SU908487A2 - Способ непрерывной разливки металла - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА

I

Изобретение относитс  к металлургии , а конкретнее к непрерывному литью металлов.

По основному авт.св. tf 437331 известен способ непрерывной разливки металла с использованием электромагнитного пол  индуктора дл  удержани  расплава в заданных контурах отливки применением принудительного охлаждени  и формирующих отдельные элементы внешнего контура отливки твердых поверхностей, в соответствии с которым над закристаллизовавшейс  частью слитка сохран ют слой жидкого металла высотой 15-80 мм, а охлаждающую среду подают на боковую поверхность слитка вблизи |{идкой зоны на рассто нии, обеспечивающем расположение фронта кристаллизации на поверхности слитка в пределах высоты индуктора .

Недостаток известного способа заключаетс  в том, что область его эффективного применени  ограничиваетс 

отливками, толщина попереченого сечени  которых превышает мм. При литье слитков меньших сечений, в частности полос, вследствие недостаточного количества жидкого металла в лунке слитка поддержание посто нного положени  фронта кристаллизации становитс  весьма трудной проблемой, так как уровень ; идкого металла в кристаллизаторе подвержен неизбежным колебани м. Затвердевание металла может при этом распростран тьс  до верхнего мениска жидкой зоны слитка с частичным или полным нарушением непрерывности процесса формировани  слитка. В результате могут возникнуть также проливы жидкого металла до зоны охлаждени  и выброс его при взаимодействии с охлаждающей средой. Указанные обсто тельства не дают возможности получить известным способом отливки толщиной менее 80 мм с ка-, чественной поверхностью и внутренней структурой. Цель изобретени  - повышение качэстза поверхности и структуры отли зземух полос толщиной до 80 мм и обеспэчзние устоймивости процесса лить . Цель достигаетс  тем, что объем сло  к-идкого металла над формирую;: ,зйср. i-;scTbra слитка определ ют из сээтио иени  V г(1о-5о) ч-( bsicf Je, г,гв гГ толиина слитка; € - шиоина слитка; пои этом отношение ширины сло  жидкого металла к толщине слитка выдер «ивают в пределах 2-20, отношение длины этого сло  к ширине слитка ч пределах 1,, а угол падени  охладител  на поверхность сли ка ппарно измен ют от ТО-АО в нача пооцесса пои минимальной скорости лить5 до 70-40 по достижении указанной скооостью отимального значе -  , Нз -еоте)(е схематично изображено vcToo cTBO лл  .ествлени  предло wo;.;i.inro способа; аксонометри  с час 7:/цнь1м разое о.м. Устройство содержит кольцевой электооглап-мтньй индуктор 1 , коллек тор . с отрерсти ми на его внутренном с- р;нке, обоа|ценной ч слитку 3 к Iо л о о и . Над (;:ормиру1Ш1ейс  часть сп.Ггка сбпаэосзн слой 5 жидкого ме Букзами о- и с/,{ обозначены уг па; ;;;-/,, струи охладител  на поверхность слитка 3 пр моугольного сечеКл . иг-1е101,его толщину () и иирину 1. ьукса.:И О/ -ч Ц обозначены соответсгпе;-;;-о ирина и длина сло  5 жидког у.етолла по зеркалу , ванны . Способ осуш,ествл етс  следующим ооэазом. Внутрь индуктора 1 ввод т поддон сатем зспючагот электромагнитное поле индуктора м на поддон заливают расплаа7;ег ;;- ,й металл, перва  порци  кото рого коистеллизуетс  в контакте с по АС-ом, -3 незакоисталлизовавша с  масть втглла удерживаетс  электро агн/1тиым полем индуктора, параметры которого выбраны таким образом, чтоб обеспечить получение заданной формы, и размероч поперечного сечени  слитка , причем силы электромагнитного пол , воздействующие на кристаллизую слиток, направлены в сторону проп.