Способ определения границ осевой пористости слитка

 

Использование: оптимизация параметров отливки слитков в изложницах. Цель изобретения: повышение точности определения границ осевой пористости без разрушения слитка. Сущность изобретения: способ включает последовательно периодическое в течение всего времени затвердевания вертикальное погружение зонда по центру изложницы в жидкий металл до упора , измерение уровня погружения зонда, фиксирование при каждом измерении разности уровней между предыдущим и последующим погружениями и последующее установление нижней и верхней границ зоны осевой пористости в слитке. При этом в каждом погружении зонда дополнительно фиксируют промежуточный уровень скачкообразного возрастания сопротивления погружению зонда, а установление границ осевой пористости в слитке ведут, принимая в качестве нижней границы уровень по высоте , слитка, на котором разность между уровнями погружения зонда до упора и скачкообразного изменения сопротивления его погружению имеет максимальное значение, а в качестве верхней границы - уровень по высоте слитка, на котором эта разность равна нулю. 4 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 8 22 0 7/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4794554/02 (22) 26,02.90 (46) 15.12.92. Бюл. М 46 (71) Мариупольский металлургический институт (72) А.M.Äìèòðèåâ (56) Китаев Е,М., Скворцов А.А. Уменьшение физической неоднородности стальных слитков. — Сб. Теплофизика стального слитка.

Киев: ИПЛ АН УССР, 1980, с.70-71.

Казачков Е.А, и др, Условия кристаллизации и неоднородность металла крупного рельсового слитка, отлитого в равностенную изложницу. — Сб. научных трудов Ждановского металлургического института.

Металлургия стали, Вып,9. Харьков: Металлургиздат, 1963, с.43 — 67. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРАНИЦ 30НЫ ОСЕВОЙ ПОРИСТОСТИ СЛИТКА (57) Использование; оптимизация парамет ров отливКи слитков в изложницах. Цель изобретения: повышение точности определения границ осевой пористости без разрушения слитка. Сущность изобретения;

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к разливке стали, и может быть использовано при изучении качества слитков,отливаемых сифонным способом или сверху.

Одним из показателей качества слитка является протяженность зоны осевой пористости, Известен способ определения протяженности эоны осевой пористости и ее границ в слитке по продольным макротемплетам, вырезанным из заготовки, полученной в результате прокатки слитка.

Контролируемая плоскость макротемплета,,5U „„1780918 А1 способ включает последовательно периодическое в течение всего времени затвердевания вертикальное погружение зонда по центру изложницы в жидкий металл до упора, измерение уровня погружения зонда, фиксирование при каждом измерении разности уровней между предыдущим и последующим погружениями и последующее установление нижней и верхней границ эоны осевой пористости в слитке. При этом в каждом погружении зонда дополнительно фиксируют промежуточный уровень скачкообразного возрастания сопротивления погружению зонда, а установление границ осевой пористости в слитке ведут, принимая в качестве нижней границы уровень по высоте, слитка, на котором разность между уровнями погружения зонда до упора и скачкообразного изменения сопротивления его погружению имеет максимальное значение, а в качестве верхней границы — уровень по высоте слитка, на котором эта разность равна нулю. 4 ил., 1 табл.

ОО должна проходигь через осевую плоско- C) сть заготовки. Макротемплеты вырезают по всей длине прокатанной заготовки че- -а рез равные интервалы. Продольные мак- (р ротемплеты после прострожки и шлифовки подвергают макротравлению.

В результате травления на контролируемых плоскостях макротемплетов выявляется осевая пористость, Границы зоны осевой пористости будут соответствовать максимально удаленным друг от друга по длине прокатанной заготовки темплетам, на которых еще выявляют осевую пористость.

