SU908489A1

SU908489A1 - Method of controlling metal crystallization process

Info

Publication number: SU908489A1
Application number: SU802940958A
Authority: SU
Inventors: Александр Николаевич Шичков; Станислав Валентинович Сорокин; Николай Иванович Шестаков; Геннадий Павлович Кудряшов
Original assignee: Вологодский Политехнический Институт
Priority date: 1980-06-16
Filing date: 1980-06-16
Publication date: 1982-02-28

Description

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМКРИСТАЛШЗМШИ МЕТАЛЛА(54) METHOD OF MANAGING THE METAL PROCESS CRYSTAL

Изобретение относитс к металлургии .The invention relates to metallurgy.

Известен способ управлени тепловым режимом, заключающийс в регулирований подачи охладител в зависимости от разности температур охладител на входе и выходе из кристаллизатора , скорости выт гивани слит ка и расхода охладител 1.The known method of controlling the thermal regime consists in regulating the supply of the cooler depending on the temperature difference between the cooler at the inlet and outlet of the crystallizer, the draw rate of the ingot and the flow rate of the cooler 1.

Однако в указанном способе скорость кристаллизации непосредственно не контролируетс , а по измер емым параметрам нельз с достаточной достоверностью судить о глубине жидкой фазы.However, in this method, the crystallization rate is not directly controlled, and it is not possible to judge the depth of the liquid phase with sufficient accuracy from the measured parameters.

Известен способ измерени глубины жидкой фазы слитка выливанием жидкого остатка, вводом сернистого железа, свинда или других инородных материалов, вводом радиоактивных изотопов 2,The known method of measuring the depth of the liquid phase of an ingot by pouring out a liquid residue, by introducing sulfurous iron, lead or other foreign materials, by introducing radioactive isotopes 2,

Недостатками способа вл ютс отсутствие непрерывности контрол глубины жидкой фазы слитка, необходимость разрушени отливаемого слит ка, высока стоимость измерени . Следствием указанных недостатков вл етс невозможность промышленного применени способа дл управлени процессом кристаллизации.The disadvantages of the method are the lack of continuity control of the depth of the liquid phase of the ingot, the need to destroy the cast ingot, the high cost of measurement. The consequence of these drawbacks is the impossibility of industrial application of the method to control the crystallization process.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ обработки кристаллизующего металла, включающий ввод одного электрода в жидкую фазу металла , установку другого электрода в твердой фазе слитка и пропускание электрического тока через фронт кристаллизации. В указанном изобретении используетс эффект Пельтье дл дополнительного отвода тепла из осевой зоны слитка L3J.Closest to the present invention, there is a method for treating a crystallizing metal, comprising introducing one electrode into the liquid phase of the metal, installing another electrode in the solid phase of the ingot, and passing an electric current through the crystallization front. The invention uses the Peltier effect for additional heat removal from the axial zone of the L3J ingot.

Однако данный способ не позвол ет контролировать скорость кристаллизации .However, this method does not allow controlling the rate of crystallization.

