Способ непрерывного литья слитков на установках вертикального и криволинейного типа

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к литью металлов непрерывным способом. Жидкий металл подают из промежуточного ковша в кристаллизатор через погружную огнеупорную трубу и производят его пульсационное перемешивание в кристаллизаторе периодическим наполнением и вытеснением металла газом из огнеупорной трубы. Начальный гидравлический диаметр вытесняемой струи определяют по предложенной зависимости. На криволинейных установках струю металла, вытесняемую из огнеупорной трубы, направляют в сторону искривления слитка под углом к вертикали, равным 24-28 R а57. где 24-28 - эмпирический коэффициент. 1 з.п. ф-лы. 4 ил., 1 табл. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 22 О 11/10

ГОСУДАР СТВ Е ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сд (с ос, (л) (21) 4776068/02 (22) 02,01.90 (46) 30.05,92, Бюл, ¹ 20 (71) Днепродзержинский индустриальный институт им. М.И. Арсеничева. Днепровский металлургический комбинат им, Ф,Э. Дзержинского и Тржинецкий металлургический комбинат им, Великой Октябрьской социалистической революции (72) Ю.И. Шиш, Л.В, Рубин. В,Т. Лобачев, А.И. Багрий, С,С. Бродский, А.Д. Зражевский, Л,М, Учитель, М.И. Пикус(Щ, Владислав Рашка, Веслав Марощик. Богдан

Ирмлер, Мирослав Доседел и Йозеф Слиж (CS) (53) 621.746,047(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1301552, кл, В 22 D 11/00. 1987.

Изобретение относится к металлургии, в частности к литью металлов непрерывным способом, и может быть использовано при отливке слитков на криволинейных и вертикальных машинах.

Известен способ непрерывной разливки металлов, предусматривающей периодическое заполнение дополнительно введенной в кристаллизатор керамической трубы металлом и вытеснение его в объем кристаллизатора путем изменения давления инертного газа в трубе пропорционально движению кристаллизатора.

Недостаток способа — отсутствие условий для эффективного перемешивания металла, поскольку вытеснение его из трубы и ее заполнение металлом происходят с отноI

„„Ы2„„173б673 А1 (54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ

СЛИТКОВ НА УСТАНОВКАХ ВЕРТИКАЛЬНОГО И КРИВОЛИНЕЙНОГО ТИПА (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к литью металлов непрерывным способом. Жидкии металл подают из промежуточного ковша в кристаллизатор через погружную огнеупорную трубу и производят его пульсационное перемешивание в кристаллизаторе периодическим наполнением и вытеснением металла газом из огнеупорной трубы, Начальный гидравлический диаметр вытесняемой струи определяют по предложенной зависимости. На криволинейных установках струю металла, вытесняемую из огнеупорной трубы, направляют в сторону искривления слитка под углом к вертикали, равным 24 — 28R . где24 — 28— эмпирический коэффициент. 1 з.п. ф-лы. 4 ил., 1 табл, сительно низкой скоростью, определяемой частотой и характером движения кристаллизатора, Наряду с этим, использование для воздействия на металл дополнительной огнеупорной трубы, расположенной не по оси слитка, повышает с одной стороны расход огнеупорных материалов, а с другой — структурную и химическую неоднородности непрерывнолитых заготовок.

Наиболее близким к изобретению является способ непрерывного литья слитков, включающий подачу металла из промежуточного ковша в кристаллизатор через огнеупорную трубу и пульсационное перемешивание жидкой фазы слитка периодическим наполнением и вытеснением металла из .огнеугорной трубы газом со

1736673

20

55 скоростью (3 — 4) — скорости вытеснения меcl

О талла из промежуточного ковша, а длительность заполнения составляет (1,0 — 1,1) где d — диаметр струи металла, вытекающего из промежуточного ковша, м;

Π— диаметр струи металла, вытекающего из огнеупорной трубы, м;

Л и — колебание уровня металла в кристаллизаторе в процессе пульсации, м;

V — скорость литья, м/мин.

