SU1570844A1

SU1570844A1 - Способ обработки затвердевающего слитка

Info

Publication number: SU1570844A1
Application number: SU884395736A
Authority: SU
Inventors: Алексей Николаевич Смирнов; Юрий Владиславович Петтик; Марк Лазаревич Плеплер; Владимир Петрович Следнев; Юрий Борисович Бычков; Виталий Лаврентьевич Пилюшенко; Борис Петрович Крикунов; Виталий Зиновьевич Болотинский; Дмитрий Владимирович Карсперский; Татьяна Андреевна Черешня; Юрий Петрович Гамарник
Original assignee: Донецкий политехнический институт; Донецкий металлургический завод им.В.И.Ленина
Priority date: 1988-03-22
Filing date: 1988-03-22
Publication date: 1990-06-15

Abstract

Изобретение относитс к металлургии и может быть использовано в производстве стальных слитков. Цель изобретени - повышение качества слитка и улучшение условий техники безопасности. Способ включает заливку металла в изложницу и обработку его вибрацией в процессе затвердевани . При этом обработку ведут в две стадии. На первой стадии вибрацию осуществл ют с амплитудой, равной (0,7-0,8)^.S°^,5.H^-1 мм, где S - средн площадь поперечного сечени слитка, мм²

H - высота налива металла в изложницу, мм. Процесс обработки начинают по истечении 0,04-0,05 и заканчивают по истечении 0,25-0,30 времени полной кристаллизации слитка. На второй стадии обработку ведут с амплитудой вибрации, уменьшенной до 0,2-0,3 от первоначальной величины, и заканчивают обработку по истечении не более 0,35-0,40 времени полной кристаллизации слитка. Способ обеспечивает снижение головной обрези в среднем на 1,5-1,8% и уменьшение брака при прокатке на 0,35-0,40%.

Description

Изобретение относитс к металлургии и может быть использовано в производстве стальных слитков.

Цель изобретени - повышение качества слитка и улучшение условий техники безопасности .

Способ включает заливку металла в изложницу и обработку его вибрацией в процессе затвердев ани . При этом обработку вибрацией ведут в две стадии: на первой стадии вибрацию осуществл ют с амплитудой, равной (0,7-0,8) S0 5-Н 1 (мм), где S - средн площадь поперечного сечени (мм2); Н - высота налива металла в изложницу (мм); обработку начинают по истечении 0,0.4-0,05 и заканчивают по истечении 0,25- 0,30 времени полной кристаллизации слитка, затем осуществл ют обработку на второй стадии с амплитудой вибрации, уменьшенной до

0,2-0,3 от первоначальной величины, и заканчивают обработку по истечении не более 0,35-0,4 времени полной кристаллизации слитка.

Начало вибрационного воздействи ранее 0,040 времени полной кристаллизации нецелесообразно, так как при этом возможны прорывы металла на стыке прибыльна надставка - изложница и изложница - поддон, а Б дальнейшем - сдвиг прибыльной надставки относительно изложницы. При этом резко снижаютс услови техники безо пасности и понижаетс выход годного Начало вибрационного воздействи позднее 0,050 времени полной кристаллизации ухудшает качество слитка за счет ухудшени его однородности, так как в этом случае в слитке образуетс переходна зона столбчатых кристаллов, на границе которой (соотOi

KJ

оо

ьЈъ -U

ветствующей началу вибрации) формируетс область повышенной ликвации.

Виброобработку осуществл ют в течение до 0,25-0,30 времени полной кристаллизации с амплитудой, равной (0,7-0,8) X XS0 5 1 мм. При этом в период формировани столбчатых кристаллов обеспечиваетс интенсивное перемешивание расплава, которое разрушает термогравитационные потоки . Вибрационное воздействие обеспечивает формирование локальных турбулентных областей расплава (вихрей). При этом происходит не только разрушение столбчатых кристаллов, обломки которых служат дополнительными центрами кристаллизации , но и подпитка двухфазной области жидким расплавом. Это приводит к измельчению зерна и повышению плотности слитка. Скорость кристаллизации возрастет, благодар чему зональн ликваци серы и фосфора заметно снижаетс . Ликвационные полосы отсутствуют. Качество металла по всей высоте слитка улучшаетс .

