RU2388571C2

RU2388571C2 - Method of steel and alloy top casting

Info

Publication number: RU2388571C2
Application number: RU2008128608/02A
Authority: RU
Inventors: Валерий Иванович Чуманов (RU); Валерий Иванович Чуманов; Илья Валерьевич Чуманов (RU); Илья Валерьевич Чуманов; Дмитрий Александрович Пятыгин (RU); Дмитрий Александрович Пятыгин; Ирина Сергеевна Ковалева (RU); Ирина Сергеевна Ковалева
Priority date: 2008-07-14
Filing date: 2008-07-14
Publication date: 2010-05-10
Also published as: RU2008128608A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to foundry. Proposed method comprises steel casting through lightweight chamotte arranged at ingot mold bottom and representing a hollows tetrahedral truncated bottomless pyramid furnished with casting hole. Pyramid outer size equals inner part of lost head extension. Graphite-based antistick coating is applied onto pyramid inner surface, graphite-to-clay ration being as follows: graphite - 85%, clay - 15%.

EFFECT: higher quality and yield of suitable metal.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к разливке сталей и сплавов в изложницу сверху.The invention relates to the field of ferrous metallurgy, in particular to the casting of steels and alloys in a mold from above.

Известен способ разливки стали сверху, при котором первую порцию металла заливают в изложницу с интенсивностью 80-180 кг/с на высоту, равную 0,1-0,5 толщины ее днища, и выдерживают до образования 50-70% твердой фазы. Затем заливают сталь на высоту в 2,5-7 раз превышающую высоту первоначально залитой порции с интенсивностью 120-250 кг/с, после чего интенсивность заливки увеличивают в 1,5-3 раза (SU №854557, В22D 7/00, опубликовано 1981.08.15.). Недостатками способа являются увеличение продолжительности разливки; снижение пропускной способности участка разливки; ухудшение качества поверхности слитка и снижение качества слитка в целом, вызванные любыми отклонениями в интенсивности заливки той или иной порции металла.A known method of casting steel from above, in which the first portion of the metal is poured into the mold with an intensity of 80-180 kg / s to a height equal to 0.1-0.5 of the thickness of its bottom, and incubated until the formation of 50-70% of the solid phase. Then the steel is poured to a height of 2.5-7 times the height of the initially filled portion with an intensity of 120-250 kg / s, after which the pouring intensity is increased by 1.5-3 times (SU No. 854557, B22D 7/00, published 1981.08.08 .fifteen.). The disadvantages of the method are the increase in the duration of the casting; reduced throughput of the casting site; deterioration of the quality of the surface of the ingot and a decrease in the quality of the ingot as a whole, caused by any deviations in the intensity of pouring of one or another portion of the metal.

Известен способ разливки стали сверху, при котором внутреннюю поверхность изложницы покрывают смазкой, представляющей собой раствор битумного лака на уайт-спирите (Власов Н.Н., Корроль В.В., Радя B.C. Разливка черных металлов. Справочник. М.: Металлургия, 1987, 271 с.). Недостатками данного способа являются необходимость подогрева изложниц до температуры 80-100°С для качественного нанесения смазки и поддержание этой температуры до начала процесса разливки; интенсивное загрязнение продуктами горения рабочей площадки; ухудшение качества поверхности слитка и снижение качества слитка в целом.There is a method of casting steel from above, in which the inner surface of the mold is coated with a lubricant, which is a solution of bitumen varnish on white spirit (Vlasov NN, Korrol VV, Radya BC Casting of ferrous metals. Handbook. M: Metallurgy, 1987 , 271 p.). The disadvantages of this method are the need for heating the molds to a temperature of 80-100 ° C for high-quality lubrication and maintaining this temperature before the casting process; intense pollution by the combustion products of the site; deterioration of the surface quality of the ingot and a decrease in the quality of the ingot as a whole.

Известен способ разливки стали сверху, включающий размещение на поддоне перед началом подачи расплава в изложницу металлического насыпного материала в виде конуса, в качестве которого используют чугунную стружку насыпной массой 2,2-2,4 кг/дм³ в количестве 0,13-0,30% от массы отливаемого слитка (RU 2166403, B22D 7/00, опубликовано 2001.05.10). Недостатки способа заключаются в ухудшении качества поверхности слитка и снижении качества слитка за счет загрязнения продуктами насыпного материала.A known method of casting steel on top, including placing on a pallet before starting the melt supply into the mold a metal bulk material in the form of a cone, which is used as cast iron shavings with a bulk mass of 2.2-2.4 kg / dm ³ in an amount of 0.13-0, 30% by weight of the cast ingot (RU 2166403, B22D 7/00, published 2001.05.10). The disadvantages of the method are the deterioration of the surface quality of the ingot and the decrease in the quality of the ingot due to contamination with bulk products.

