Спосіб одержування зливків

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к разливке стали в изложницы. Известен способ получения слитков кипящей стали, включающий размещение в компельной части поддона изложницы металлических частиц, отделяемых от ее полости металлическим экраном, и заливку стали сверху, причем в качестве размещаемых в компельной части металлических частиц используют гранулированный алюминий в количестве 0,03-0,08% от массы металла в компельной части (1). При разливке кипящей стали по известному способу происходит раскисление первой порции стали, что предупреждает ее вскипание и частично уменьшает заплески на стенки изложницы. Однако гранулированный алюминий в количестве 0,03-0,08% и тонкий металлический лист плохо защищают поддон от размывающего действия падакэщей струи рэзливаамаго металла и стенки изложницы от брызг. возникающих при ударе расплава о поддон Авторам известны способы разливки стали и устройства для их осуществления, г которых заливка стали в изложницы осуществляется путем деления потока расппава на несколько струй (3), либо путем дробление части жидкого металла на капли и последующего введения их в основной поток (4). Однако в обоих случаях необходимо применение специальных промежуточных устройств, значительно усложняющих технологию разливки стали. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ разливки стали сверху, выбранный г качестве прототипа, включающий защиту поддона кусковым металлическим металолом и последующую заливку стали в изложницу (2), В этом способе кусковый металлический материал размещается на поддоне перед разливкой в виде конуса определенной формы и размера, а заливка металла осуществляется обычной плотной струей. Недостатками прототипа являются: - при транспортировке подготовленных составов из цеха подготовки составов в разливочный пролет из-за толчков, вызываемых торможением и движением локомотива происходит разрушение конуса выполненного из кускового металлического материала, происходит выравнивание слоя кускового металлического материала по поверхности поддона и тем самым уменьшается толщина этого слоя в центральной части (месте ударения струи металла), что приводит к преждевременному разрушению центральной (осевой) зоны поддона и снижению его срока службы; - в процессе заливки стали под действием плотной струи расплава происходит размывание общей массы кускового металлического материала и вынос отдельных кусков в периферийные части поддона, что также снижает срок службы поддона; - необходимость формирования конуса из кускового металлического материала определенной формы и размеров усложняет подготовку составов под разливку. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа разливки стали сверху (2), в котором изменяют распределение кускового металлического материала, а именно распределяют его по поверхности поддона равномерно, а заливку стали в изложницу на 1/10-1/5 ее высоты осуществляют полой конусообразной струей, создаваемой путем дросселирования расплава в шиберном затворе, причем отношение площади проходного сечения между подвижной и неподвижной плитами шиберного затвора к проходному сечению стакана-коллектора составляет 0,1-0,25. Техническим результатом изобретения является уменьшение размывающего воздействия струи расплава на поддон, так как равномерно распределенный на поддоне кусковый металлический материал в процессе транспортировки не разрушается, не разрушается он также и под ударным воздействием струи расплава, так как полая конусообразная струя не осуществляет интенсивного ударного воздействия. Сопоставительный анализ заявляемого решения, аналогов и прототипа показывает, что в заявляемом способе заливка стали осуществляется полой конусообразной струей, создаваемой путем дросселирования расплава в шиберном затворе. Таким образом заявляемое техническое решение позволяет снизить давление струи мегалля на поддон. Эти отличительные признаки не выявлены в аналогах и прототипе. Следовательно, можно сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой и смежных областях позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "изобретательский уровень", так как заявляемое техническое решение явным образом не следует для специалиста из уровня техники. В процессе разливки транзитный поток жидкой стали отжимается к противоположной стенке канала разливочного стакана, отрывается от нее и, пройдя через канал подвижной плиты, ударяется о стенку какааколлектора. В канале имеет место отражение части потока от места удара в стороны, а также растекание его по периметру канала стакана-коллектора с закручиванием, что приводит к нарушению сплошности и компактности струи с последующей ее деформацией и