К недостаткам известного способа непрерывного литья относится образование при указанных скоростях вытеснения металла из огнеупорной трубы .газосодержащих вихрей кольцевой формы, которые, опускаясь вниз, контактируют с оболочкой затвердевающегося слитка в кристаллизаторе и зоне вторичного охлаждения. В процессе этого происходит размывание кристаллизующейся оболочки газосодержащими вихрями и насыщение металла вносимым ими газом, что приводит к прорывам корочки слитка под кристаллизатором, вызывает образование дефектов макроструктуры: трещин, пятнистой ликвиции, химической и физической неоднородности, Как показали лабораторные исследования и опытные разливки, образование газосодержащего вихря в процессе вытеснения металла из огнеупорной трубы связано с тем, что истекающая из промежуточного ковша струя металла, поступая в указанную трубу, инжектирует из нее газ, который увлекается струей в жидкий металл, находящийся в погруженной в него части трубы, и распределяется в металле в виде отдельных пузырей. При повышении давления в трубе металл вытесняется из нее, причем на выходе иэ трубы поток металла приобретает вращательно-поступательное движение в вертикальной плоскости, образуя кольцевой вихрь тороидальной формы, опускающийся в жидкую фазу слитка. Причина возникновения такого вихря обусловлена образованием возле стенок трубы при движении в ней металла пограничного слоя, который на краю трубы отрывается, в результате чего создается тонкий слой металла со значительной завихренностью. Затем происходитсворачивание этого слоя, которое и приводит к образованию вихря, По мере вытеснения металла из трубы вихрь перемещается вниз с одновременным увеличением наружного диаметра и поперечного сечения. Вращательное движение металла в вихре обеспечивает снижение в нем статического давления. Это приводит к тому, что пузыри газа, вытесняемые вместе с потоком металла из огнеупорной трубы, вовлекаются в вихрь, образуя вокруг центра его вращения замкнутое газовое кольцо тораидальной формы, К моменту изменения направления движения жидкого металла в трубе вращательно-поступательное движение приобретает практически весь вытесняемый из нее поток металла. При этом на выходе из трубы скорость поступательного движения вихря равна скорости вытеснения металла. По мере опускания в жидкой фазе слитка скорость движения газосодержащего вихря снижается. По достижении определенной глубины газовое кольцо под действием выталкивающих сил и вязкости металла разрушается на отдельные пузыри, которые всплывают в жидкой фазе слитка на поверхность металла в кристаллизаторе. При этом перемешивание жидкого металла в слитке происходит не только за счет перемещающихся вниз кольцевых газосодержащих вихрей, но и всплывающими после их разрушения пузырями газа.

Однако разрушение вихря происходит и в результате соприкосновения с твердой оболочкой слитка, в первую очередь с растущими к его центру кристаллами, что приводит к их ломке. При этом скорость движения вихря снижается, но он все же продолжает перемещаться вниз. Полное разрушение вихря происходит после соприкосновения его с твердой оболочкой слитка. Если центр вихря совпадает с осью непрерывнолитого слитка, то контакт вихря с оболочкой наступает на глубине, где наружный размер вихря равен поперечному размеру жидкой лунки слитка.

При отклонении траектории движения вихря от оси слитка столкновение вихря с оболочкой происходит на меньшей глубине, т.е„когда размер вихря меньше поперечного размера лунки.

Таким образом, максимальное расстояние в жидкой фазе слитка вихрь проходит, если он не соприкасается с его оболочкой, а минимальное — при несовпадении центра вихря с осью слитка, С уменьшением поперечного размера вихря при прочих равных условиях глубина его проникновения в жидкую фазу слитка возрастает, При контакте кольцевого газосодержащего вихря с оболочкой слитка в пределах кристаллизатора, где оболочка слитка тонкая и имеет низкую прочность, происходит ее размыв, вызывающий образование трещин и прорывы металла, Это имеет место, 1736673 например, при разливке стали ШХ15 на машинах вертикального типа в соответствии с параметрами, приведенными в примере осуществления прототипа: сечение слитка

265х340 мм, внутренний диаметр стакана в промежуточном ковше 25 мм, скорость разливки 0,0108 м/с, внутренний диаметр огнеупорной трубы 100 мм, глубина ее погружения в металл 0,6 м, скорость вытекания струи из стакана промковша 2,0 м/с, Установлено, что в указанных условиях вихрь ударяется об оболочку слитка на расстоянии 0,77 м от мениска металла в кристаллизаторе.

