SU1148698A1 - Способ непрерывной разливки металлов - Google Patents

Abstract

СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛОВ, включающий подачу металла в кристаллизатор, ввод в него расходуемой проволоки и наложение на нее колебаний ультразвуковой частоты, отличающийс  тем, что, с целью повьшени  качества слитка, проволоку подают в кристаллизатор под углом 10-30 к вертикальной плоскости циклически со скоростью 270-3,0 м/мин, при этом продолжительность цикла ввода проволоки в расплав составл ет 0,15-6 с с интерва- . лом времени между циклами равным ,46-1,36.10- t/d/j-12; где t - температура pacrinaBa, ®С; d - диаметр расходуемой проволоки , мм.

Description

Изобретение относитс  к металлургии , конкретнее к непрерьтной разливке стали и ее сплавов.

Известен способ ультразвуковой обработки непрерывно разливаемого металла, включающий возбуждение ультразвуковых колебаний в стенках кристаллизатора Ci

Недостатком известного способа  вл етс  его низка  эффективность ввиду рассе ни  ультразвуковой энергии как в месте акустическо1о контажта ультразвуковой колебательной системы со стенкой кристаллизатора-, так и в самом кристаллизаторе.

Известен способ ультразвуковой обработки непрерывно разливаемого металла, включающий погружение в расплав волноводного звена ультразвуковой колебательной системы 2.

Данный способ не обеспечивает требуемого качества непрерывнолитого металла из-за загр знени  обрабатываемого металла материалом волновода.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому  вл етс  способ непрерывной разливки металлов, включающий подачу металла в кристаллизатор, ввод в него расходуемой проволоки и наложение на нее колебаний ультразвуковой частоты СзЗ. ,

Однако известный способ не обеспечивает высокого качества непрерывного литого слитка, что и  вл етс  его оьновным недостатком.

Этот недостаток обусловлен тем, что рекомендуемые известным способом диаметр расходуемой проволоки (не более 5 мм), непрерьшность ее подачи и скорость подачи, в своем значении не превышающа  2,52 м/мин, в процессе непрер авной разливки металла не обеспечивают эффективной ультразвуковой обработки расплава,, так как п1юволока расплавл етс  в его верхнем слое, в то врем  как обработка расплава в его нижней части, а именно в районе фронта кристаллизации ,  вл етс  более рациональной с точки зрени  повышени  качества слитка .

Кроме того, врасплаве металла вокруг проволоки при ее подаче с посто нной скоростью из-за того, что ,ее торец находитс  посто нно на одном и том же фиксированном относительно верхнего торца кристаллизатора рассто нии, величина которого определ етс  скоростью подачи проволоки , ее диаметром и температурой расплава, образуетс  не захлопывающеес  облако, наличие которого преп тствует.распространению ультразвуковых колебаний по всему объему расплава, в результате чего эффективность ультразвукового воздей-стви  на кристаллизующийс  металл резко снижаетс .

Вследствие того что торец расходуемой проволоки в расплаве имеет посто нное расположение, в проволоке по ее длине устанавливаетс  определенный температурный градиент, наличие которого отрицательно сказываетс  на величине амплитуды колебаний , возбуждаемых в проволоке, что также приводит к снижению эффективности воздействи  ультразвуковых колебаний на расплав металла.

Цель изобретени  - повышение качества слитка.

Поставленна  цель достигаетс  тем что согласно способу непрерывной разливки металлов, включанщему подачу металла в кристаллизатор, ввод в него расходуемой проволоки и наложение на нее колебаний ультразвуковой частоты, проволоку подают в кристаллизатор под углом Ю-ЗО к вертикальной плоскости циклически со скоростью 270-,0 м/мин, при этом продолжительность цикла ввоДа проволоки в расплав составл егт 0,15-6 с с интервалом времени между циклами равным

,46-1,36-10-U/d/2-12,

где t - температура расплава, Cj

d - диаметр расходуемой проволоки , мм.

