SU854561A1 - Непрерывный восьмигранный слиток - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к металлур гии, точнее к отливке слитков, испольэуег их дл  последующей прокатки и предназначено, преимущественно дл получени  сортовых слитков на устан ке непрерывной разливки стали. Известен непрерывный восьмигранный слиток, имеющий широкие грани, узкие грани, ширина которых равна 0,5-0,7 рассто ни  по оси между широкими гран ми, и переходные грани, ка ша  из которых образует с узкой гранью угол, равный 120-130°,причем все грани слитка выполнены плоскими fl 3 «. Данный слиток позвол ет получать качественный сортовой прокат сечением до круга 170 мм и квадрата 150ММ с четырехп тикратным коэффициентом выт жки при соблюдении регламентированных оптимальных параметров технологии выплавки и непрерывной разливки стали. Однако в услови х валового сталеплавильного производства поддержи вание оптимальных значений технологических параметров выплавки и разливки (режима чистого кипени , содержани  фосфора и серы в металле, температуры металла, скорости разливки и др.) на всех плавках не представл етс  возможным. В результате при расплавлении с пониженным содержанием углерода, повышенном со 1ержании фосфора и серы в металле , повышенной скоростью разливки, перегретом металле, и т.д. в слитке происходит образование наружных продольных трещин в районе узких и переходных граней, а также внутренних трещин в промежуточной зоне слитка. Так, например, при отливке известных слитков из стали марок Ст. 3, 10-50, 20х-40х, 40ХН, 50Г количество слитков с нарухсными продольными трещинами составл ет 14,2-26,1%, а количество слигков с внутренними трещинами - 3,1-6,7%. При этом на 7,7-11,8% разлитых плавок наблюдаютс  прорывы металла в продольные трещины (под кристаллизатором),что приводит к увеличению брака (металла , отлитого не по пр мому назначению ) до 5,2-8,3%. Объ сн етс  это тем, что указанный непрерывный слиток по услови м затвердевани  приближастсч : пр моугольному слитку, в корочке которого по поперечному сечению возникг1ют значительные по величине термич«с1сие

напр жени . Причиной образовани  указанных напр хсений  вл етс  то, что вследствие большой абсолютной усгщки широких гранеп и малой жесткости слитка в поперечном сечении контакт слитка со стенками кристаллизатора в районе узких и переходных граней нарушаетс  значительно раньше,

чем в районе широких граней. I

Кроме того, корочка слитка в районе узких и переходных граней ведет себ  по-разному, а именно: в районе углов контакт нарушаетс  раньше, чем в средней части узких и переходных граней. При этом, как показывают опытные работы, в контакте с кристаллизатором находитс  лишь 10-20% ширины ка))дой из этих граней, а разность температур поверхности слитка в районе узких и переходных граней и широки граней на выходе из кристаллизатора достигает 210-270°С.

В результате в корочке слитка по поперечному сечению возникают значительные по величине термические напр жени , которые вследствие низкой сопротивл емости плоских узких и переходных граней слитка ферростатическому давлению и привод т к указанному дефекту.

Известен также непрерывный восьмигранный слиток, имеющий широкие грани , вогнутые узкие грани, ширина которых равна 0,5-0,7 рассто ни  по оси между широкими гран ми, и вогнутые переходные грани, кажда  из которых образует с узкой гранью угол, равный 120-130°. Радиус кривизны узких и переходных граней слитка равен 1,2 ширины соответствующей грани , а стрела прогиба узкой грани равна стреле прогиба переходной грани 2. При отливке такого слитка количество слитков с внутренними трещинами в средней части узких и пере ходных граней сокращаетс  до 1,83 ,2%.

Объ сн етс  это тем, что при такой к он фигу ранний поперечного сечени  слитка, формирующа с  корочка вогнутой грани выполн ет роль арки, повыШсцощей жесткость сл;1тка в поперечном сечении. За счет этого абсолютна  усадка широких граней уменьшаетс , а контакт корочки слитка со стенками кристаллизатора в районе -узких и переходных граней улучшаетс . В результате градиент температур поверхности слитка на выходе из кристаллизатора уменьшаетс  до 140-190°С, а это приводит к снижению величины термических напр жений и, следовательно количеству внутренних трещин в слитке .

Однако количество слитков с наружными продольншли трещинами в районе . узких и переходных граней сокращаетс  незначительно и составл ет 12,5-22,5

При этом количество аварийно различных плавок по причине прорыва металла в продольные трещины хот  и сокращаетс  (до 4,0-4,3%), но количество брака (металла, отлитого не по пр мому назначению) остаетс  значительным - 2,2-2,9%.

