Способ непрерывной разливки биметаллических слитков

 

Изобретение относится к металлургии , конкретнее к непрерывной разливке биметаллических слитково Цель изобретения - улучшение качества соединения сопрягаемых граней биметаллического слитка. Жидкий металл подают в кристаллизатор с перегородкой , формируют два сопряженных слитка, изменяют расход металла в каждьм из сопряженных слитков и измеряют температуру поверхности граней слитка в месте контакта с перегородкой . Сопряженные грани формируют под углом oi, одна к другой в пределах 15-90 , а угол наклона каждой грани к мениску металла в кристаллизаторе устанавливают в пределах 45-85°, при этом точки пересечения наклонных участков сопряженных граней с плоскостью их сопряжения, располагают на одной прямой и сме- :щают их одна относительно другой на расстояние l(10-20)ut, гдeЛt - разница в значениях температуры поверхности сопряженных граней в точках пересечения их наклонных участков с плоскостью, сопряжения. С, (tO- 20) - эмпирический коэффициент, устанавливаемый в обратной пропорциональной зависимости от значения перепада температуры, №t/°Co Кроме того, при угле наклона .одной из сопряженных граней к мениску металла в кристаллизаторе, равном 90, устанавливают расстояние 1 между точкой перегиба одной из граней и точкой начала формирования другой грани по зависимости 1 (30-40)At. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. I О) 4: N СП 4ia 4;

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU„„1447 дд 4 В 22 0 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ,. .," .ж„, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Эю,(56) Авторское свидетельство СССР

У 561611, кл. В 22 D 11/00, 1975. (54) СПОСОБ НЕПРЕРЬБНОЙ РАЗЛИВКИ

БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ СЛИТКОВ (21) 4247939/23-02 (22) 25.05 ° 87 (46) 30. 12 ° 88. Бюл. Р 48 (71) Научно-производственное объединение "Тулачермет" и Централъный .научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина (72) С.В.Колпаков, В.П.Симонов, Г.В.Винокуров, В.M.Ïàðøèí, В.И.Лебедев, В.И.Шлыков. и P.Ï.Êîðîòèíà (53) 621.746.047 (088.8) (57) Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке биметаллических слитков.

Цель изобретения — улучшение качества соединения сонрягаемых граней биметаллического слитка. Жидкий металл подают в кристаллизатор с перегородкой, формируют два сопряженных слитка, изменяют расход металла в каждый из сопряженных слитков и измеряют температуру поверхности rpa-! ней слитка в месте контакта с перегородкой. Сопряженные грани формируют под углом 0С одна к другой в о пределах 15-90, а угол наклона Р каждой грани к мениску металла в кристаллизаторе устанавливают в прео делах 45-85, при этом точки пересечения наклонных участков сопряженных граней с плоскостью их сопряжения располагают на одной прямой и сме; щают их одна относительно другой на расстояние 1=(10-20)a,å, где йразница в значениях температуры поверхности сопряженных граней s точках пересечения их наклонных участо ков с плоскостью. сопряжения, С, (1020) — эмпирический коэффициент, устанавливаемый в обратной пропорциональной зависимости от значения перепада температуры, мм/ С. Кроме того, при угле наклона, одной иэ сопряженных граней к мениску металла в кристаллизаторе, равном 90, устао навливают расстояние 1 между точкой перегиба одной из граней и точкой начала формирования другой грани по зависимости 1 =(30-40) с. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1447544

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке биметаллических слитков.

Цель изобретения — улучшение качества биметаллических заготовок.

На фиг. 1 изображен кристаллизатор для непрерывной разливки биметаллических слитков, продольный разрез; на фиг.2 - то же, при наклоне сопря- 10 женных граней биметаллических слитков.

Кристаллизатор для непрерывной разливки биметаллических слитков состоит из рабочих стенок 1, пере- 15 городки 2 с рабочими стенками 3 и 4 и термопар 5 и 6. Позициями 7-10 обозначены оболочки слитка; 11 и 12— точки перегиба сопрягаемых граней, 13 и 14 — струи металлов, 15 — ме- 20 ниск металла, 16 — плоскость сопря-: жения граней °

Диапазон значений углов наклона

oL сопрягаемых граней в пределах

15-90 обуславливается теплофизичес- - 25 кими закономерностями сварки поверхности оболочек: температурой, поверхностным натяжением жидкого металла, его вязкостью, жидкотекучестью и т.д. При меньших значениях 30 угла ф толщина оболочек сопрягаемых граней имеет малую величину, что ведет к ее подплавлению и смешению двух металлов. При больших значениях угла о(, соединение оболочек непрочно вследствие образования пустот между волнами на поверхности сопрягаемых граней из-эа ограниченной жидкотекучести металла. Указанный диапазон устанавливают в обратно пропорци- 40 ональной зависимости от скорости вытягивания слитка.

