SU1822364A3 - Способ отливки слитков на много ручьевой машине полунепрерывного литья - Google Patents

Description

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при полунепрерывном литье слитков на многоручьевых машинах.

Целью изобретения является уменьшение расхода энергии.

Схема реализации способа иллюстрируется на Фиг.1-5.

На Фиг.1 показано расположение трех слитков на трехручьевой машине полунепрерывного литья; на фиг.2 график расхода мощности на трехручьевой машине; на фиг.З - график расхода мощности на двухручьевой машине; на фиг.4 - схема распределения температур в слое шлака при его нагреве; на фиг.5 “ схема распределения температур при выключении тока нагрева на данном ручье.

Приняты следующие обозначения: 1, 2, 3 - слитки, формируемые в кристаллизаторе 4, электроды 5, 6, 7, твердая Лаза слитка 8 и слой шлака 9.

Проведем пооперационное описание способа.

Первая операция заключается в том, что осуществляют разливку слитков 1, 2, 3 при заливке каждого металла в кристаллизаторы 4 и вытягивании из них слитков. Эту операцию для стали осуществляют при температуре жидкого металла 1490-15Ю°С и при формировании в кристаллизаторах твердой оболочки толщиной 25-45 мм. Наружная температура слитков под кристаллизатором 1100-1200 С. После вытягивания слитков (гидравлическим или зубчатореечным с электроприводом механизмом), на заданную длину (5-8 м) . Слитки останавливают, после этого приступают ко второй операции, при которой прекращают заливку в кристаллизаторы жидкого металла и подводят к ним установки электронагрева 5, 6, 7, каждая из которых содержит три нерасходуемых (или рас · · ^дуемых) элек1822364 АЗ

1822364 трода. Над слитками с твердой оболочкой 8 наводят слой шлака 9, например, состава: CaF₂ - 3%, А1₂0₃ - 592, SiO₂ - 242, СаО - 122, MgO - 22. Шлак можно подготовить отдельно в специальной электропечи и залить его оттуда в кристаллизаторы. Можно добавить в кристаллизаторы и твердый флюс АНФ-6.

Третью операцию начинают с того, что на машину 5 (фиг.1) подают ток силой 1800-2000 А, соединив ее с трансформатором (или иным источником тока напряжением 45-55 В).

Как видно на фиг.2, мощность N подают на машину 5 в течение 27-60 с на участке АВ (фиг.2), после чего отключают источник тока от машины 5 и при реализации четвертой операции соединяют его с машиной 6, чему на фиг.2 соответствует участок СД.

При пятой операции соединяют источник тока с машиной 7, отключив ее от -машины подогрева. На фиг.2 этому соответствует участок EF. Эти опера• ции последовательно повторяют, осуществляя все время подогрев, или подпитку только одного из трех отли тых слитков, последовательно перемещая подачу мощности, (и тока) от одного слоя к другому, что обеспечивает уменьшение полной мощности, требуемой для реализации процесса. Последняя операция после окончания кристаллизации слитков состоит в удалении их к нагревательнь1м печам (или на склад) и подготовке машины к новой разливке. Если применяют двухручьевую машину полунепрерывного литья, то график подачи мощности обогрева мениска слитков соответствует фиг.З. Здесь сплошная линия иллюстрирует подачу мощности на один ручей, а пунктирная линия - на второй. Достаточно использовать один источник тока, но реализовать его не на нагрев мениска одновременно двух слитков, а на нагрев в каждый момент времени только, одного, из них, так что расходуемая мощность равна Ν_β, а на (2М_О) (см. фиг.З). При реализации нагрева слитка график изменения температуры t (у) имеет вид, . показанный на фиг.4, где у - ось симметрии слитка с началом координат на мениске шлака. При установившемся режиме к мениску металла поступает из слоя шлака 9 тепловой поток: I g

дt _л (t<-t 2) ,.,

-θ-- ИЛИ в = ---------,(1) где Ά коэффициент ти шлака,' температура ка,' температура ка с металлом (фиг.4); толщина слоя шлака 9.

