. снижение потерь на головную обрезь при прокатке или ковке стальных слитков), а также исключение случаев взрывов или неконтролируемых возгораний экзотермических смесей.

Эти цели достигаются тем, что изложницу с прибыльной надставкой или теплоизоляционными вкладышами сразу по наполнении закрывают несоприкасающейся с жидкой сталью теплоизолирующей крышкой, которую спустя 1/3-2/3 полного времени затвердевания слитка приоткрывают, засыпают в изложницу компоненты экзотермической смеси и закрывают крышкой до конца затвердевания слитка.

На фиг.1 и 2 приведена схема осуществления предлагаемого способа.

Сразу по наполнении жидкой сталью 1 чугунной изложницы 2 с теплоизоляционными вкладышами 3 ее закрывают теплоизолирующей крышкой 4, которая может быть выполнена, например из каолина с тонкой металлической оболочкой (фиг. 1). Спустя 1/3-2/3 полного времени затвердевания слитка крышку 4 на короткое время (на 5-10 с) приоткрывают и в изложницу 1 засыпают компоненты 5 и 6 экзотермической смеси. Чаще всего сначала засыпают слой 5 того компонента (например, натриевой или калиевой селитры), который при нагревании разлагается с выделением кислорода, а затем слой 6 компонента (например, порошка ферросилиция), при взаимодействии которого с кислородом выделяется тепло. Засыпку компонентов 5 и 6 осуществляют из специального бункера с автоматическим управлением. Сразу после этого изложницу 2 снова накрывают крышкой 4 и выдерживают так до конца затвердевания слитка (фиг.2).

Благодаря тому, что первую часть (1/3-2/3) полного времени затвердевания слитка изложница 2 накрыта крышкой 4, теплопотери с поверхности стали 1 малы. С другой стороны, благодаря тому, что жидкая сталь 1 не соприкасается с крышкой 4, последняя в нужный момент легко открывается без повреждений и вновь закрывается. При этом поверхность стали 1 оказывается доступный для интенсивного подвода тепла, выделяющего в результате взаимодействия засыпанных компонентов 5 и 6 экзотермической смеси. Причем это тепло подается именно в тот промежуток времени, когда затрудняется эффективная подпитка расплавом кристаллизующихся зон слитка. Под действием этого тепла такая подпитка существенно улучшается, в результате чего вместо глубокой усадочной раковины в верхней части стального слитка образуется лишь мелкая лунка, характерная, например, для слитка электрошлакового переплава, а головная обрезь снижается до 10%.

Заявленный интервал времени присадки компонентов экзотермической смеси найден в результате многочисленных экспериментов и является оптимальным.

Из отлитых слитков готовили осевые продольные темплеты, по которым судили о глубине усадочных дефектов. Если присадка компонентов экзотермической смеси осуществляется ранее 1/3 времени полного затвердевания слитка, то к половине затвердевания выделение ее тепла в основном заканчивается, и подпитка расплавом кристаллизующихся зон слитка затрудняется. Если указанная присадка осуществляется позднее 2/3 времени полного затвердевания слитка, она запаздывает, т.е. ее тепло поступает уже после того, как часть усадочных пустот в слитке полностью сформировалась, и не может быть подпитана расплавом. Присадка внутри указанного временного интервала позволяет наиболее эффективно подпитывать кристаллизующиеся зоны слитка.

Благодаря тому, что компоненты экзотермической смеси засыпают в изложницу по отдельности, исключаются случаи возгораний и взрывов таких смесей в емкостях. Например, при разливке трансформаторной стали, содержащей 3% кремния, в листовые слитки массой 13,2 т сразу по наполнении металлом чугунной изложницы (с каолиновыми теплоизолирующими вкладышами) ее закрывают теплоизолирующей крышкой из каолиновых плит в тонкой стальной оболочке. Поскольку время полного затвердевания таких слитков составляет 150 мин, через 50-100 мин крышку приоткрывают и на поверхность стали засыпают сначала слой из 26 кг натриевой селитры, а сразу за ним - слой из 13 кг порошка 65% -ного ферросилиция. Немедленно после этого изложницу вновь закрывают крышкой и выдерживают закрытой до конца затвердевания слитка. Это позволяет вдвое (с 15 до 7%) сократить головную обрезь таких слитков при прокате слитков на слябы.

Таким образом, отличительные особенности предложенного способа дают новый технико-экономический эффект.