Объ сн етс  это тем, что при тако выполнении узких и переходных граней выполн ющих роль арки, усадка затвердевающей корочки затруднена, что приводит к возникновению раст гивающих напр жений и продольных трещин в районе узких и переходных граней.

Кроме того, вследствие приближени  углов между узкими и переходными гран ми к пр мым углам происходит их переохлаждение, что  вл етс  причино увеличени  количества внутренних трещин в районе этих углов до 6,8-5,3%.

Цель изобретени  - повышение качества слитков.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что узкие грани слитка выполнены с радиусом кривизны, равным 1,53 ,0 ширины узких граней, а стрела прогиба переходной грани в 1,5-2,5 раза меньше стрелы прогиба узкой грани.

Выполнение слитка с узкими и переходными гран ми, имеющими радиус кривизны в 1,5-3,0 раза превышающий ширину соответствующей грани| позвол ет уменьшить сопротивление усадке корочки кристсшлизующегос  слитка в районе узкой грани со стороны соответствующей грани кристаллизатора . По этой причине происходит и уменьшение веро тности образовани  наружных продольных трещин на узких гран х.

Кроме того, при таком выполнении слитка уменьшаетс  веро тность образовани  внутренних трещин в районе углов между узкими и переходными гран ми, так как в этом случае переохланодени  углов не происходит в результате увеличени  их величины.

Однако, как показывают опробовани , при таком выполнении слитка происходит увеличение образовани  наружных продольных в районе переходных граней (с 12,5-14,8% до 15,6-16,1%).

Объ сн етс  это тем, что при таком выполнении слитка в районе переходной грани возникают более затрудненные услови  усадки, так как конфигураци  переходной грани приб- . лижаетс  к трапецеидальному виду. В результате, особенно при разливке низкоуглеродистых сталей, образуютс  наружные продольные трещины в районе переходной -грани ближе к углам.