Цель изобретени - повышение качества слитка путем обеспечени заданной скорости кристаллизации. Поставленна цель достигаетс тем, что в процессе, включающем вво электродов в жидкую и твердую фазы, измер ют температуру гор чего и холодного сло , определ ют ток замкну той цепи, при увеличении тока увеличивают подачу охлаждающей жидкости , а при уменьшении - уменьшают. С точки зрени кристаллических процессов на границе контакта расплав - тверда фаза поддерживаетс сто нна темпера тури., отлична от температуры контактов разнородных проводников в замкнутой электрической цеш-1. В св зи с этим согласно эффекту Зеебека на электрод х возникает термоэлектродвижу1да сила, величина которой определ етс по фо мула E-ot (Т -Та), термо ЭДС, В| где Е об коэффициент пропорциональности , В/град т -Е - a-iгде I - величина тока.; А; R. - сопрои;вление внешней цепи , г - внутренпее сопротнвлеьше источника. Ом. В пропассе кристаллизации изые етс5 соотиоиетше звдкой и твердой фаз. Поскольку удельное электрическое сопротивление фаз различно, то мен етс nojjHoe сопротивление з кнутой цепи и в соответствии с (2J мен етс величина протекаемого тока Таким образом, по велишще протекаемого тока суд т о соотношении скидкой и твердой фаз слитка. На фиг, 1 показан грасрйк изменени удельного электрического сопротивле ни свинцаJ на фиг, 2 - приндг-шиальна схема экспериментальной уста новки, на фиг, 3 - результаты иссле довани при посто нной интенсивности охлшкдени , на фиг, 4 - то же, п переменной интенсивности охлаж;дени на фиг с 5 - схема реализацрш способа в промышл,енных услови х. Испытание предлагаемого способа провод т в лабораторных услови х при разливке свинцовых слитков. Из фиг. 1 следует, что удапьное электр ческое сопротивлеш е свинца при переходе из ж-здкого состо ни в твердое уменьшаетс в ,94 раза. Испытани способа производ т следующим образом. В нредварительно нагретую изложницу 1 заливают расплавленный свинец . Дл предупреждени затвердевани свинца сверху включают нагреватель 2. Медный электрод 3 погружают в расплав 4, а свинцовый электрод 5 контактирует с твердой фазой 6. Холодный спай медного 7 и свинцового 8 проводов погружают в сосуд с тающим льдом. Таким образом, в замкнутой термоэлектрической цепи обеспечиваетс посто нна термо ЭДС за счет посто нной разности температур гор чего (зона раздела фаз свинца) и холодного спаев. Величину тока в цепи измер ют гальванометром 10. Изложницу охлаждают с помощью форсунок 11. Глубину жидкой фазы измер ют методом зондировани . Из фиг, 3 и 4 следует вывод, что. величина протекаемого тока однозначно определ етс глубиной жидкой фазы ( 12 - глубина лунки, 13 - величина тока}, При промьшшенной реализации пр-едлагаемого способа на МНЛЗ электрод 14 погружают в расплав 15, электрод 16 ввод т в контакт с твердой фазой 17, Блок 18 измер ет величину протекаемого тока и формирует управл ющий сигнал регулирующему органу 19, который измен ет интенсивность охлаждени слитка-. Пример. На промышленной МНЛЗ отливают слиток сечением 1200200 мм. На выходе из кристаллизатора необходимо поддерживать толщину твердой фазы 25 мм, что осуществл ют предлагаемым способом. Графитовый электрод погружают в расплав в зоне мениска, а стальной электрод ввод т в контакт с твердой фазой слитка на выходе из кристаллизатора. К графитовому электроду подключают медный провод, а к стальному - стальной . Спай медного и стсшьного проводов термостатируют. Вешичину протекающего электрического тока измер ют . При уменьшении толщины твердой фазы слитка общее сопротивление термоэлектрической цепи увеличиваетс , а следовательно, величина протекающего тока уменьшаетс . Пропорционально величине уменьшени тока формируетс сигнал на увеличение интенсивности охлаждени слитка.The purpose of the invention is to improve the quality of the ingot by providing a given crystallization rate. This goal is achieved by measuring the temperature of the hot and cold layer in the process involving the introduction of electrodes into the liquid and solid phases, determining the current of the closed circuit, increasing the flow of the coolant with increasing current and decreasing it with decreasing. From the point of view of crystalline processes at the contact boundary, the melt – solid phase is maintained at a constant temperature, different from the contact temperature of dissimilar conductors in a closed electrical circuit 1. In this connection, according to the Seebeck effect, a thermoelectromotive force arises on the electrode x, the magnitude of which is determined by the formula E-ot (T-Tа), thermal emf, V | where E is the coefficient of proportionality, V / deg m -E - a-i where I is the current value .; BUT; R. - copro; external circuit, g - inner source matched to the source. Ohm In the course of crystallization, 5 correspondingly and solid phases are removed. Since the electrical resistivity of the phases is different, the nojjHoe resistance of the closed chain changes and in accordance with (2J the magnitude of the flow current varies. Thus, the current flow rate is judged on the ratio of the discount and the solid phase of the ingot. FIG. 1 shows the flow rate change The electrical resistivity of lead J in FIG. 2 is a schematic diagram of an experimental setup; in FIG. 3, the results of the study at a constant cooling intensity, FIG. 4, the same, variable intensity is cooled; C 5 shows the scheme of the implementation of the method in industry, the conditions of the test The test of the proposed method is carried out in laboratory conditions when casting lead ingots. From Fig. 1 it follows that the successful electrical resistance of lead in the transition from the well to solid state The test is carried out as follows: molten lead is poured into a pre-heated mold 1. Molten electrode 3 is immersed in the melt 4 to prevent lead from solidifying from above, and clocks with the solid phase 6. The cold junction of the copper 7 and the lead wire 8 is immersed into the vessel with wet ice. Thus, in a closed thermoelectric circuit, a constant thermo-emf is ensured due to the constant temperature difference between the hot (lead zone) and cold junctions. The magnitude of the current in the circuit is measured with a galvanometer 10. The ingot is cooled by means of nozzles 11. The depth of the liquid phase is measured by the probing method. From FIGS. 3 and 4 it follows that. the amount of current flow is unambiguously determined by the depth of the liquid phase (12 is the depth of the well, 13 is the amount of current). If the proposed method is implemented on a continuous casting machine, the electrode 14 is immersed in the melt 15, the electrode 16 is brought into contact with the solid phase 17, Block 18 measures the amount of current flow and generates a control signal to the regulator 19, which changes the intensity of the cooling of the ingot - Example: An industrial caster is cast an ingot with a cross section of 1200200 mm. mm, which is carried out by the proposed method. The graphite electrode is immersed in the melt in the meniscus zone, and the steel electrode is brought into contact with the solid phase of the ingot at the outlet of the crystallizer. A copper wire is connected to the graphite electrode and a steel and steel junction is connected to the steel electrode. The wires of the flowing electric current are measured. With a decrease in the thickness of the solid phase of the ingot, the total resistance of the thermoelectric circuit increases, and consequently, the magnitude of the flowing current decreases. In proportion to the magnitude of the decrease in current, a signal is generated to increase the intensity of cooling of the ingot.

Claims

Invention Formula

The method of controlling the crystallization process of a metal, including the insertion of one electrode into the liquid phase of the metal, the installation of a second electrode in the solid phase of the ingot, characterized in that, in order to improve the quality of the ingot by providing a given crystallization rate, the temperature of the hot and cold spades is measured closed circuit current, with increasing current increases the flow of the cool-S

Pw 5m

084896

giving liquid, and when decreasing it decreases.

Sources of information taken into account in the examination 5 1. USSR Author's Certificate No. 197099, cl. B 22 D 11/00, 1967.

2. Sladkoshteev V.T., Rutes B.C. Features of continuous casting and solidification of the ingot on the radial

10 UNRS. Continuous casting of steel. Collection No. 1. M., Metallurgists, 1973, p. 41-46.

3. USSR author's certificate number 526443, cl. B 22 D 27/02, 1976.

g: s

fi $ .1