Если кольцевой газосодержащий вихрь соприкасается с оболочкой слитка в зоне вторичного охлаждения, то часть пузырей газа, всплывающих в металле после погружения вихря, запутывается между растущими кристаллами дендритной формы, Во время застывания слитка в эти пузыри диффундируют и накапливаются там содержащиеся в металле вредные газы, неметаллические включения, ликвирующие элементы, что вызывает появление таких дефектов макроструктуры слитка как пятнистая ликвация, точечная неоднородность и др. Указанные условия создаются, если в соответствии с примером, приведенным в прототипе, получают слитки сечением

335х400 мм, отливая их через стакан внутренним диаметром 31 мм. Установлено, что в таком случае газосодержащий вихрь соприкасается с оболочкой слитка на расстоянии 2 09 м от мениска металла в кристаллизаторе, т.е. в зоне вторичного охлаждения. Окончательное разрушение вихря происходит на расстоянии 3,2 м от данного уровня. При этом уменьшается толщина зоны столбчатых кристаллов за счет соответствующего увеличения размера зоны равноосных кристаллов. Однако часть газа остается в слитке, что приводит к указанным дефектам макроструктуры.

Использование прототипа при разливке на криволинейных машинах практически невозможно, поскольку он не обеспечивает получение положительного результата.

В таких условиях траектория движения газосодержащего вихря, перемещающегося прямолинейно, не совпадает с продольной осью слитка, искривленной под определенным радиусом. В результате имеет место подмыв затвердевающей оболочки слитка по большому радиусу, Если с помощью различных приемов даже и обеспечить совпадение осей слитка и вихря с целью устранения указанного Недостатка, то вопрос удаления из слитка вносимого вихрем газа остается не решенным. На криволинейных машинах вследствие изогнутости затвердевающего слитка вероятность задержки вертикально всплывающих пузырей газа, образующихся после разрушения

5 вихря, намного выше, чем в слитках, отливаемых на вертикальных машинах, что обуславливает появление дефектов макроструктуры.

Таким образом, обеспечить существен10 ное снижение химической и физической неоднородности слитка только путем пульсационного перемешивания металла практически невозможно.

Цель изобретения — повышение качест15 ва непрерывнолитого слитка путем снижения его химической и физической неоднородности.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что согласно способу непрерыв20 ного литья слитков, включающему подачу металла из промежуточного ковша в кристаллизатор через огнеупорную трубу и пульсационное перемешивание жидкой фазы слитка периодическим наполнением и

25 вытеснением металла из огнеупорной трубы газом, предусмотрены следующие приемы.

Металл вытесняют из огнеупорной трубы с образованием струи начальным гидравлическим диаметром

2,2 б D < 0,5 а + 0,0115 h — — — 0 016, 1,183 К

Вытеснение металла из огнеупорной

35 трубы осуществляют со скоростью (и). обеспечивающей возникновение в жидкой фазе слитка кольцевых газосодержащих вихрей, причем при опускании в жидкой фазе слитка кольцевые газосодержащие вихри не кон40 тактируют с оболочкой слитка, При этом кольцевые газосодержащие вихри проникают в жидкую фазу слитка на глубину, исключающую задержку в слитке вносимого ими газа.

45 При разливке металла на вертикальных машинах скорость вытеснения металла из трубы выбирают в пределах р т ов

0,6

50 / — р г" / — у

При разливке металла на криволинейных машинах струю металла, вытесняемую из огнеупорной трубы, направляют в сторону искривления слитка под углом к вертикали а =(24-28)R, а скорость вытеснения

-0,57 металла из огнеупорной трубы в зависимости от соотношения расстояний по оси слитка от мениска металла в кристаллизаторе до

1736673 точки соприкосновения газосодержащего вихря с оболочкой слитка

0,046 и до места проникновения газосодержащего вихря в жидкую фазу, при превышении которого не обеспечивается удаление их слитка вносимого вихрем газа