Оптимальна амплитуда колебаний составл ет (0,7-0,8) S0-5 Н мм, где S - средн площадь сечени слитка; Н - высота налива металла в изложницу. При этом обеспечиваетс формирование локальных вихрей расплава, достаточных дл разрушени столбчатых кристаллов. Уменьшение амплитуды колебаний менее OJS0 5- - 1 мм нецелесообразно , так как возмущающего воздействи оказываетс недостаточно дл формировани локальной турбулентности, необходимой интенсивности, что снижает однородность слитка, увеличивает размеры зерна , а также ухудшает подавление внеосевой ликвации. Увеличение амплитуды колебаний свыше 0,8S° 5 Н мм нецелесообразно, так как при этом ухудшаетс качество слитка, что св зано с разрушением твердой фазы и по влением гор чих трещин. Чрезмерное увеличение амплитуды колебаний ухудшает также услови техники безопасности, так как снижаетс устойчивость изложницы, что может привести к ее опрокидыванию.

Вибрационное воздействие с амплитудой (0,7-0,8) S u 5 мм заканчивают по истечении 0,25-0,30 времени полной кристаллизации . Уменьшение длительности виброобработки с начальной амплитудой менее 0,25 времени полной кристаллизации нецелесообразно , так как при этом снизитс однородность слитка и повыситс внеосева ликваци . Увеличение длительности вибрационного воздействи с первой начальной амплитудой свыше 0,30 времени полной кристаллизации ухудшает качество слитка за счет повышени пористости его внутренней зоны, так как на заключительном этапе кристаллизации в услови х виброобработки формируетс весьма в зка жидкотверда фаза, в которой при интенсивном воздействии по вл ютс пустоты, которые не всегда заполн ютс расплавом. По истечении 0,25-0,30 времени полной кристаллизации обработку ведут с амплитудой колебаний, составл ющей 0,2-0,3 первоначальной амплитуды колебаний . при этом достигаетс уплотнение формирующейс кристаллической структуры, с одной стороны, и эффективное сн тие внутренних напр жений в твердой фазе слитка, с другой стороны, что преп тствует по влению внутренних трещин. Увеличение амплитуды колебаний свыше 0,3 первоначальной нецелесообразно, так как ухудшает качество слитка за счет формировани пористости в его осевой зоне. Уменьшение амплитуды колебаний менее 0,2 первоначальной амплитуды колебаний нецелесообразно, так как при этом снижаетс эффективность сн ти внутренних (усадочных) напр жений в твердой фазе слитка, что ухудшает его качество за счет гор чих трещин. Кроме того,

Q увеличиваютс размер зерна и пористость в осевой зоне слитка.

Виброобработку целесообразно заканчивать по истечении 0,35-0,40 времени полной кристаллизации, так как дальнейша обработка не оказывает сущо нного воз5 действи на жидкотвердую фазу. По вление действи вибрации обуславливает повышение неоднородности, рыхлости и пористости в тех объемах слитка, которые затвердевают в последнюю очередь. Таким образом, вибрационное воздействие в этом случае

0 ухудшает качество слитка и увеличивает энергозатраты. Окончание виброобработки ранее 0,35 времени полной кристаллизации нецелесообразно, так как при этом уменьшитс качество слитка за счет недостаточного сн ти внутренних напр жений в твердой

5 фазе, вызывающих гор чие трещины. Кроме того, уменьшитс однородность слитка в зоне равноосных кристаллов. Продолжение виброобработки после 0,40 времени полной кристаллизации приводит к разрушению

0 сформировавшегос каркаса слитка, повышаетс рыхлость и пористость в верхних сло х слитка.

Оптимальна частота низкочастотного вибрационного воздействи составл ет 10- 15 Гц и зависит от целого р да технологи5 ческих параметров, например массы и геометрии слитка, марки стали и пр. При этом следует учитывать, что наиболее оптимальные значени частоты воздействи с точки зрени турбулизации расплава, разрушени кристаллов и сн ти внутренних напр жений неадекватны.

