Способ обработки металла

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3279031/22=02 (22) 22.04.81 (46) 07.11.83. Бюя. Р 41 (72) Д.С. Булгаков, Л.С. Рожко, Н.И. Сауткин, Н.A. Осколков и Ю.Д. Арефьев (71) Металлургический завод "Амурсталь" (53) 621.746 ° 047(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

)) 399306, кл. В 22 D 27/02, .1973.

2. Авторское свидетельство СССР

)) 597494, кл . В 22 D 11/00, 1976.

3(51) 8 22 D 27/02 ° () 22 D 11 00 (54)(57) СПОСОБ OBPABOTKH МЕТАЛЛА, включающий подачу металла в кристаллизатор и пропускание электрического тока через жидкую фазу слитка, отличающийся тем, что, с целью повышения скорости разливки и улучшения качаства слитка, электрический ток пропускают в месте формирования корочки слитка, 1052328

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам воздействия на процесс кристаллизации при непрерывном литье заготовок.

Известен способ воздействия на кристаллизирующийся металл, где увеличение центров кристаллизации, измельчение структуры, интенсификация тепломассообмена осуществляется за счет перемешнвания металла злек« тромагнитиым полем. Способ ускоряет 10 эатвердевание металла за счет образования центров кристаллизации при разрушении дендритов, усреднения температуры ищркого металла в кристаллизаторе $1 15

Однако этим способом невозможно достаточно эффективно отвести тепло через стенки Формы и корочку слитка, так как этому препятствует не только газовый зазор между стенкой формы и слитком, но также и определенная теплопроводность.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту яВляется способ обработ-25 ки крнстаплиэующегося металла, включающий подачу металла в кристаллизатор, ввод одного электрода в жидкую

Фазу ме"галла, установку другого электрода в твердой фазе слитка и пропускание тока через фронт кристаллизации, согласно которому. погруженный электрод перемещают вдоль оси слитка на глубину, равную 0,3 — 0,9 глубины жидкой фаэй металла, причем при уменьшении глубины жидкой Фазы по 35 сравнению с заданной пропускают ток . от расплава к твердой фазе, а при увеличении глубины - от твердой фазы к Расплаэу (2 °

Недостатком sего способа обработ49 ки крнсталлизующегося металла является малая эффективность теплоотвода из крнсталлнзатора за счет термоэлектрических эффектов Томсона Й Пельтье.

Цель изобретения - повиаенне скорости разливки и улучшение качества слитка.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки жидкого металла, включающему подачу металла в кристаллизатор и пропусканне электрического тока через жидкую фазу слитка, электрический ток пропускают в месте Формирования корочки слитка. .55

При пропускании электрического то ка в месте Формирования корочки слит. ка сильно возрастает термоэлектричеснй эффект Томсона за счет разности температур по толщине корочки при раэогревающеМ эффекте Пельтье. При 60 этом направления электронной и фотонной передачи тепла стенки кристаллиэатора совпадают, что дает новый ,положительный эффект в виде увеличения теплопроводности затвердевающей 65 кщ чки, теплоотвода от жидкого металла и быстрого формирования корочки в кристаллизаторе, чего нельзя добиться при охлаждении фройта кристаллизации за счет эффекта пельтье и направления электрического тока вдоль этого фронта. Уносу неметаллических включений из жидкого металла способствует условие, при котором в зависимости от знака термоэлектрического коэффициента Томсона разогревается фронт кристаллизации металла.

Это позволяет снизить нли полностью устранить ликвационные явления в металлах и сплавах. Другая полярность подключается непосредственно к стенкам кристаллизатора. Такое подключе ние тока позволяет через район Форми» рования корочки в зону контакта ее со стенками кристаллизатора влиять на затвердевание слитка по всей высоте кристаллизатора.

Ввиду того, что тепловые электроны, осуществляющие перенос тепла электричеством, уносят тепло через стенки кристаллизатора со всего объема жидкого металла, то наблюдается одновременно объемное затвердевание, которое выражается не только увеличением толщины закристаллизовавшейся корочки, но также и увеличением толщины твердожидкой Фазы.