теплопроводноена мениске шлана границе шлаh

Подавая мощность в течение времени С_о , мы затем включаем ее (переключаем на другой слиток) и слой шлака 9 на мениске металла охлаждается в течение времени от t< до t₃ на его мениске. Для двухручьевой машины приближенно = ύ₀ , для трехручье

А = -j- с_о, а для четырехручье= 3/4 . Чтобы процесс не начтобы периодиI вой вой рушился, желательно, ческое изменение температуры на поверхности шлака 9 (фиг.5) при у = О не привело бы к существенному изменению температуры на мениске металла, при у = h, т.е. на той поверхности обогрев которой мы должны обеспечить. Тогда, при реализации заявляемого способа мы можем вместо непрерывного нагрева мениска металла тепловым потоком согласно (1) с неизбежным перегревом шлака, обеспечить процесс с использованием тепла самого слоя шлака и с уменьшением его перегрева.

При периодическом изменении теплового потока на поверхности слоя жидкого шлака с частотой w вглубь слоя распространяется тепловая волна. Если толщина слоя шлака равна h, то решающее значение имеет безразмерная величина:

(2) _А . з. τψ, где а = —-τ-, Ά - коэффициент теплос р проводности;

с - теплоемкость;

р - плотность.

Для того, чтобы колебания температуры не проникали вглубь слоя, необ2 ходимо А > 1,0 или СЗ > “р;^” (^см· Ф.Н. Морс, Г. Фешбах. Методы теоретической физики. Методы. Изд. иностр, литературы. Москва, I960, том II с. 544).

э

Поскольку период одного цикла Т п

- то условие затухания ^ω т и с Р нии имеет вид Т «

9»

Принимал, что Т меньше на , 1Г с р Ь² \ величины (-------1 и равен · колебапорядок _т ,л ~Cph’

Т = 2е₀ = -_Т5 — тогда при С = 300-400 Дж/кг-гр; р = 2600-2800 кг/м³; Ί* = 29 Βτ/Μ·γρ и h = 0,08-0,1 м, получили /V (2₂б-2_х8)· 10⁵· (6^-100)10’*

290 .......

- 54т120 с.

Таким образом, если время осуществления подогрева мениска и время паузы равны половине Т, то эти величины Ъ_о = 0,5 (54-120) = 27-60 с.

Указанное обосновывает оптимальность принятой величины времени подогрева каждого из слитков. Если принять время нагрева меньшим нижнего предела, т.е. 27 с, то потребуется излишне часто осуществлять переключение источника тока с одного слитка на другой, что усложнит работу переключателя и время нестационарных (нестабильных) процессов в жидком шлаке и металле.

Если же увеличить время нагрева более верхнего нагрева предела, равного 60 с, то в периоды пауз температура шлака и металла будет снижаться чрезмерно, что вызовет кристаллизацию металла на мениске и образование усадочной раковины, т.е. ухудшит эффективность электрошланового обогрева мениска слитков.

Приведем конкретный пример реализации способа.

Осуществляют отливку двух слитков диаметрами 500 мм из 5ХНМ. Слитки отливали со скоростью 0,1 0-0,12 м/мин, а после их остановки наводили слои шлака температурой 1700°С, толщиной · h = 0,1 м. Шлак, в основном, состоял из флюса ΛΗΦ6 с добавками Si ₂0 и MgO.

Нагрев начинали трехэлектродными машинами с графитовыми электродами после 0,75 мин = 45 с после окончания подачи металла при силе тока 2000 Λ на одну фазу и напряжении 50 В, при полезной мощности 100 кВт на одну фазу и полной мощности трансформатора 240 кВт. Поскольку площадь каждого слитка -ц- 0,5² = м², то удельная мощность на 240 поверхности -ρ'Τξγ =

Вт ’

Д·

Используются электроды марки ЭГ-0 диаметром 80 мм.

мениска

0,197 единицу

1210 г

Claims (4)

Формула изобретения

1. Способ отливки слитков на многоручьевой машине полунепрерывного литья, включающий разливку металла в кристаллизатор и вытягивание слитков с одновременным нагревом после окончания разливки мениска электродами погруженными в слой ческим подключением электрического тока отличающий целью уменьшения расхода разливку металла ведут в кристаллизаторов, а упомянутое периодическое подключение осуществляют со сдвигом по фаз£ между слитками,

2. Способ поп. 1, отличающийся тем, что в любой времени осуществляют нагрев только одного из слитков.

3. Способ по пп. 1 и 2, чающийся тем, что время фазы нагрева мениска каждого слитка равно 27-60 с.

> шлака, периодии отключением на электродах, с я тем, что, с энергии, несколько момент мениска о т л и45

Фиг. 1 /ν'

Заказ 211б Тираж < Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и· открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.

4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г, Ужгород, ул. Гагарина, 101