Новым в предполагаемом решении вл етс то, что вибрационное воздействие начинают по истечении 0,040-0,050 времени полной кристаллизации с амплитудой равной

5 (0,7-0,8) S° 5-H мм, после чего виброобработку ведут с амплитудой колебаний, составл ющей 0,2-0,3 первоначальной амплитуды колебаний, причем виброобработку заканчивают не позднее 0,35-0,40 времени полной кристаллизации.

Пример. Обрабатывали слитки массой 5,7 т из стали 20 и стали 35ХГСА. Высота прибыльной надставки слитка 480 мм, высота тела слитка без прибыли - 960 мм. Размеры слитка внизу - 518X598 мм, вверху - 660X730 мм. Высота налива металла в изложницу - 2340 мм, среднее сечение слитка мм. Длительность затвердевани слитков составл ла 2 ч. 20 мин. В состав оборудовани дл виброобработки входили: преобразователь частоты ПЧ-4-200-94 дл плавного безступенчатого регулировани частоты вращени ; вибраторы ИВ-90 с регулируемым дисбалансом дл создани механических колебаний, пульт управлени дл управлени и контрол режимов вибрации. Дл определени амплитуд колебаний использовали виброметр ВИП-2. Вибраторы жестко крепили при помощи струбцин к 6-ти местному поддону, на который устанавливали изложницы дл сифонной разливки стали.

Вибрационную обработку начинали в интервале от 0,020 времени полной кристаллизации (соответствует 2,8 мин) до 0,100 от времени полной кристаллизации (соответствует 14 мин) и заканчивали по истечении 0,100 (14 мин) - 0,500 (70 мин) времени полной кристаллизации с амплитудой от 0,30-S° 5H- до 1,00 SVhT (что соответствует в абсолютных значени х интервалу 0,187-0,214 мм). После этого виброобработку вели с амплитудами от 0,10 до 0,50 от первоначальной величины, что составл ло от 0,008 мм до 0,134 м; виброобработку заканчивали по истечении 0,200-0,800 времени полной кристаллизации, что составл ло от 28 до 112 мин. Величину амплитуды измен ли путем увеличени или уменьшени числа одновременно работающих вибраторов и за счет изменени величины дисбалансов вибраторов, а также за счет изменени числа оборотов двигателей вибраторов при из0

5

0

5

0

5

0

менении частоты питающего тока при помощи преобразовател частоты.

При контроле качества металла пробы отбирали от наиболее загр зненных участков слитка, т. е. его прибыльной и данной частей. Глубину проникновени усадочной раковины слитка определ ли на продольных плитах , вырезанных в осевой части слитка. Макроструктуры исследовали на плитах после гор чего травлени в 50%-ном водном растворе сол ной кислоты. Определение вида и оценку степени развити дефектов макроструктуры производили сравнением свежепротравленных образцов с эталонами шкал ГОСТа 10243-75 «Сталь. Методы испытаний и оценки макроструктуры по п тибельной шкале.

В сравнении с прототипом за вл емое техническое решение обеспечивает снижение головной обрези в среднем на 1,5...1.8% и уменьшение брака при прокатке на 0,35... 0,40%.

Claims

Формула изобретени

Способ обработки затвердевающего слитка , включающий заливку металла в изложницу и обработку его вибрацией в процессе затвердевани , отличающийс тем, что, с целью повышени качества слитка и улучшени условий техники безопасности, обработку вибрацией ведут в две стадии: на первой стадии вибрацию осуществл ют с амплитудой, равной (0,7-0,8)-S° 5H (мм), где S - средн площадь поперечного сечени слитка (мм2); Н - высота налива металла в изложницу (мм), причем обработку начинают по истечении 0,04-0,05 и заканчивают по истечении 0,25-0,30 времени полной кристаллизации слитка, после чего ведут обработку на второй стадии с амплитудой вибрации, уменьшенной до 0,2-0,3 от первоначальной величины, а заканчивают обработку по истечении не более 0,35-0,4 времени полной кристаллизации слитка.