Диапазон значений углов наклона

1 каждой грани к мениску металла в о кристаллизаторе в пределах 45-85 . обуславливается гидравлическими закономерностями затекания жидкого металла в щель между рабочими поверхностями перегородки в кристаллизаторе и наклонной уже закристаллиэовавшейся оболочки грани, формирующейся в наклонном положении.

При меньших значениях угла Р затруднен доступ жидкого металла к концу щели вследствие ограниченности его жид55 котекучести, что ведет к образованию пустот в месте сопряжения граней и ослаблению их соединения. При больших значениях угла Р оболочка слитка испытывает растягивающие напряжения вследствие трения о наклонную поверхность перегородки, что ведет к размыву оболочки.

Указанньп диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от скорости вытягивания биметаллического слитка.

Пример 1. В процессе непрерывной разливки (фиг ° 1) в кристаллизатор с рабочими стенками 1 подают сталь марки 45ХН струей 13 и сталь марки 45 струей 14. Из кристаллизатора вытягивают биметаллический слиток с оболочками 7 и 8, 9 и 10 соответственно. В верхней части кристаллизатора устанавливают перегородку

2, охлаждаемую проточной водой. Перегородка 2 разделяет оболочки 8 и

9, которые ниже перегородки 2 контактируют по плоскости 16 сопряжения. Рабочие стенки 3 и 4 перегородки, а также начальные участки оболочек 8 и 9 наклонены к оси кристаллизатора и к мениску металла 15.

Вдоль рабочих стенок 1 формируют прямолинейные оболочки 7 и 10 граней.

Из кристаллизатора вытягивают со скоростью 0,8 м/мин биметаллический слиток с общим сечением 250х

600 мм. Толщина слитка из стали 45ХН, ограниченного гранями 7 и 8, состав" ляет 150 мм, а из стали 45, ограниченного оболочками 9 и 10 — 100 мм.

Сопряженные оболочки 8 и 9 формиг0 руют под углом с . =15, угол наклона

8 оболочки 8 к мениску металла 15 в кристаллизаторе выдерживают раво ным 80, а угол наклона Р оболочки

9 к мениску 15 металла — равным 85

В процессе непрерывной разливки измеряют температуру поверхности наклонных участков оболочек 8 и 9 в точках пересечения с плоскостью

16 сопряжения. Измерение производят при помощи термопар 5 и 6, зачеканенных в поверхность наклонных стенок 3 и 4 перегородки 2. Точки 11 и

12 пересечения наклонных участков соответственно оболочек 8 и 9 с плоскостью 16 сопряжения располагают на одной прямой и смещают относительно друг друга на расстояние 1

10 Ь t,, где Kt,- разница в значениях температуры поверхности сопряженных; граней 8 и 9 в точках 11

47544 а толщина слитка из стали 45, ограниченного гранями 9 и 10 - 100 мм.

Сопряженные оболочки 8 и 9 формируют под углом <=60, угол наклона Р грани 8 к мениску 15 металла в кристаллизаторе выдерживают равным

55, а угол наклона Р грани 9 к о о мениску 15 металла — равным 65

Точки 11 и 12 пересечения наклонных участков оболочек 8 и 9 с плоскостью 16 сопряжения располагают на одной прямой и смещают одна относительно другой на расстояние 1 = .

15 = 15 Ьс

При скорости вытягивания биметаллического слитка 1,0 м/мин и весовом расходе металла 13, равном 685 кг/мин, а металла 14-460 кг/мин, температура

20 в точке 11 составляет 1365 С, в точке 12-1380 С. При этом температура жидких металлов 13 и 14 одинаковая о, и составляет 1520 С.

При данных параметрах процесса

25 разливки расстояние между точками

11 и 12 1, = 15x15=225 мм.

