Способ обработки металла при непрерывном литье

 

Предложен способ обработки металла при непрерывном литье, включающий подачу металла из разливочного ковша в промежуточный, литье металла из промежуточного ковша в кристаллизатор и обработку металла электромагнитным полем. При этом обработку металла на выходе из разливочного ковша осуществляют электрическим полем, а на выходе из промежуточного ковша - бегущим электромагнитным полем. Достигаемый эффект - измельчение структуры отливки, сокращение содержания газов и неметаллических включений, более равномерное распределение их по сечению непрерывного слитка.

Изобретение относится к металлургии, к способам внешнего воздействия на жидкий металл.

Известен способ обработки металла электрическим полем при непрерывном литье, по которому работает устройство [1], содержащее цилиндрический электрод, расположенный между промежуточным ковшом и кристаллизатором соосно выпускному отверстию, электрически изолированный от нее и соединенный с источником электрического напряжения.

Известен также способ обработки металла при непрерывном литье, включающий подачу металла из разливочного ковша в промежуточный, литье металла из промежуточного ковша в кристаллизатор и обработку металла текущим электромагнитным полем при выходе его из промковша [2].

Оба указанных способа позволяет повысить качество отливки за счет активизации центров кристаллизации. Достигается измельчение зерна отливки, сокращение содержания газов и неметаллических включений. Однако эти способы хороши лишь для относительно небольших сечений отливки, так как время обработки металла в струе невелико.

Техническая задача изобретения - повышение качества отливки за счет интенсификации внешнего воздействия.

Поставленная задача решается тем, что в способе обработки металла при непрерывном литье, включающем подачу металла из разливочного ковша в промежуточный, литье металла из промежуточного ковша в кристаллизатор и обработку металла текущим электромагнитным полем, металл обрабатывают дополнительно в струе на выходе из разливочного ковша электрическим полем. В результате временя обработки увеличивается по сравнению с прототипом более чем в два раза, так как металл в промежуточном ковше электрически изолирован.

Обработка металла электрическим полем обеспечивается кольцевым электродом, охватывающим струю металла и соединенным с источником высокого электрического напряжения. Обработка металла магнитным полем достигается помещением струи расплава в соленоид, соединенный с источником электрического тока. "Бегущее" магнитное поле создается устройством типа статора электродвигателя. Обработка расплава электрическим полем перед кристаллизацией обеспечивает снижение межфазного натяжения в расплаве и активизацию центров кристаллизации. Это обеспечивает измельчение структуры отливки и ускорение кристаллизации металла при той же интенсивности внешнего теплоотвода. Обработка расплава магнитным полем обеспечивает уменьшение критического радиуса зародыша, т.е. также способствует измельчению зерна отливки. Обработка расплава магнитным полем нарушает равновесие на границе металла и неметаллического включения, способствует выделению этих включений и удалению их в промежуточном ковше. При этом достигается более равномерное распределение включений по сечению отливки, а размер включения уменьшается. Это же относительно к газовым включениям. Содержание газов и неметаллических включений в металле уменьшается. Металл становится более плотным и имеет более высокие механические свойства. Применение бегущего магнитного поля помимо указанных эффектов, вызванных взаимодействием магнитного момента "молекул" с внешним магнитным полем, обеспечивает некоторое "подтормаживание" струи расплава на входе в кристаллизатор, что обусловливает снижение интенсивности струйно-циркуляционных потоков металла и воздействия их на фронт кристаллизации, способствуя выравниванию фронта затвердевания и повышению однородности металла по сечению. Вместе с тем суммарный эффект от предлагаемого способа обработки металла не является простой суммой эффектов каждого из воздействий.

Так, активизация центров кристаллизации с одновременным уменьшением критического размера зародыша обеспечивает существенное увеличение корковой зоны и измельчение структуры заготовки, не достигаемое другими методами. Ускорение кристаллизации позволяет уменьшить глубину жидкой лунки, развитие ликвационных явлений и трещинообразования внутренней структуры, увеличить производительность литейной машины при сохранении существующей металлургической длины.

Аналогичным образом объясняется существенное измельчение неметаллических включений, их выделение в более безопасном для металла виде (преимущественно оксисульфидов).

Важнейший эффект - сокращение центральной пористости отливки и снижение ликвации в осевой зоне - является результатом совместного влияния предлагаемых воздействий.

П р и м е р. На МНЛЗ отливаются слябы 1650х250 мм со скоростью 0,8 м/мин. Расход охлаждающей воды 0,8 л/кг, сталь 09Г2ФБ. На сталеразливочном ковше установлен электроизолированный кольцевой электрод вокруг разливочного стакана. На электрод подавали напряжение 12 кВ. На погружном стакане установлен соленоид, обеспечивающий напряженность магнитного поля 40000 Э. Отлиты опытные слябы, отобраны темплеты, изучены макроструктуры, содержание газов и неметаллических включений.

Установлено, что корковая зона слитка увеличилась в 1,5 раза. Содержание газов и неметаллических включений уменьшилось на 30%, измельчились включения на 1 балл.

Указанные результаты подтверждают эффективность предлагаемого способа.

Формула изобретения

СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛА ПРИ НЕПРЕРЫВНОМ ЛИТЬЕ, включающий подачу металла струей из разливочного ковша в промежуточный и далее из промежуточного ковша в кристаллизатор, при этом струю металла при выходе его из промежуточного ковша обрабатывают бегущим электромагнитным полем, отличающийся тем, что струю металла при выходе его из разливочного ковша дополнительно обрабатывают электрическим полем.