1780918

3 4

Однако указанный способ является раз- обозначены: 1 — кривая вертикального зарушающим, трудоемким и длительным и не твердевания; 2 — tH S t < t< — временной позволяет оперативно исследовать различ- интервал перехода от участка медленного ные варианты разливки или качество слит- затвердевания к участку ускоренного заков с различными конструктивными 5 твердевания; 3 — h< h Ь». — интервал параметрами. погрешности определения нижней границы

Известен также способ определения зоны осевой пористости слитка; 4- профиль, границ эоны осевой пористости слитка пу- исследуемого слитка; 5 — зона осевой поритем измерения плотности металла образ- стости слитка. цов, вырезанных из осевой продольной 10 Например, для 17,9 т слитка положение плиты слитка вдоль его вертикальной оси. нижней границы эоны осевой пористости

Полученные зйачения плотности сравнива- находится между уровнями h< = 290 мм; ются либо с плотностью прокатанного ме- Ь» - 900 мм, т.е. интервал погрешности опталла, либо друг с другом, Границы зоны ределения ее положения составляет b, h = осевой пористости определяются, как уров- 15 =610 мм. ни, соответствующие резкому уменьшению Кроме того, рассмотреннйй способ не -. плотности металла. Указанный способ, как — позволяет определять положение верхней и предыдущий, является трудоемким, мало- границы зоны осевой пористости. Поэтому .. производительным и разрушающим. приходится дополнительно из слитка выреНаиболее близким по технической сущ- 20 зать продольную плиту,,проходящую через ности и достигаемому результату является его вертикальную ось. Продольную плиту способ определения границ зоны осевой после прострожки и шлифовки подвергают пористости, при котором .осуществляют макротравлению, в результате которого на вертикальное погружение зонда (пруток из макротемплете выявляется зона осевой постали с температурой ликвидуса, большей 25 ристости и определяются границы ее рас чемдля данной марки стали) в изложницу с пространения по оси слитка. Таким жидким металлом до соприкосновения с образом, описанный способ требуется довертикальным фронтом кристаллизации и полнять разрушающими слиток и трудоемфиксируют при этом глубину погружения кими операциями.. зонда, Проводя с течением времени Ряд эа- 30 Целью изобретения является определемеров, устанавливают кинетическую кри- ние верхней и нижней границ зоны осевой вую вертикального затвердевания и s пористости слитка с повышенной точно-". качестве нижней границы зоны осевой по- стью, сокращение трудоемкости этого опреристости принимают уровень по высоте деления и дальнейшее использование слитка, с которого начинается ускоренное.35 слитка по прямому назначению без его раз-вертикальное затвердевание. Однако ука-. рушения в процессе реализации способа. ванное техническое решение не позволяет Способ определения границ эоны осе-. точно устанавливать положение нижней вой пористости включает вертикальное пограницы зоны осевой пористости, т.к. кине- гружение зонда в изложницу с жидким тические кривые вертикального затвердева- 40 металлом, измерение толщины твердой фания различных слитков в зависимости от их зы и толщины двухфазной области над ней, массы, размеров и марки стали не имеют в качестве нижней границы зоны осевой поотчетливо выраженной границы перехода ристости принимают уровень по высоте. от участка медленного затвердевания к уча- слитка, на котором двухфазная область иместку ускоренного вертикального затверде- 45 ет максимальную толщину, а в качестве вервания. Таким образом, временной интервал хней границы — уровень по высоте слитка, перехода к ускоренному вертикальному за- на котором толщина двухфазной области твердеванию слитка оказывается достаточ- . равна нулю,но широким, что соответствует большой Предлагаемоерешениеполученонаоснеопределенности в выборе уровня по вы- 50 нове экспериментальных данных совместсоте слитка, с которого начинается ускорен- ного исследования вертикального ное вертикальное затвердевание. А это эатвердевания слитков массой от 0,5 до 30 приводит к значительной неточности опре- т методом дифференцированного зондироделения нижней границы зоны осевой пори- вания и их протравленных макротемплетов, стости слитка;: — 55 полученных из продольных осевых плит

Способ поясняется на фиг.1-4,, слитков.