На чертеже представлено устройство дл  осуществлени  способа.

Способ осуществл етс  следующим образом.

Перед началом разливки металла на рабочей площадке машины непрерывного лить  заготовок (МНЛЗ) устанавливают устройство, обеспечивающее подачу расходуемой проволоки в расплав метала и возбуждение в ней, колебаний ультразвуковой частоты. Бунт расходуемой проволоки 1 располагают на вращающемс  барабане 2 поворотной в вертикальной плоскости рамы 3. После этого конец проволоки через механизм 4 циклической поДачи, правильный механизм 5, блок 6 управлени  и волноводно-излучающее звенр (в дальнейшем волновод) источника 7 ультразвуковых колебаний задают в полость 1фисталли затора 8 МНЛЗ, располага  его под некоторым углом (10-30°) относитель но от кристаллизатора. Затем в блок 6 управлени  ввод т данные о диаметре используемой проволоки, температу ре расплава, которую металл будет иметь в кристаллизаторе, времени и скорости подачи проволоки, обеспечивающих необходимое весовое соотношение объема вводимой в расплав проволоки с объемом расплава, заполн ющим кристаллизатор, и о -временном интервале между циклами подачи проволоки. .После чего: к МНЛЗ разливочньШ ковш и промежуточную емкость (промежуточный ковш) 9, включают бло 6 управлени  и источник 7, передающий посредством волновода проволоке 1 колебани  ультразвуковой частоты , о наличии которых в проволоке загоранием сигнальной лампочки сообщает блок управлени . Затем заполн ют промежуточную емкость 9 металле , подлежащим обработке и открьгоают ее стопор, в результате чего кристаллизатор 8 начинает заполн тьс  расплавом 10, а проволока 1 оплавл тьс . В момент времени, соответ ствующий заполнению кристаллизатора до определенного (максимально возможного ) уровн , включают механизмы правлени  5 и подачи 4 проволоки, качани  кристаллизатора и выт гивани  слитка, начина  тем самым ультразвуковую обработку расплава IB процессе его непрерывной разливки. Конец расходуемой проволоки 1, первым циклом ее подачи погруженный в расплав металла 10 на какую-то фиксированн то глубину, в течение времени , соответствующего интервалу до , второго цикла подачи проволоки, оплавл етс , воздейству  при этом на расплав колебани ми, которые он совершает, В момент времени, соответствуниций фактически полному оп-. лавлению конца проволоки, т,е, истечению времени интервала между циклами подачи проволоки-, блок 6 управлени  вьщает команду на механизм 4 подачи проволоки и он осуществл ет . ее очередной цикл подачи с одновременным устранением кривизны проволоки посредством правильного механизма 5, В процессе разливки металла в зависимости от изменени  температуры разливаемого металла и скорости выт гивани  слитка блок 6 управлени  осуществл ет корректировку скорости подачи, времени подачи и интервалов между циклаг и подачи проволоки . После окончани  разливки металла выключают механизм выт гивани  слитка и качани  кристаллизатора, подачи и правлени  проволоки, источник колебаний и блок управлени . Предлагаемый способ непрерывной разливки металла предусматривает использование расходуемой проволоки диаметром 8-14 мм, скорость ее подачи равную 270-3,О м/мин, продолжительйость цикла подачи проволоки и интервал между циклами ее подачи соответственно равные (0,15-6) (0,25-9,5) с. Ограничение диаметра расходуемой проволоки интервалом 8-14 мм обусловлено тем, что только при этих диаметрах проволоки.имеетс  возможность легко осуществл емого целенаправленного воздействи  на структуру получаемого слитка, т.е, возможность управлени  процессом непрерывной разливки металла без учета воздействи  на него колебани ми ультразвуковой частоты. Отклонение от указанного интервала диаметра расходуемой проволоки как в одну, так и в другую стороны, т,е, при использовании проволоки диаметром менее 8 мм или же более 14 мм, не позвол ет добитьс  требуемого в процессе разливки металла весового соотношени  объема вводимой в расплав проволоки и объ- , ема расплава, заполн ющего кристаллизатор , т.