При таких параметрах процесса разливки увеличивается толщина оболочек 8 и 9 в начале контакта до 30 д0 и 25 мм соответственно по сравнению с тощиной оболочек 7 и 10, равной

13 мм на том же уровне. В то же время температура поверхности оболочек

8 и 9 в точках 11 и 12 повышается до

1365 и 1380 С соответственно по .сравнению с той же температурой оболочек 7 и 10, равной 1260 и 1220 С на том же уровне.

3 14 и 12 пересечения их наклонных участб ков с плоскостью 16 сопряжения, С.

По скорости вытягивания биметаллического слитка 0,8 м/мин и весовом расходе металла 13, равном 550 кг/мин, а металла 14-365 кг/мин температура о, в точке 11 составляет 1360 С в точо

3 ке 12- i 380 С. При этом температура жидких металлов 13 и 14 одинакова а и составляет (520 С. При таких параметрах процесса разливки между точками 11 и 12 величина 1 = 10x20=200 ìì.

На таком расстоянии устанавливают перегородку 2. Температура в точке

12, равная t380 С, устанавливается посредством изменения положения мениска 15 металла 14.

4g В результате улучшается качество и прочность соединения оболочек 8 и

9 биметаллического слитка.

В процессе непрерывной разливки формирование оболочек 8 и 9 происходит с постоянным периодическим пос-: туплением свежих порций жидкого металла к поверхности рабочих стенок

3 и 4 перегородки 2. В результате наклонного формирования оболочек . и 9 увеличивается их толщина до 3 и 30 мм в начале контакта соответственно по сравнению с толщиной оболочек 7 и 10, равной 15 мм на том же уровне. В то же время температура пбверхности оболочек 8 и 9 в точках

11 и 12 повышается до значений 1360 о и 1380 С соответственно по сравнению с той же температурой оболочек

7 и 10, равной 1250 С и 1210 С на

/ том же уровне.

Вследствие увеличения толщины и температуры сопряженных оболочек 8 и 9 улучшается качество и надежность соединения биметаллического слитка, не размываются оболочки 8 и 9, отсутствует смешение металлов

13 и 14. Периодическая волнистость поверхности оболочек 8 и 9 совместно с поступлением в место их контакта свежих порций жидкого металла 14 приводит к увеличению прочности соединения оболочек 8 и 9.

Пример 2. В процессе непрерывной разливки (фиг. 1) в кристаллизатор с рабочими стенками 1 подают сталь марки 45ХН струей 13 и сталь марки 45 струей 14 ° Из кристаллизатора вытягивают со скоростью

1,0м/мин биметаллический слиток с общим сечением 250х600 мм. Толщина слитка из стали 45ХН, ограниченного гранями 7 и 8, составляет 150 мм, 11 р и м е р 3. В процессе непре45 рывной разливки (фиг.1) в кристал-лизатор с рабочими стенками 1 подают сталь марки 45ХН струей 13 и сталь марки 45 струей 14. Из кристаллизатора вытягивают со скоростью

5О 1,2 м/мин биметаллический слиток с общим сечением 250х600 мм. Толщина слитка из стали 45ХН, ограниченного гранями 7 и 8, составляет 150 мм, а толщина слитка из стали 45, ограниченного гранями 9 и 10, — 100 мм.

Сопряженные грани 8 и 9 формируют под углом о(.= 90, угол наклона р грани 8 к мениску 15 металла в крисо таллизаторе. выдерживают равным 45

5 14 а угол наклона Р грани 9 к мениску

15-45 металла.

Точки 11 и 12 пересечения накпонных участков соответственно граней

8 и 9 с плоскостью 16 сопряжения располагают на одной прямой и смещаI0T относительно друг друга на расстояние 1 = 20 ° а tI .

При скорости вытягивания биметаллического слитка 1,2 м/мин и весовом расходе металла 13, равном 820 кг/мин, металла 14-550 кг/мин, температура в точке 11 составляет 1370 С, в точке 12 - 1380 С. При этом температура жидких металлов 13 и 14 одинаковая и составляет 1520 С.

При данных параметрах процесса разливки расстояние между точками

11 и 12 1(?Ох20=200 мм.

При таких параметрах процесса разливки увеличивается толщина оболочек 8 и .9 в начале контакта до 25 и 20 мм соответственно по сравнению с толщиной оболочек 7 и 10, равной

11 мм на том же уровне. В то же время температура поверхности оболочек

8 и 9 в точках 11 и 12 повышается до 1370 и 1380 С соответственно по сравнению с той же температурой оболочек 7 и 10, равной 1280 и 1240"С на том же уровне.