В качестве ближайшего аналога выбран способ разливки стали сверху, при котором устанавливают промежуточную воронку, имеющую каркас из листового железа с ножками и проушинами. Футеровку воронки выполняют двумя слоями из тех же масс, что и футеровку прибыльных надставок [Еднерал Ф.П. Электрометаллургия стали и ферросплавов. М.: Металлургия, 1977, 470 с.]. Недостатками способа являются: загрязнение металла экзогенными включениями вследствие размывания струей металла футеровки воронки; необходимость подогрева воронки докрасна и сохранение этой температуры до начала процесса разливки, что значительно усложняет технологический процесс; увеличение продолжительности разливки; некачественная поверхность слитка.As the closest analogue, the method of casting steel from above was selected, in which an intermediate funnel was installed having a sheet metal frame with legs and eyes. The lining of the funnel is carried out in two layers of the same masses as the lining of profitable extensions [Edneral F.P. Electrometallurgy of steel and ferroalloys. M .: Metallurgy, 1977, 470 pp.]. The disadvantages of the method are: metal contamination with exogenous inclusions due to erosion by the metal stream of the lining of the funnel; the need for heating the funnel is red-hot and maintaining this temperature until the start of the casting process, which greatly complicates the process; longer casting time; low-quality surface of the ingot.

Задачей изобретения являются улучшение качества поверхности слитка, предотвращение образования плен, заворотов, подкорковых пузырей, и как следствие, снижение затрат на зачистку металла за счет предотвращения попадания брызг металла на стенки изложницы.The objective of the invention is to improve the quality of the surface of the ingot, preventing the formation of captures, inversions, subcortical bubbles, and as a result, reducing the cost of stripping the metal by preventing metal from splashing onto the mold walls.

Указанная задача решается тем, что в способе разливки стали и сплава сверху, включающем размещение в изложнице промежуточного элемента с наклонными поверхностями, согласно изобретению в качестве промежуточного элемента в нижней части изложницы устанавливают экран из пеношамота в виде полой, не имеющей дна и оснащенной разливочным отверстием четырехгранной усеченной пирамиды, наружный размер которой равен внутренней части прибыльной надставки.This problem is solved by the fact that in the method of casting steel and alloy from above, including placing an intermediate element with inclined surfaces in the mold, according to the invention, a foam chamber in the form of a hollow, without bottom and equipped with a tetrahedral pouring hole is installed in the lower part of the mold a truncated pyramid whose outer size is equal to the inside of the profitable extension.

В предлагаемом способе на внутреннюю поверхность пирамиды наносят антипригарное покрытие, на основе графита с добавлением глины при следующем соотношении указанных компонентов: графит - 85%; глины - 15%.In the proposed method, a non-stick coating is applied to the inner surface of the pyramid, based on graphite with the addition of clay in the following ratio of these components: graphite - 85%; clay - 15%.

Размещение в нижней части изложницы экрана из пеношамота в виде полой четырехгранной усеченной пирамиды без дна с разливочным отверстием предотвращает попадание капель жидкого металла на стенки изложницы при разливке стали и их приваривание к внутренней поверхности изложницы, окисление и последующее вкрапление их в тело слитка, что исключает возникновение поверхностных дефектов.Placing a foam shield screen in the form of a hollow tetrahedral truncated pyramid without a bottom with a pouring hole in the lower part of the mold prevents the drops of molten metal from falling onto the walls of the mold during steel casting and their welding to the inner surface of the mold, their oxidation and their subsequent insertion into the body of the ingot, which eliminates the occurrence surface defects.

Для предотвращения пригара капель металла к внутренней поверхности экрана (пирамиды) и последующего отрыва образующейся корки внутреннюю поверхность покрывают антипригарным покрытием, представляющим собой смесь 85% графита и 15% глины. Капли металла, попадая на внутреннюю поверхность экрана (пирамиды), отскакивают от нее и падают в общий объем заливаемого в изложницу металла. Тем самым предотвращается пригар капель к внутренней стенке экрана, образование корки, последующее ее отделение под своим весом от стенки экрана и попадание в тело слитка.To prevent burning of metal droplets to the inner surface of the screen (pyramid) and subsequent tearing off of the resulting crust, the inner surface is coated with a non-stick coating, which is a mixture of 85% graphite and 15% clay. Drops of metal, falling on the inner surface of the screen (pyramids), bounce off of it and fall into the total volume of metal poured into the mold. This prevents the burning of drops to the inner wall of the screen, the formation of a crust, its subsequent separation under its weight from the wall of the screen and ingress into the body of the ingot.

Экран имеет наружный размер, равный внутренней части прибыльной надставки, и по окончании разливки служит дополнительной теплоизолирующей вставкой. Это позволяет увеличить выход годного путем более концентрированного сосредоточения усадочной раковины в прибыли и уменьшения усадочной пористости.The screen has an external size equal to the inside of the profitable extension, and at the end of casting serves as an additional insulating insert. This allows you to increase yield by a more concentrated concentration of the shrink shell in profit and reduce shrinkage porosity.