е. не позвол ет целенаправленно воздействовать на структуру и, следовательно, на качество получаемого слитка. Оптимальный днаметр расходуемой проволоки лежит в интервале 10-12 мм. Скорость.подачи расходуемой проволоки в расплав металла в значительной степени определ етс  дисшетром используемой проволоки. С увеличением диаметра расходуемой проволоки скорость ее подачи в расплав металла должна уменьшатьс , т.е. диаметр расходуемой проволоки и скорость ее подачи взаимосв заны между собой об ратно пропорциональной зависимостью Дл  проволоки диаметром 8-14 мм ско рость ее подачи в расплав металла находитс  в интервале 270-.3,0 м/мин Это обусловлено тем, что при скорос ти более 270 м/мин слиток, точнее стенка слитка, может быть проткнута проволокой вне кристаллизатора, поскольку она вводитс  в него под некоторым углом относительно его оси, а при скорости менее 3,0 м/мин на удаетс  обеспечить требуемого весового соотношени  объема вводимо в расплав проволоки и объема расплава , заполн ющего кристаллизатор. Оптимальна  скорость подачи проволо ки в расплав металла лежит в интервале 180-60 м/мин. Врем  подачи проволоки в расплав жидкого металла, т.е. продолжительность цикла ее -подачи, определ етс  не только ее диаметром и скоростью подачи, но и глубиной жидкой лунки по длине слитка. Поскольку глубина жидкой лунки слитка в процессе непрерывной разливки составл  ет 6-8 м, а проволока вводитс  в кристаллизатор под углом 1030 , то длина конца расходуемой проволоки, наход щегос  в расплаве , не должна превышать 4-5 м, поскольку в противном случае стенка слитка может быть проткнута проволокой вне кристаллизатора. Наибол цилесообразным представл етс  налич в жидком металле конца расходуемой проволоки, имеющего длину равную 1-4 м. Така  длина конца проволоки в расплаве металла при ее диаметре в 8-14 мм и скорости подачи равной 270-3,0 м/мин обеспечиваетс  временем ее подачи, соответствующим 0,15-6 с, которое с увеличением диаметра проволоки, и следовательно уменьшением скорости ее подачи, необходимо увеличивать в указанном интервале. Если врем  подачи проролокк будет менее 0,15 с, то длина конца проволоки, наход щегос  В жидком металле, будет составл ть менее 0,8-0,9 м, которой не достаточно дл  эффективного воздействи  ультразвуковыми колебани ми на объе расплава, наход щегос  в кристаллизаторе . Если же врем  подачи проволоки , т.е. продолжительность цикл ее подачи, будет составл ть §олее |Ь с, то становитс  возможным нарушение целос тности стенки слитка  не кристаллизатора. Оптимальна  продолжительность цикла подачи проволоки лежит в интервале 0,5гЗ с. Продолжительность интервала между циклами подачи проволоки в значительной степени определ етс  временем ее расплавлени  и дл  проволоки диаметром 8-14 мм и длине его конца, наход щегос  в расплаве, в 1-4 м, составл ет 0,25-9,5 с. Продолжительность указанного интервала, возрастающа  с увеличением диаметра используемой проволоки, определ етс  из эмпи- , рически выведенного и экспериментально подтвержденного выражени  f(23,46-1,36-10-21) i - 12, где С- временной интервал между циклами подачи проволоки, с; t - температура расплава, наход щегос  в кристаллизаторе, С; d - диаметр расходуемой проволоки , мм. Ограничение временного интервала между циклами подачи проволоки пределом в 0,25-9,5 с обусловлено тем, что при интервале менее 0,25 с стенка слитка может быть проткнута вне кристаллизатора, а при интервале более 9,5 с проволока будет оплавлена до такой степени, что ее торец выйдет из