возможным распадом. При больших значениях площади проходного отверстия между подвижной и неподвижной плитами шиберного затвора (отношение площади проходного сечения между подвижной и неподвижной плитами к проходному сечению стакана-коллектора составляет более 0,25) имеет место истечение жидкой стали плотной, компактной струей, соответствующей диаметру отверстия стакана-коллектора. При малых размерах проходного сечения между плитами (отношение площадей менее 0,25) поток отжимается к стенке стаканаколлектора, растекается по периметру канала и закручивается. Вытекающий поток образует при этих условиях полую конусную струю, смыкающуюся по периметру канала. В этом случае струя отклоняется от вертикали на угол не более 20°, что существенно уменьшает размывающее действие струи на поддон и не влияет на пленообразование. Дальнейшее уменьшение проходного сечения между плитами (отношение площадей менее 0,1) вызывает дробление струи и образование брызг, отклоняющихся при движении от вертикальной оси на угол 40° и более, что существенно снижает качество донной части слитка (пленообразование). Экспериментальным путем установлено, что кратковременное торможение струи (до наполнения 1/10 высоты изложницы) не обеспечивает надежной защиты поддона и не снижает пленообразования. Длительное торможение струи (до наполнения более 1 /5 высоты изложницы) увеличивает длительность разливки, что влечет за собой зарастание разливочного канала и вызывает необходимость прожигания его в конце разливки. Схема, поясняющая способ получения слитков, приведена на чертеже. На чертеже изображены: неподвижная плита 1 шиберного затвора, подвижная плита 2 шиберного затвора, стакан-коллектор 3, металлический расплав 4, изложница 5, поддон 6 и кусковой металлический материал 7. Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Перед началом разливки на поверхность поддона 6 равномерно укладывают кусковой металлический материал 7 и устанавливают изложницу 5. При разливке металлический расплав 4 последовательно проходит через отверстие неподвижной плиты 1 шиберного затвора, отверстие подвижной плиты 2 и отверстие стакана-коллектора 3. При определенных значениях проходного сечения между неподвижной плитой 1 и подвижной плитой 2 шиберного затвора поток расплава 4 отжимается к стенке стакана-коллектора 3, растекается по периметру канала стакана-коллектора 3 и закручивается. Вытекающий поток образует при этих условиях полуконусную струю, смыкающуюся по периметру. Эта струя подается в полость изложницы 5 и падает на поддон 6 с кусковым метал-лическим материалом. Получение раскрывающейся струи позволяет изменить условия взаимодействия металлического расплава с поддоном. Заявляемое техническое решение промышленно применимо, что подтверждается примером. Пример. Проводили разливку стали марки 10 кп по предлагаемому способу. Выплавку стали в конвертере осуществляли в соответствии с положениями действующей на заводе технологической инструкции (ТИ 235CTK-01-88). Для экспериментов использовали стандартные плиты и стаканы-коллекторы. Наполнение изложницы до 1/10-1/5 ее высоты осуществляли сокращенной приторможенной струей таким образом, чтобы струя металла, истекающая из стакана-коллектора, не попадала на стенки изложницы и при этом имела вид конуса (раструба). Длительность разливки плавки находилась в пределах 35-55 минут и в среднем составляла 45 минут. Время наполнения отдельных изложниц колебалось в пределах 35-55 минут и в среднем составляло - 45 минут-, Время наполнения отдельных изложниц колебалось в пределах от 1,5 до 3,5 минут и в среднем составляло 2,5 минуты. Основные технологические параметры опытных и сравнительных плавок приведены в табл. 1. Опытные плавки проводились в соответствии с предложенным способом получения слитков с использованием стаканов-коллекторов диаметром 50-70 мм и длиной 260 мм. Сравнительные плавки проводились по существующей на заводе технологии с использованием таких же стаканов-коллекторов. Изменение диаметра стакана-коллектора (отношения диаметра канала к его длине) практически не сказывается на процессе разливки. Исследования макроструктуры угловых темплетов слитков показали, что толщина здоровой корочки при разливке по предлагаемому способу составляет 8-13 мм, а по известной технологии 5-12 мм. В то же время на отдельных слитках сравнительных плавок отмечено наличие капилляров, соединяющих сотовые пузыри с поверхностью слитка. Как следует из таблицы, на плавках, разлитых по заявляемой технологии, количество слитков, приваренных к поддону, снизилось с 0,90% (на сравнительных плавках) до 0,30%, а брак 1 передела соответственно снизился: по плене - с 0,76% до 0,40%. и по рванине - с 0,59% до 0,30%.