На фигуре 1 показаны кинетические Метод дифференцированного зондирокривые вертикального затвердевания слит- вания основан на свойстве повышенной ка массой 17,9 т, получаемые при реализа- вязкости двухфазной области, образующейции способа-прототипа, Цифрами

1780918 ся над фронтом вертикального затвердева- раженный максимум, соответствующий ния, вследствие чего ее можно зарегистри-, строго определенному уровню по высоте ровать с помощью прутка (зонда), слитка. вводимого по оси слитка в его жидкую сер- Принятие в качестве верхней границы дцевину. 5 зоны осевой пористости уровня по высоте

Пруток вначале опускают в жидкий ме- слитка, на котором толщина двухфазной обталл с небольшим регулируемым усилием. ласти равнанулю, позволяет.определитьпоПридостиженииверхней границыдвухфаз- ложение верхней границы зоны осевой ной области ощущается скачкообразное пористости слитка, в то время как в спосовоэрастание сопротивления движению зон- 10 бе-прототипе это сделать невозможно. Точда,.В этом положении на прутке делают ность определения положения. верхней отметку. Дальнейшее погружение прутка границы зоны осевой. пористости такая же, . производят до упора в твердый фронт вер- что и при определении положения нижней тикального,затвердевания и фиксйруют при границы зоны осевой пористости. этом глубину погружения. 15 Кроме того. определение положения

Таким образом, эа один акт дифферен- нижней и верхней границ зоны осевой порицированного зондирования получают зна-::: стости слитка не требует его порезки и дручения толщины двухфазной области по оси .гих трудоемких операций по изготовлению слитка итолщинутвердой фазы в вертикаль- продольного макротемплета. что позволяет ном направлении. Метод дифференциро- 20 слиток использовать по прямому назначеванного зондирования является нию в дальнейшем пройзводстве.. неразрушающим и позволяет слиток ис- . . По сравнению.с прототипом предло. пользовать в дальнейшем переделе.. : женный способ менее трудоемок и позволяНа .фиг.2 показаны кинетические кри- ет оперативно оценивать качество осевой вые вертикального затвердевания слитка 25 зоны слитка при изменениях технологии массой 10 т, получаемые при реализации разливки иликачествоосевой.эоны различпредлагаемого способа.. Цифрами обозна- ных слитков, отличающихся конструктйвгны-, чены: 1 — кинетическая кривая продвиже- . ми параметрами. ния фронта вертикального эатвердевания; 2 Предлагаемый способ определения гра— кривая изменения во времени толщины 30 ницэоныосевойпористости реализуется на двухфазной области над фронтом верти- практикеследующим образом. . кального затвердевания: 3 — нижняя грани- После наполнения изложницы жидким ца зоны осевой пористости; 4 — верхняя металлом на нее устанавливают измериграница зоны осевой пористости; 5 — проф- тельное устройство и в течение всего перииль исследуемого слитка; 6 — зона осевой 35 ода затвердевания слитка осуществляют его пористости слитка; 7- временной интервал дифференцированное.зойдирование. На ос-. . существования двухфазной области. новании проведенных замеров строят криВ результатесопоставления положения . вые зависимости от времени толщины границ эоны осевой пористости, выявлен- твердой фазы в вертикальном направлении ных на протравленных продольных макро- 40 и толщины двухфазной области над фронтемплетах слитков, с кингетйческими том вертикального эатвердевания. Отмечакривыми изменения толщины двухфазной ют моменты времени, когда толщина области при затвердевании этих слитков . двухфазной области максимальна и когда было обнаружено, что нижняя граница зоны.: . она становится равной нулю. Определяют осевой пористости совпадает с уровнем по 45 уровни на кинетической кривой вертикальвысоте слитка, на котором двухфазная об-: ного затвердевания, соотаетствующие отласть имеет максимальную толщину, а вер- меченным моментам времени. Тогда хняя граница зоны осевой пористости .уровень повысотеслитка,соответствующий совпадает с уровнем по.высоте слитка, на максимальной толщине двухфазной облакотором исчезает двухфазная область, т.е. 50 сти, будет нижней грайицей зоны осевой ее толщина становится равной нулю., пористости. а уровень, на котором толщина

Принятие в качестве нижней границы двухфазной области равна нулю, есть верхзоны осевой пористости уровня по высоте няя граница зоны осевой пористости слитслитка,накоторомдвухфазнаиобластьиме-: ка. После затвердевания слитка его ет максимальную толщину, позволяет опре- 55 .используют в дальнейшем переделе. делить положение нижней границы зоны: П р и м e p. В производственных условиосевой пористости с повышенной по срав- ях проведено испытание способа при иссленениюс прототипом точностью, т.к. кинети- довании затвердевания двух слитков ческая кривая изменения толщины подшипниковой стали массой 5,5т; отлитых двукфеенор области всегдя имеет четко вы п6 рвлличным вариантам утепления прибы1780918

