Патент на изобретение №2343041

(54) СПОСОБ ОБОГРЕВА И ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ КРИСТАЛЛИЗУЮЩЕГОСЯ СЛИТКА ПРИ РАЗЛИВКЕ В ИЗЛОЖНИЦУ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области металлургической промышленности. Способ включает заполнение металлом изложницы и прибыльной надставки, добавление шлаковой смеси на поверхность жидкого металла, плавление шлаковой смеси и расходуемого электрода, сходного по составу с разливаемым металлом. Электрод погружают в шлак на 0,5 см и расплавляют его конец лучом лазера, направленным на боковую поверхность электрода в месте его контакта со шлаком. Излучению лазера придают возвратно-поступательное движение по линии контакта. Достигается увеличение выхода годного металла при его разливке в изложницу.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при разливке стали, сплавов и чистых металлов в изложницы.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому изобретению является способ обогрева и теплоизоляции верхней части кристаллизующегося слитка при разливке в изложницу (электрошлаковая подпитка) (Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев A.M. Общая металлургия. – М.: Металлургия, 1998. – С.543).

Способ заключается в заполнении металлом из ковша изложницы и прибыльной надставки, затем верхнюю часть слитка покрывают шлаком, в который погружают электрод того же химического состава, что и отливаемый слиток. Электрод подключают к трансформатору или выпрямителю. При прохождении электрического тока температура шлака повышается до 2000°С, электрод плавится, и капли расплавленного металла опускаются через слой шлака в жидкий металл прибыльной части слитка, уменьшая усадочную раковину и увеличивая выход годного на 15% и более.

К недостаткам указанного способа следует отнести нестабильность процесса переплава электрода, связанную с положением торца электрода в шлаке. При недостаточном заглублении между электродом и шлаком возникают электрические дуги, что приводит к увеличению окисленности металла и количества неметаллических включений. Если электрод сильно погружен в шлак, то дуги возникают между электродом и металлом, что приводит к браку по макроструктуре слитка. Кроме того, использование трансформаторов или выпрямителей увеличивает себестоимость отливаемых слитков.

Задачей изобретения является снижение себестоимости и увеличение выхода годного металла при разливке в изложницу.

Поставленный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе обогрева и теплоизоляции верхней части кристаллизующегося слитка, включающем заполнение металлом из ковша изложницы и прибыльной надставки, подачу шлаковой смеси на поверхность жидкого металла, расплавление шлаковой смеси и расходуемого электрода того же химического состава, что и разливаемый металл, причем электрод погружают в шлак на 0,5 см и расплавляют конец электрода лучом лазера, направленного на боковую поверхность электрода в месте его контакта со шлаком, при этом лучу придают возвратно-поступательное движение по линии контакта.

Изобретение обладает новизной, что следует из сравнения с прототипом, изобретательским уровнем, так как явно не следует из существующего уровня техники, практически осуществимо при разливке металла в изложницу.

Способ обогрева и теплоизоляции верхней части кристаллизующегося слитка осуществляется следующим образом.

Жидкий металл из ковша подают в изложницу. После заполнения изложницы и прибыльной надставки металлом, на его поверхность добавляют шлаковую смесь и расплавляют ее излучением оптического квантового генератора большой плотности энергии – лазера (Физическая энциклопедия. – М.: Советская энциклопедия, 1990, том 2. – С.549). После расплавления шлаковой смеси и наведения жидкого шлака в него на глубину, равную 0,5 см, погружают торец переплавляемого электрода того же химического состава, что и разливаемая сталь. Погружение торца электрода в шлак на глубину 0,5 см обеспечивает хороший прогрев шлака и торца электрода, высокую скорость плавления электрода и заполнения усадочной раковины. Увеличение глубины погружения электрода более чем на 0,5 см приведет к уменьшению скорости нагрева и плавления торца электрода, так как шлак является теплоизоляционным материалом и препятствует проникновению тепла лазерного луча к электроду. При интенсивной отдаче тепла с поверхности изложницы скорость плавления электрода может не обеспечить подпитку металла слитка для устранения усадочной раковины, что приведет к снижению выхода годного металла. Уменьшение глубины погружения торца электрода в шлак менее 0,5 см приведет к разрыву контакта и образованию воздушного зазора между торцом расходуемого электрода и шлаком, ухудшению условий нагрева электрода и шлака, уменьшению скорости подпитки слитка и, как следствие, к снижению выхода годного металла. Далее для расплавления торца электрода излучение оптического квантового генератора направляют на его боковую поверхность в месте контакта со шлаком. При этом лазерному лучу придают возвратно-поступательное движение по линии контакта электрода и шлака за счет того, что все детали лазера помещены в жесткий корпус, который через редуктор соединен с электроприводом перемещения корпуса лазера. При включении привода корпус лазера совершает возвратно-поступательное движение, что приводит к перемещению луча лазера. Это обеспечивает плавление торца электрода в верхнем слое шлака. Капли расплавленного металла опускаются через слой шлака в жидкий металл прибыльной части слитка, компенсируя тем самым усадку металла в слитке, предотвращая образование усадочной раковины и увеличивая выход годного металла в слитке.

Формула изобретения

Способ обогрева и теплоизоляции верхней части кристаллизующегося слитка, включающий заполнение металлом из ковша изложницы и прибыльной надставки, подачу шлаковой смеси на поверхность жидкого металла, расплавление шлаковой смеси и расходуемого электрода того же химического состава, что и разливаемый металл, отличающийся тем, что электрод погружают в шлак на 0,5 см и расплавляют конец электрода лучом лазера, направленного на боковую поверхность электрода в месте его контакта со шлаком, при этом лучу придают возвратно-поступательное движение по линии контакта.