Lz=0,017R (90 — 80 V ) определяют из выражений; при L1 г, при Ь< L2, где d — гидравлический диаметр струи металла, вытекающей из промежуточного ковша,м; а — толщина непрерывнолитого слитка, м;

h — глубина погружения огнеупорной трубы в металл, м;

К вЂ” коэффициент затвердевания металла, мlмин ;

V — скорость разливки металла, м/мин;

R — базовый радиус криволинейной машины, м;

f, F — площадь поперечного сечения струи металла соответственно вытекающей из промежуточного ковша и вытесняемой из огнеупорной трубы, м;

s — площадь поперечного сечения слитка,- м;

P — периметр поперечного сечения слитка, м.

На фиг. 1 показана схема движения газосодержащего вихря в жидкой фазе слитка; на фиг. 2 — схема всплывания пузырей газа в жидкой фазе слитка, образовавшихся в результате разрушения газосодержащего вихря; на фиг. 3 — схема проникновения газосодержащего вихря в жидкую фазу слитка при L»Lz; на фиг, 4 — то же. при L«Lz, Сущность предложенного способа непрерывного литья слитков заключается в следующем.

В кристаллизатор 1 (фиг. 1) с жидким металлом 2 погружена огнеупорная труба 3, герметично соединенная с промежуточным ковшом 4. Вытеснение металла из огнеупорной трубы осуществляют путем повышения в ней давления за счет подачи газа через патрубок 5, Заполнение огнеупорной трубы металлом происходит в результате понижения в ней давления при соединении ее внут5 ренней полости с атмосферой или отсасывающим устройством, Гидравлический диаметр струи металла, вытесняемой из огнеупорной трубы, составляет .

2,2d D<0,5à+ 0,0115h — — 0,016, Вытеснение металла из огнеупорной

15 трубы осуществляют со скоростью, обеспечивающей возникновение в жидкой фазе слитка кольцевых газосодержащих вихрей

6. За каждый период вытеснения металла из трубы образуется один вихрь. Газ в вихрь

20 попадает из огнеупорной трубы 3 вследствие инжекции его струй металла, поступающей из промковша 4, Газосодержащие вихри 6 при опускании в жидкой фазе слитка не соприкасаются с

25 его оболочкой 7, что исключает ее размывание. Достигнув определенной глубины, газосодержащие вихри под действием выталкивающих сил и вязкости металла разрушаются с образованием газовых пузырей

30 1 (фиг. 2), всплывающих на поверхность металла в кристаллизаторе. При этом вносимый вихрями газ полностью удаляется из слитка, При разливке металла на машинах вер35 тикального типа ось вытесняемой из огнеупорной трубы струи металла совпадает с продольной осью слитка, т.е. угол а= О, а скорость вытеснения металла из этой трубы выбирают в пределах

При получении слитков на криволинейных машинах струю металла, вытесняемую из огнеупорной трубы, направляют в сторону искривления слитка под углом к вертикали

50 а=(24 — 28) R

В таких условиях траектория движения газосодержащего вихря совпадает с продольной осью слитка, искривленного под определенным радиусом, что исключает

55 контактирование вихря с оболочкой слитка.

На машинах криволинейного типа скорость вытеснения металла из огнеупорной трубы, в зависимости соотношения расстояний по оси слитка от мениска металла в кристаллиэаторе до точки соприкосновения

1736673

5

0,046

15 — — — <ю< при L1> 1г, 45

55 газосодержащего вихря с оболочкой слитка (фиг. 3, 4) Ж РК вЂ” - 0092(Ю - а - а, о я 3 ь) и до места проникновения газосодержаще.го вихря в жидкую фазу, при превышении которого не обеспечивается удаление из слитка, вносимого вихрем газа, L2=0,017 R (90 — 80 V 5) определяЮт из выражений: при Li

