Спосіб розливання сталі

Винахід відноситься до чорної металургії, а саме до способів розливання сталі. Широко відомий спосіб розливання сталі, що включає заливання металу у виливницю і наступн у його кристалізацію у виливок. Формування виливка супроводжується виборчою кристалізацією. Її наслідком є розвиток неоднорідності металу - ліквації хімічних елементів. Тому недоліком цього способу розливання є неоднорідність сталі, яка виникає в процесі кристалізації. Відомий спосіб зниження хімічної неоднорідності киплячої сталі (Повышение качества слитка кипящей стали. Дубров Н.Ф., Бак И.Н., Коновалов Г.Ф., Пастухов А.И. В сб. «Проблемы стального слитка», №5, М., «Металлургия» 1974 (Институт проблем литья АН УССР), с.402-404) шляхом продувки її у проміжній воронці газом, який подається знизу через спеціальні продувні пристрої. Поширеним продувним пристроєм є пориста фурма - вставка. Вадою способу є те, що він не запобігає розвитку ліквації, яка відбувається при кристалізації сталі у виливниці. Крім цього реалізація такого способу вимагає спеціального підведення газу до продувного пристрою. Найбільш близьким по технічній сутності є спосіб розливання, коли дно виливниці перед заповненням сталлю перекривають вогнетривким матеріалом (Ефимов В.А. Стальной слиток. (Разливка стали и формирование слитка) /Под ред. Акад. АН УССР Н.Н. Доброхотова. - М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1961, стр.263-270). Вогнетривкий матеріал може бути монолітним, пористим, чи їх комбінацією. Недоліком цього способу розливання є те, що він не запобігає розвитку кристалізаційної ліквації. Наслідком кристалізаційної ліквації є збільшення відходів сталі через хімічну неоднорідність. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу розливання сталі шляхом регламентованого початку часу перемішування сталі пузирями газу при кристалізації її у виливниці за рахунок чого досягається підвищення виходу придатного металу при розливанні сталі шляхом зменшення ліквації. Ця задача вирішується тим, що в способі розливання сталі дно виливниці попереднього перекривають вогнетривом, під яким розміщують речовину, яка виділяє газ при температурі розливання. Вогнетрив виконаний так, що він зберігає вогнетривкість протягом 0,5 ¸ 0,75 часу наповнення виливниці. Суттєвими ознаками, спільними із суттєвими ознаками найближчого аналога є те, що до початку розливання сталі на дні виливниці встановлюють вогнетрив. Нові ознаки ті, що під вогнетривом розміщують речовину, яка виділяє газ при температурі розливання. Вогнетрив виконують так, що він зберігає вогнетривкість протягом 0,5 ¸ 0,75 часу наповнення виливниці. Після закінчення 0,5 ¸ 0,74 часу заповнення виливниці вогнетрив руйнується й відкривається доступ сталі до речовини, що виділяє газ. Під впливом температури рідкої сталі починається виділення газу. Пузирі газу, що утворяться при цьому, перемішують сталь. У результаті перемішування хімічний склад сталі стає більш рівномірним. Підвищується хімічна однорідність верхньої частини виливка, що істотно впливає на величину відходів сталі. Приклад Сталь марки Ст3сп виплавляли в 160т кисневому конверторі. Продувку киснем зверху провадили через фурму з 5-ю дуттьовими отворами. Сталь розкислювали під час випуску в ківш. Для розкислювання застосовували 65% феромарганець, 75% феросиліцій і алюміній. Розливання здійснювали зверху в 8т виливниці. Перед початком розливання в дно виливниці установили пробку. Пробка мала оболонку, виконану пресуванням шамотної крихти, змішаної з мінеральним зв'язуючим. Під оболонкою розташовувалася суміш тирса і шамотної крихти, чи вапняку і шамотної крихти і т.д. Виділяння газу в першому випадку відбувається за реакцією: (C) + [O] ® {CO} де : (С)- вуглець, що міститься в тирсі; [O] - кисень, розчинений у шарі. Виділяння газу в другому випадку відбувається відповідно до реакції: CaCO3 ® CaO + {CO} Дисоціація вапняку протікає під впливом температури. Стійкість верхнього монолітного шару проти впливу рідкої сталі - його вогнетривкість, регулювали зміною його товщини при виготовленні. Момент руйн ування оболонки пробки контролювали візуально по поведінці металу у виливниці при її заповненні сталлю. Для того щоб виключити вплив на результат хімічного складу сталі і її температури, пробки з різною товщиною верхнього шару встановлювали у виливниці, які заливали сталлю з одного ковша. Виливки прокочували на стані -блюмінг. Після видалення головних обрізків із розкатів одержували заготівки. Результати проведення досвідних розливань представлені в таблиці. Величина обрізків у кожному досліді встановлювалася шляхом декількох разів до повного видалення слідів усадочної пористості. Пористість 0,5 бала в розкаті перерізом 300х320мм надалі цілком закочувалася в заготівках перерізом 80х80, 125х125 і 170х170мм. Таблиця Результати досвідних розливань № 1 Час початку виділяння газу від загального часу заповнення виливниці 0,35 Відходи металу по хімічній Аналіз мікроструктури головної неоднорідності і незадовільній частини виливка, бал структурі, % 9,9 1,0-1,5 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13* 14* 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 немає немає 8,6 7,5 6,4 6,5 6,4 6,5 6,6 6,7 7,9 8,1 8,0 9,1 8,7 0,5-1,0 0,5-1,0 0-0,5 0-0,5 0-0,5 0-0,5 0-0,5 0-0,5 0,5-1,0 1,5-2,0 1,5-2,0 1,5 1,5 Примітка. *- Досліди реалізовані за технологією найближчого аналогу. При проведенні досвідних плавок установлено два додаткових ефекти. Першим побічним позитивним ефектом є те, що пузирі газу, що перемішують сталь, залишаючись у головній частині виливка, сприяють більш ефективному закочуванню паз усадочної дірчастості в головній частині виливка. Другим - немає необхідності підводити до виливниці газ для продувки.