Ввиду того, что в процессе охлаждения корочки слитка образуется газовый зазор между стенкой кристаллизатора и слитном, то это отрицательно влияет на получение максимального эффекта охлаждения слитка, так как перенесенная термоэлектрическая теплота Томсона и площадь контакта корочки со стенкой кристаллизации корочки за счет. эффекта Пельтье позволяет увеличить время контакта

;слитка со стенкой кристаллизатора и увеличить теплоотвод от кристаллизукщегося металла, особенно в верхних зонах кристаллизатора, где толщина корочки еще не значитель- . .на.

На чертеже изображено устройство, поясняющее предлагаемый способ.

На чертеже приняты следующие обозначения: 1 - полый кристаллизатор

МНЛЗ с медными водоохлаждаеьыми стенками-анод;.2 - жидкий металл, подаваемый в промежуточную емкость из сталеразливочного ковша; 3 - промежуточная емкость (ковш) ; 4 - стопорное устройство промежуточной ем-. кости; 5 - промежуточный огнеупорный: стакан; б - закристаллизовавшийся металл; 7 - затравка МНЛЗ; 8 - жицкий металл, подаваемый в кристаллизатор из промежуточной емкости;

9 — металлический электрод-катод;

10 - перепускное устройство; 11преобразователь тока; A — - амперметр; 1052328

Теипература металла в промежуточном ковше, С 1540 - 1550

Расход воды на кристаллйза= тор, м9/ч 340 — 350, В качестве преобразователя тока используют универсальный диодный выпрямитель ВУД 600/12.

После начала разливки и набора скорости в жидкий металл 8 кристаллизатора 1 вводят электрод-катод 9 и включают заданный ток до окончания разливки, постоянно регулируя глубину погружения электрода в металл . Толщину закристаллизовавшейся корочки и наличие твердожидкой фазы определяют, путем ввода элементарной серы в жидкий металл кристал лиэатора в конце разливки, отбора темплетов и получения серных отпечатков. По темплетам, отобранным в середине плавки, выявляют фиэикохнмическую неоднородность металла, макроструктуру.

От образцов после прокатки определяют их физико-механические свойства, которые соответствуют

„ã"ðåáoâàHèÿì ГОСТа 380 — 71.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Марка. стали

ГОСТ

Беэ воздействия электрического тока на расплав

Скорость разливки м/мин

Средняя толщина корочки металла на выходе кристаллизатора, Средняя толщина. корочки на выходе иэ кристаллизатора, мм

Максимальная высота столбчатых кристаллов по сечению слитка, мм

Максимальная высота столбчатых кристаллов по сечению слитка, мм

Ст. 3

ГОСТ

380-71

0,50 27

67-75

92

4 7-65 объемной кристаллизации и дополнительного рафинирования электрическим . .током жидкого металла, а также уменьшить прорывы металла под кристаллизатор.

Ожидаемая экономия от использова,ния изобретения только на базовом заводе составляет 0,2 р/т стали.

БНИг1ПИ Заказ 8738/8 Тираж 813 " Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород,ул. Проектная, 4

У - вольтметр;,К вЂ” балластный рео-стат. .В водоохлаждаемый кристаллизатор 1 подается жидкий металл 2 иэ .-промежуточного ковша 3 с помощью стопорного устройства 4 .и через 5 промежуточный огнеупорный стакан 5.

Закристаллизовавшийся металл 6 с помощью затравки 7 вытягивается . вниз. Во время разливки в жидкий . металл 8 кристаллиэатора 1 вводится 0 металлический электрический электрод-катод 9, удерживаеьый перепускным устройством 10, к которому от преобразователя тока подводится постоянный электрический ток. Преоб- 15 разователь 11 питается от сети пере-, менного тока напряжением 380 В.

Анодом являются медные стенки кристаллизатора 1.

Предлагаеьый способ обработки

4 металла испытывался при отливке сля- бов сечением 210 ° 1260 (мм) на вертикальном МНЛЗ из стали ст. 3 ГОСТ

380-71 при следующих технологических параметрах

Скорость разливки, м/мин, 0,50 — 0,65

Сила тока на катоде, A 200 - 600

0,65 По установившейся технологии не разливают

Результаты испытаний показывают, что применение предлагаемого способа позволяет повысить толщину эакристаллизовавшейся корочки на выходе иэ.: кристаллэатора в .1,2 — 1,3 раза, 55 увеличить скорость разливки в 1,,1

1,15 раза, повысить физико-химическую однородность слитка за счет

Под воздействием электрического тока на расплав