Выполнение предлагаемого слитка с отношением стрелы прогиба узкой грани к стреле прогиба переходной грани равным 1,5-2,5 позвол ет уменьшить сопротивление усадке корочки кристаллиэирукщегос  слитка в районе переходной грани со стороны соответствующей грани кристаллизатора , не снижа  жесткости короч ки и способности ее сопротивл тьс  изгибу под вли нием ферростатического давлени . Это позвол ет уменьшить веро тность образовани  наружных продольных трещин в районе переходных граней. При вь1полнении слитка с узкими и переходными гран ми, имеющими радиус кривизны, менее чем в 1,5 раза превышающий ширину соответствующей грани, его конфигураци  приближаетс  к форме известного слитка (прото типа), а при радиусе кривизны узких и переходных граней, более чем в 3,0 раза превышающим ширину соответствующей грани, - к известнсму слитку (аналогу) со всеми указанным дл  этих слитков недостатками.. При выполнении предлагаемого слитка со стрелой прогиба узкой гра ни, менее чем в 1,5 раза превышающей стрелу прогиба переходной грани либо узка  грань приблигхаетс  по фо ме к узкой грани известного слитка (аналога), либо переходна  грань приближаетс  по форме к переходной грани известного слитка (прототипа) В первом случае в районе узких граней вследствие их низкой сопротивл емости изгибу под вли нием фер ростатического давлени  возникают значительные по величине раст гиваю щие напр жени , которые обуславливают высокую пораженность слитков наружными продольными трещинами (от 2,8 до 3,4%), внутренними трещи нами в средней части узких граней (от 1,1 до 1,2%), а также большое количество аварийных разливок (от 2,8 до 3,7%) по причине прорыва металла в продольные трещины. Во втором случае в районе переходных граней образуютс  под вли нием затрудненной усадки наружные продольные трещины (от 15,6 до 16,1 При выполнении предлагаемого сли ка со стрелой прогиба узкой грани, более чем в 2,5 раза превышающей стрелу прогиба переходной грани, ли бо узка  грань приближаете по форм к узкой грани известного слитка (пр тотипа) , либо переходна  грань приб лижаетс  по форме к переходной гран известного слитка (аналога). В первом случае в районе узких граней образуютс  а результате затр ненной усадки наружные продольные трещины в количестве 8,6-11,4%. Во втором случае вследствие низк сопротивл емости переходных граней изгибу (под вли нием ферростатическ го давлени  жидкого металла) в райо последних возникают значительные по величине раст гивающие напр жени . Эти напр жени  привод т к образован таких слитков продольных наружных трещин (5,8-6,9%), внутренних трещин в средней части переходных граней (0,9-1,3%) и большому количеству аваийных разливок (3,4-5,5%). из-за прорыва металла в наружные продольные трещины. На чертеже изображен слиток,поперечный разрез. Слиток имеет широкие грани 1, вогнутые узкие грани 2 и вогнутые переходные грани 3. Радиус кривизны и стрела прогиба узких граней обозначена через R и L соответственно, а радиус кривизны и стрела прогиба переходных граней - через г и С Угол между переходной и узкой гранью -oLНиже приведены варианты конкретного выполнени  предлагаемого слитка с размерами поперечного сечени  по ос м симметрии 270)f370 мм. Вариант 1. Ширина узких граней слитка равна 135 мм (т.е. 0,5 рассто ни  по оси между широкими гран ми ) , угол d - 120. При зтих параметрах ширина переходных граней слитка равна 135 мм, а радиусы кривизны узких и переходных граней R и г (при условии, что. отношение радиуса кривизны узких и переходных граней к ширинам соответствукнцих граней равно.3,0) равны 405 мм и 405 мм. Стрелы прогиба .узкой и переходной грани L и (при условии, что отношение стрелы прогиба узкой грани к стреле прогиба переходной грани равно 1,5) равны 6 мм и 4 мм соответственно . Вариант 2. Ширина узких граней слитка равна 162 мм (т.е. 0,6 рассто ни  по оси между широкими гран ми ) , угол oL - . При этих параметрах ширина перевсодных граней слитка равна 94 мм, а радиус кривизны R (при условии, что отношение R к ширине узкой грани равно 2,24) равен 364 мм, ргцциус кривизны г (при условии, что отношение г к ширине переходной грани равно 2,15) равен 212 мм. Стрелы прогиба L и 6 (при условии , что J 2,0) равны 10 мм и 5 мм соответственно. Вариант 3-. Ширина узких граней слитка равна 189 мм .(т.е. О ,.7 рассто ни  по оси между широкими гран ми ) , угол оС - 130°. При зтих параметрах ширина переходной грани слитка равна 63 мм, а радиусы кривизны R и г (при условии, что отношение R и г к ширинам соответствующих граней равна 1,5) равны 283,5 мм и 94,5 мм соответственно. Стрелы прогиба L и 6 ( при условии , что отношение L/e 2,5) равны 15 мм и 6 мм соответственно. Указанные слитки опробованы при разливке 143 опытных плавок стали

марок Ст. 3, 10-50, 20Х-40Х, 40НХ, 50Г на двухручьевой установке непрерывной разливки стали вертика  зного типа.

Кроме того, разлиты серии плавок с получением слитков того же сечени , имеющими радиус кривизны узких и переходных граней больше, чем предлагаемые пределы {вариант 4) и стрелу прогиба узких и переходных граней ,ниже нижнего (вариант 5) и вьаие верхнего (вариант 6) предлагаемых пределов (см. таблицу).

Также разлита сери  плавок (вариант 7) с получением известного слитка (прототипа).

Полученные слитки подвергают визуальному осмотру на наличие наружных продольных трещин. От слитков каждой плавки вырезают по шесть макротемплетов от участков, соответствующих началу, середине и концу разливки. После механической обработки темплеты трав т в 50%-ном водном растворе сол ной кислоты, после чего

производ т оценку качества литого металла согласно шкале оценки макроструктуры сортовых непрерывных слитков разработки ЦНИИЧМ им. И.П. Бардина .

. Результаты опробовани  представлены в таблице, в которой также показаны результаты валкового производства известного слитка (аналога) вариант 8. ,

Результаты, представленные в

таблице, показывают, что применение предлагаемого слитка позвол ет по сравнению с известным слитком (прототипом ) снизить количество слитков с наружными продольными трещинами

5 с 12,5-26,1% до 0-0,4%, с внутренними трещинами в средней части узких и переходных граней с 1,5-3,2% до 0-0,3% и с внутренними трещинами в районе углов с 5,3-6,8% до 0%.

0 Как показывают опробовани  предлагаемого слиткаJего применение позвол ет повысить выход годного на 2,2-2,9%.

гм

in

ts

го

fo «л

тЧ

s ч

1Л

ё

о

1Л

о in аз

I X

to о

m

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР 546427, кл. В 22 D 7/00, 1975.

2.Технологическа  карта WHP-77п/  Р-6760.