Точность способа аемяость

Полное время определения границ зоны осевой пористости, ч

Изготовление продольного

ывхротемплете, ч

ым

2.17

Не требуется

Нв требуется

2.8

3,3

2.17

150

300

2 34

150

250 ли, В г"ечрвом варианте испольэовали эоль" но-графитовую сме ь с расходом 4,6 кг/т, во втором варианте — зольно-графитовую смесь с расходом 2,8 кг/т и экзотермическую смесь с расходом 1,3 кг/т. 5 диффлеренцированное зондирование слитков осуществляли каждые 10 мин с момейта окончания "разливки в течение всего периода затвердевания, На фиг.3 йоказаны кинетические кри- 10 вйе вертикального затвердевания и изменения толщины "двухфазной области слитка варианта 1. Цифрами обозначены: 1 — "кине- тическая кривая продвижения фронта вертикального затвердевания; 2 — кривая 15 изменейия тоглщины двухфазной области в завйсимости от времени, 3 — йротяжен и ость зоны осевой порисгтости, определенная в соответствии с йредлагаемым способом; 4, 5- соответственно нижняя и верхняя грани- 20 цы зоны осевой пористости (нижняя граница находится на уровне 350 мм, верхняя граййца - на уровне 1780 мм); 6 — интервал погрешности определения положения нижйей"границы зоны. осевой пористости по 25 способу-прототипу; 7 — временной интервал сущеьсгтвьования двухфазной области.

На фиг,4 приведены кинетические кривые вертикального затвердевания и измененИя толщины двухфазной области в слитке 30 варианта 2. Обозначения те же, что и на фиг.3. Иэ сопоставления фиг.3 и 4 следует, что в варианте 2 зона осевой пористости имеет

М(еньшую протяженность (1050 мм); ее ниж- 35 ням граница находится выше(450 мм), а верхняя граница — ниже (1500 мм), чем в слитке варианта 1. Это свидетельствует о большей эффективности угепления прибыли слитка экзотермической смесью, чем зольно-гра- 40 фитовой. При этом не потребовалось порезки слитков и изготовления макротемплетов.

Результаты испытания. предлагаемого техническогб решения по этим двум вариантам приведены в таблице, Из таблицы видны преимущества предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом, Использование данного способа при анализе качества осевой зоны слитков подшипниковой стали по каждому варианту разливки позволяет экономить как минимум

900 руб. на слиток без учета затрат средств и времени на его порезку и изготовление макротемплета. Кроме того, точное определение границ зоны осевой пористости позволяет оптимизировать нормы головной и донной обреэи, а также режимы прокатки слитков, необходимые для заваривания усадочных пор.

Формула изобретения

Способ определения границ осевой пористости-слитка, включающий последовательно периодическое в течение acего времени затвердевания вертикальное погружение зонда по центру изложницы в жидкий металл до упора, измерение уровня погружения зонда, фиксирование при каждом измерении разности уровней между предыдущим и последующим погружениями и последующее установление нижней и верхней границ зоны осевой пористости в слитке, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения границ осевой пористости без разрушения слитка, при каждом погружении зонда дополнительно фиксируют промежуточный уровень скачкообразного возрастания сопротивления погружению зонда, при этом установление границ осевой пористости в слитке ведут, принимая в качестве нижней границы уровень по высоте слитка, на котором разность между уровнями погружения зонда до упора и скачкообразного изменения сопротивления его погружению имеет максимальное значение, а в качестве верхней границы — уровень по высоте слитка, на котором эта разность равна нулю. погрешность определения погрешность определения нижней границы зоны осевой верхней грвницы зоны осевой по истасти па истасти

1780918

Ярен,а orn Конца Разладки, 9 Риг, f о.л Р Н Л,o z,z З,о б епя ои конца. рариКки, Риг.2

1780918

4209

Ю а о&Ю

1780918 (soo

1

З

Ъ И00 .в о

Х т,00 3

950 - Ф0О

Зо 6О 80 .

Время oui конус ра уилки, яиц Риг. 0

Составитель В.Андреев

Редактор М.Васильева Техред М.Моргентал Корректор П.Гереши

Заказ 4237 Тираж . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 .

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