непосредственного контакта с расплавом металла, что крайне не желательно, так как ультразвукова  обработка расплава будет прервана. Оптимальна  продолжительность интервала между циклами подачи проволоки находитс  в пределах 1-6,5 с. П р и М е р. Предлагаемый способ непрерывной разливки металла с использованием расходуемой проволоки был опробован в услови х Донецкого металлургического завода на МНЛЗ с кристаллизатором 150x1200 мм. Эксперименты проводились на стали с содержанием углерода 1% при скорости выт гивани  слитка равной 1 м/мин. Источник ультразвуковых колебаний (преобразователь ПМС-1518А ) возбуждалс  от ультразвукового генератора УЗГ-2-10 и обеспечивал амплитуду колебаний на излучающем торце волновода и, следовательно, в расходуемой проволоке, равную 15 мк. При проведении экспериментов диаметр расходуемой проволоки из стали с содержанием углерода 1%, ск рость ее подачи, врем  подачи и вре м  между циклами подачи проволоки варьировали в интервалах более широких , нежели вышеуказанные, что позволило наиболее точно определить их граничные значени . Результаты проведенных экспериментов, т.е. результаты исследовани  образцов, выр занных из полученных слитков, представлены в таблице. Дл  сопоставлени  между собой предлагаемого и известного способов непрерывной разливки металла были проведены также эксперименты по разливке металла с применением режимов, рекомендуемых известньм способом. -Результаты этих экспериментов также представлены в таблице, Сопоставительный анализ известно го и предлагаемого способов непреры ной разливки металла с использованием расходуемой проволоки, проведенный на основе указанных результа тов, показывает значительные преиму щества последнего. Так, увеличение диаметра используемой проволоки до 8-14 мм и скоро ти ее подачи до 270-3,0 м/мин при условии цикличности подачи проврло988 ки позволило воздействовать ультразвуковыми колебани ми на расплав металла по всему его объему, в том числе и в районе кристаллизации, в то врем  как при известном способе ультразвуковой обработке подвергаетс  только верхн   часть расплава. Циклическа  же подача проволоки совместно с ее определенными диаметрами и скорост ми подачи позволила устранить эффекты, обуславливаиощиё образование облака вокруг конца проволоки в расплаве металла и снижение амплитуды колебаний возбуждаемых в проволоке, и за счет этого повысить эффективность ультразвукового воздействи  на расплав металла. Предлагаемый способ непрерывной разливки металла в сравнении с известным , позвол ет более эффективно обрабатывать кристаллизующийс  металл , что приводит к значительному расширению области равноосных кристаллов , резко уменьшить ликвидацию примесей в осевой зоне слитка, рассредоточить усадочную пористость, увеличить дисперсность дендритов и более чем в 2 раза микротвердость, т.е. значительно повысить качество непрерывно-литого слитка.

Предлагае0 ,15 0,25 мый

0,15 0,25 73 27 382 173 . 9,5

258

52 294

48 9,5 75 25 ,388 169 54 46 308 234 69 31 367 184

12 135 1

55 0,15 0,25 42 58 280 262

71 29 371

9,5

176

32

75 190

6,4 25 9,5 51 49 312 228

Claims (1)

1. СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛОВ, включающий подачу металла в кристаллизатор, ввод в него расходуемой проволоки и наложение на нее колебаний ультразвуковой частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения качества слитка, проволоку подают в кристаллизатор • под углом 10-30° к вертикальной плоскости циклически со скоростью 270-3,0 м/мин, при этом продолжительность цикла ввода проволоки в расплав составляет 0,15-6 с с интерва- . лом времени между циклами равным ir=/23,46-1,36dO-²t/d/₂-12;

   где t - температура расйлава, °C; d - диаметр расходуемой проволо-

   4·* □О < 1148698 ϊ