о ь-юй оси последнего по нормали к пог ерхности металла. Затем непреры но опускают поддон с плавно возрастающей скоростью, выт гива  тем самым закристаллизовавшийс  слиток 3 из индуктора 1, Одновременно с началом выт гивани  на поверхность слитка через коллектор 2 начинают подавать жидкий охладитель,, например воду , под углом к этой поверхности . Над формирующейс  частью слитка образуют и посто нно поддерживают избыточный слой 5 жидкого металла высотой 15-80 мм причем объем указанного сло  определ ют из соотношени  V(10-50) + (l--3)(fM где О - толщина слитка, i - ширина слитка. Отношение ширины 0/( сло  жидкого металла к толщине cf слитка выдерживают в пределах 2-20, а отношение длины сло  жидкого металла к ширине 1 слитка - в пределах 1,05 1,5По мере увеличени  скорости опускани  поддона (скорости лить  плавно увеличивают и угол падени  струй охладител  на поверхность слитка таким образом, что по достижению скоростью лить  оптимального (технологического) значени  этот угол становитс  равным , иначе говор , с этого момента и до конца процесса струи охладител  подают практически под пр мым угл.ом к поверхности слитка сразу же за нижним срезом индуктора. ){идкий металл, образующий слой 5 над формирующимс  слитком, удерживаетс  от растекани  или только силами электромагнитного пол  индуктора 1, или комбинированными средствами электромагнитными силами индуктора и ограничивающими стенками, выполненными из огнеупорного или теплоизол ционного материала. При уменьшении величины отношени  ffЬ - ниже 2,0, а Y ниже 1,05 происходит Д. преждевременное затвердевание металла с боковой поверхности слитка с нарушением заданной его геометрии. Увеличение отношени -S сверх 20 практически нецелесообразно и ведет к усложнению конструкции устройства. При этом площадь зеркала ванны резко увеличиваетс , и за счет теплоотдачи в атмосферу с ее поверхности возможна кристаллизаци  металла в объеме избыточного сло  и нарушение непрерывности процесса. При подлче охладител  под углом меньше 10 в начале процесса и 70 по достижении оптимальной ско рости лить  фронт кристаллизации вых дит из зоны действи  электромагнитно го пол , что ведет к проливу металла и нарушению непрерывности процесса лить . Увеличение угла падени  струй охладител  сверх Q° в начале процесса и сверх 90 при оптимальной скороети лить  ведет к перемещению фронта кристаллизации в объем избыточного сло  жидкого металла, нарушению заданной геометрии слитка и забрызгива нию охладител  выше фро(уа кристаллизации , что сказываетс  на ухудшени качества поверхности слитка. П р и м е р. Из алюминиевых сплавов Д16, ЛМГб и ЛД1 отливают полосы толщиной 10 мм и шириной мм. Литье осуществл ют полунепрерь1вным методом на литейной машине, оснащенной формообразующим индуктором, питаемым электрическим током напр жением 1830 В и частотой 2АОО Гц. На введенную в индуктор затравку поддон) заливают расплавленный металл при 700-730 С. Подачу охладител  (воды) из коллектора в начале процесса лить  осуществл ют под углом 15-20 к поверхности слитка. Над формирующейс  частью слитка образуют из быточный слой жидкого металла, высоД16 360 . 1 Предлагаемый (полоса толщиной 10 мм) АМГб ЗВО 28 АД1 8,2 75