В результате улучшается качество и прочность соединения оболочек 8 и 9 биметаллического слитка.

Пример 4. В процессе непрерывной разливки {фиг.2) подают сталь марки 45ХН струей 13 и сталь марки

45 струей 14. Из кристаллизатора вытягивают со скоростью 1,0 м/мнн биметаллический слиток с общим сечением 250х600 мм. Толщина слитка из стали 45ХН, ограниченного гранямн

7 и 8,составляет 150 мм, а толщина слитка из стали 45, ограниченного граняии 9 и 10i- 100

Сопряженные грани 8 и 9 формируют о под углом g =45, угол наклона /3 грани 8 к мениску металла 15 в кристаллизаторе выдерживают равным 4-5 а угол наклона грани 9 к мениску ,металла 15-90

Точку пересечения 11 наклонной грани 8 с плоскостью 16 сопряжения располагают на одной прямой с точкой начала формирования 9 и смещают одна относительно другой на расстояние:

1 =(30-40) Ь t< где Ьг. — разница в зиачениях температуры поверхности

47544

6 сопряженных граней в точке пересечения одной грани с плоскоСтью сопряжения н в точке яачала формировапия другой грани, (30-40} — эмпирический

5 коэффициент, устанавливаемый в обратной пропорциональной зависимости от значения перепада температуры о

9 мм/ С. о

При перепаде температуры р,t=10 С величина 1z= 40x20=400 мм; при перео паде температуры Р,t=15 С, величина

1< 35х15=525 мм," при перепаде температуры Ь t=20 С величина 1 = 30х20=

=-600 км.

При таком формировании оболочек

8 и 9 увеличивается толщина ооолочки

8 и повышается ее температура в месте контакта с оболочкой 9. При этом толщина оболочки увеличивается до о

25-30 мм, температура до 1370-1380 С о по сравнению с температурой 1260 С поверхности грани 9 на -.oI же уровне.

l3 результате повышается качество и прочность соединения оболочек 8 и 9, отсутствует разков оболочек и смешение жидких металлов„

Изменение расстояния 1 в общем случае можно достигнуть за счет выполнения перегородки 2 составной и относительного смещения составньгх частей.

Применение предлагаемого способа позволяет увеличить выход годных биметаллических слитков на 2,5%.

35 формула из об ре те ния

1. Способ непрерь аной разливки

4п биметаллических слитков, включающий раздельную подачу металлов в кристаллнзатор с перегородкой, формирование в нем слитков со сварнваемыми сапряженнымн гранями, регулирование

45 расхода металлов и измерение температуры поверхности слитков в месте контакта с перегородкой, о т л и— ч а ю щ н и с я тем, что, с целью повышепил качества блметаллических

50 заготовок, cBGpHBBBMblp- грани слитков а формируют под углом =15-90 одча к другой и с углом наклона Р каждой грани к мениску металла в крнсталлизаторе, равным 45-85 С, при этом о, 55 точки пересечения наклон ььх участков граней слитков с поверхностью их сваривания располагают на одной прямой со смещением одна относительно другой на

1,= (10-20)де где gt, - перепад температур поверхностей свариваемых граней слитков в точках пересечения их наклонных участков с плоскостью сваривания, С; (10-20) коэффициент, устанавливаемый в обратно пропорциональной зависимости от перепада температуры, мм/ С. с

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что при перпендикулярном расположении одной из свариваемых граней к мениску металла в кристаллиэаторе расстояние lz между переги1 =(30-40) Ь t где Ь, l0

- перепад температур поверх ностей свариваемых граней в месте пересечения одной грани с плоскостью сопряжения и в зоне начала формирования другой грани слитка, С;

О ° — коэффициент, устанавливаемый в обратно пропорциональной зависимости от

15 (30-40) перепада температур, им/ С.

47544 8 бом одной из граней свариваемых слитков и началом формирования другой грани слитка определяют по зависимости

1447544 . 1f

Составитель В.Яковлев

Редактор ЛвПчолинская Техред Л.Сердюкова Корректор С.Шекмар

Заказ 6787/13 Тираж 741 Подписное

ВНИИПИ Госуда ственного к уд р енного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие У ие, г. жгород, ул. Проектная,. 4