Сущность данного способа иллюстрируется чертежами, на которых представлена схема разливки с использованием промежуточного элемента - экрана в виде пирамиды: фиг.1 - в начальный момент разливки; фиг.2 - в процессе разливки; фиг.3 - в конце разливки. На фигурах обозначено: 1 - прибыльная надставка, 2 - изложница, 3 - экран в виде полой четырехгранной усеченной пирамиды, 4 - антипригарное покрытие, 5 - жидкий металл.The essence of this method is illustrated by drawings, on which a casting diagram is presented using an intermediate element - a screen in the form of a pyramid: Fig. 1 - at the initial moment of casting; figure 2 - in the process of casting; figure 3 - at the end of the casting. The figures indicate: 1 - a profitable extension, 2 - a mold, 3 - a screen in the form of a hollow tetrahedral truncated pyramid, 4 - non-stick coating, 5 - molten metal.

Пример конкретного осуществления. Сплав ЭП 772, выплавленный открытым способом, разливался в слитки массой 0,86 т. Перед началом разливки в нижнюю часть изложницы 2 установили экран 3 из пеношамота в виде полой четырехгранной усеченной пирамиды, не имеющей дна и оснащенной разливочным отверстием. Полость экрана предварительно покрыли антипригарным покрытием 4, представляющим собой смесь 85% графита и 15% глины, которое предотвращает пригар капель металла к внутренней поверхности экрана и предупреждает загрязнение ими тела слитка. После установки экрана на изложнице фиксируют прибыльную надставку 1. По окончании подготовительных операций к изложнице доставили сталеразливочный ковш и осуществили процесс разливки (фиг.1). Струя металла, проходя через разливочное отверстие пирамиды, ударялась о дно изложницы, а брызги, возникшие в результате удара, попадали на внутреннюю поверхность экрана, отскакивали от нее и падали в общий объем заливаемого в изложницу металла 5. Тем самым предотвращено попадание брызг металла на стенки изложницы, их приваривание и окисление. По мере заполнения изложницы экран поднимался вместе с уровнем металла (фиг.2). Разливку продолжали до тех пор, пока не произошло полное заполнение изложницы. По окончании процесса разливки экран занял верхнее положение (фиг.3) и послужил дополнительной теплоизолирующей вставкой.An example of a specific implementation. EP 772 alloy, smelted in an open way, was poured into ingots weighing 0.86 tons. Before casting, a foam screen 3 was installed in the bottom of the mold 2 in the form of a hollow tetrahedral truncated pyramid without a bottom and equipped with a pouring hole. The cavity of the screen was pre-coated with non-stick coating 4, which is a mixture of 85% graphite and 15% clay, which prevents the burning of metal droplets to the inner surface of the screen and prevents contamination of the body of the ingot. After installing the screen on the mold, the profitable extension 1 is fixed. At the end of the preparatory operations, the steel pouring ladle was delivered to the mold and the casting process was carried out (Fig. 1). A metal jet passing through the pouring hole of the pyramid hit the bottom of the mold, and splashes resulting from the impact fell on the inner surface of the screen, bounced off it and fell into the total volume of metal 5 poured into the mold. This prevented metal from splashing onto the walls molds, their welding and oxidation. As the mold was filled, the screen rose along with the metal level (Fig. 2). Casting was continued until the mold was completely filled. At the end of the casting process, the screen took an upper position (Fig. 3) and served as an additional heat-insulating insert.

Полученный таким способом слиток имел удовлетворительное качество поверхности без дефектов, зачистка поверхности слитка не требовалась. Внутренних дефектов слитка не обнаружено.The ingot obtained in this way had a satisfactory surface quality without defects; surface refinement of the ingot was not required. No internal defects of the ingot were detected.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет улучшить качество поверхности слитка, предотвратить попадание брызг металла на стенки изложницы, образование плен, заворотов, подкорковых пузырей, снизить затраты на зачистку металла и увеличить сквозной выход годного металла.Thus, the proposed method allows to improve the quality of the surface of the ingot, to prevent metal splashes on the walls of the mold, the formation of captures, inversions, subcortical bubbles, to reduce the cost of stripping the metal and increase the through yield of metal.

Промышленная применимость. Способ используют для разливки высоколегированной стали и сплавов с высокой себестоимостью, обеспечивая уменьшение потерь металла, связанных с процессами обдирки или зачистки слитков.Industrial applicability. The method is used for casting high alloy steel and high cost alloys, providing a reduction in metal losses associated with the processes of grinding or stripping of ingots.

Claims

1. A method for casting steel and alloys from above into a mold with a profitable extension, comprising placing an intermediate hollow tetrahedral element in the mold, characterized in that a screen in the form of a bottomless and equipped with a cast hole truncated pyramid with inclined surfaces, the outer size of which is equal to the inside of the profitable extension, while the non-stick coating is preliminarily applied to the inner surface of the pyramid graphite with the addition of clay in the following ratio of these components: graphite - 85%, clay - 15%.

2. The method according to claim 1, characterized in that the screen is made of foam.