Д16 170 3 АМГб 260 9 АД1 6 60

Мелкозерниста , плотна , размер зерна 0,1-0,3 мм

Claims (1)

1. Мелкозерниста , размер зерна 0,51 ,5 мм та которого составл ет 0 мм, а ширина и длина (по зеркалу ванны) - ссответственно 80 и 500 мм. Скорость выт гивани  слиткг (опускани  поддона) плавно измен ют от ; 50 мм/мин в начальный момент процесса таким образом, что о течение 20 с ее значение достигает 1200 MM/CJ что соответствует технологической скорости лить . Одновременно плавно измен ют угол подачи струй воды на прверхность слитка с 15-20 до 70-80. Далее скорость и угол подачи охладител  сохран ют посто нными до конца процесса. С целью сравнени  отливают также полосы толщиной 120 мм из тех же сплавов по известному режиму, т.е. с созданием избыточного сло  металла, не регламентированного по объему, ширине и длине и без регулировани  места подачи охладител  в ходе процесса . Попытки получить известным -способом подосу толщиной 80 мм и менее не увенчались успехом, так как при заливке расплава на затравку происходит чрезвычайно быстрое затвердевание его до мениска слитка. Отлитые полосы подвергают визуальному осмотру, а такие контролю макроструктуры и механических свойств.Результаты проведенного эксперимента сведены в таблицу. Гладка , без ликвациоиных наплывов, волнистость не более 2 мм 79 Как видно из приведенной таблицы, сравниваемые полосы имеют гладкую поверхность и мелкозернистую макростру туру, однако полосы, отлитые по предлагаемому способу, обладают заметно меныией волнистостью и значительно более мелким макрозерном. Вместе с тем прочность полос, отлитых предлагаемым способом из сплавов Д1б и АМГб, на 30-50, а относительное удлинение - в 3 раза выше, чем у полос , отлитых известным способом. Полоса из сплава АД1, отлита  предлагаемым способом, имеет показатели проч ности на 20%, а относительного удлинени  - на 35% выше, чем у полосы, полученной по известному способу. Отлитые полосы затем успешно прокатывают а холодном состо нии, Создание и поддер хание в течение всего цикла лить  избыточного сло  жидкого металла, объем и геометрические размеры которого подчин ютс  соот ношени м, регламентированным предлага емым изобретением, позвол ет устранить вли ние на процесс лить  кратковременных задержек подачи расплава, уменьшени  количества жидкого металла поступающего в лунку слитка или остановки процесса выт гивани , что часто имеет место в промышленной практике. Поскольку избыточный объем расплава над слитком выполн ет функцию теплового ,,ул тора затвердевание жидкой зоны ыад фор1чиру|ош,имс  слитком аз врем  таких задерже;-; не успевает произойти и сохран етс  устойчивость процессоЕ лить , что особенно ва«но при изготоБлекии слитков a ыx толшин . полос толщиной до 80 f-M Регламентированное в начальный период .лить  изменение места подачи охладител  от наиболее удаленного от ии дуктора (угол подачи 10-40 до наиболее близкого к индуктору (угол подачи 70-90) обеспечивает надежное поддерноние йронта кристаллизации в пределах высоты индуктора на посто нном уровне при возрастании скорости лить  от нул до оптимального ( технологического ) значени . Указанное обсто тельство с одной стороны способствует достижению того же положительного эффекта, что и предыдущий прием, т.е. повышение устойчивости процесса лить  при получении полос толщиной до 80 мм, а с другой стороны позвол 7 ет повысить качество поверхности и внутренней структуры слитка. При непрерывном литье слитков малых толщин, в частности полос, за счет обработки жидкого металла электромагнитным полем и быстрого охлаждени  отливки образуетс  .мелкозерниста  структура по всему сечению металла и резко повышаютс  механические свойства , особенно пластичность. Так, например, пластичность алюминиевых сплавов Д16 и АМГб возрастает в 3 раза по сравнению с литьем известными способами, что позвол ет осуьцествл ть холодную прокатку литого материала и отказатьс  от отливки слитков больших сечений, используемых в насто щее врем  дл  получени  гор чекатаного подката. Получение литых полос малой толщины (до 80 мм) дл  последующей холодной прокатки исключает необходимость применени  печей гомогенизации слитков , устройств дл  разрезки и фрезеровки слитков, печей нагрева под прокатку , станов гор чей прокатки. При , этом, как показывают предварительные расчеты, следует ожидать повышени  выхода годной продукции на 10-30 на одну тонну годного по сравнению с действующей технологией. Формула изобретени  Способ непрерь;гзной разливки металла по авт. св. W 137331 о т л и ч а ю щ и и с   те14, что, с целью повышени  качества поверхности и структуры отливзе11ых полос толщиной до.. 80 мм и обеспечени  устойчивости процесса лить ,, объем сло  идкого металла над форг.ируюи ейс  частью слиткэ определв|ЭТ из соотношени  v (io-5o; + (i-3), где О - толщина слитка; f - ширина слитка; при этом отношение ширины сло  жидкого металла к толщине слитка выдерживают в пределах 2-20, отношение длины этого сло  к ширине слитка - в пределах bOSlsSs а угол падени  струй охладител  на поверхность слитка плавно измен ют от в начале процесса при минимальной скорости лить  до 70-90 по достижении указанной скоростью оптимального значени , Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР f 37331, кл. В 22 О 1 1/00, 1977,