Когда гидравлический диаметр струи металла

D<2,2á, резко увеличивается газосодержание металла в огнеупорной трубе, что связано с аналогичным повышением инжектирующего действия струи металла, возрастающего с уменьшением отношения поперечных сечений струй металла, вытекающей из промежуточного ковша и вытесняемой из огнеупорной трубы. В таких условиях металл теряет сплошность, вследствие чего пространство между внутренними стенками огнеупорной трубы и струей металла, истекающей из промковша, заполняется пеной, при вытеснении которой в жидкую фазу слитка вихри не образуются, B предложенном диапазоне изменение гидравлического диаметра струи металла, вытесняемой из огнеупорной трубы, его уменьшение при прочих равных условиях вызывает увеличение газосодержания металла в трубе без потери сплошности, Однако при этом масса металла, вытесняемого из огнеупорной трубы, уменьшается, а объем

40 газа в вихре. увеличивается, что требует повышения скорости вытеснения металла из трубы для получения газосодержащих вихрей, достигающих заданной глубины в жидкой фазе слитка.

Оптимальный предел по гидравлическому диаметру струи металла, вытесняемой из огнеупорной трубы, достигается тогда, когда указанный диаметр выше его нижнего заявляемого предела на 20 — 607; от разности между верхним и нижним пределами, т,е, D= 2,2d + (0,5а + 0,0115h

1,183 К

V — 0,016 — 2,20)

При более низких значениях величины гидравлического диаметра струи металла на выходе из огнеупорной трубы качество непрерывнолитого слитка заметно не улучшается, но в то же время существенно возрастают затраты по осуществлению изобретения в основном за счет необходимости обеспечения высоких скоростей вытеснения металла из трубы. Превышение оптимального значения гидравлического диаметра струи металла сопровождается снижением расстояния от мениска металла в кристаллизаторе до точки соприкосновения газосодержащего вихря с оболочкой слитка, т.е. уменьшением глубины его проникновения в жидкую фазу слитка, а это вызывает увеличение протяженности зоны столбчатых кристаллов и повышенную ликвацию в слитке.

Установлено, что для условий разливки металла на вертикальных машинах скорость вытеснения металла из огнеупорной. трубы, обеспечивающая возникновение кольцевых газосодержащих вихрей, перемешивающих жидкую фазу слитка s зоне вторичного охлаждения без насыщения металла газом, составляет — — <ш< — (—

При вытеснении металла из огнеупорной трубы со скоростью ниже предлагаемой путь движения кольцевого газосодержащего вихря не превышает глубину распространения струи металла при обычной разливке, что не обеспечивает достижение поставленной цели, Вытеснение металла из огнеупорной трубы со скоростью выше заявляемой сопровождается насыщением слитка газом, вносимым вихрем, поскольку в таком случае путь движения вихря с учетом глубины погружения огнеупорной трубы в металл в кри1736673

5

vD

25

35

50

55 сталлизаторе превышает расстояние от мениска металла до точки контактирования газосодержащего вихря с оболочкой слитка.

Наиболее интенсивное перемешивание застывающего, металла в зоне вторичного охлаждения и стабильное его качество обеспечиваются при оптимальной скорости вытеснения металла, которая меньше верхнего заявляемого предела на 5-15 от разности между верхним и нижним ее пределами, т.е.

16зР— Ь (f) 5 — 15 Р) 100

Вытеснение металла из огнеупорной трубы со скоростью ниже оптимальной, хотя и обеспечивает усреднение состава металла при его кристаллизации, но не позволяет добиться значительного сокращения протяженности зоны столбчатых кристаллов, как это происходит при оптимальных скоростях. Вытеснение металла из огнеупорной трубы со скоростью выше оптимальной характеризуется нестабильностью качества металла за счет не всегда полного вытеснения из слитка газа, вносимого вихрем, При разливке на криволинейных машинах вытеснение струи металла из огнеупорной трубы в сторону искривления слитка под углом к вертикали а=(24 — 28) R обеспечивает максимальный путь движения вихря в жидкой фазе слитка и исключает односторонний подмыв его твердой оболочки. При наклоне оси струи к вертикали под углом ниже заявляемого кольцевые вихри разбиваются об оболочку слитка большего радиуса, а выше — меньшего радиуса, вызывая в обоих случаях односторонний ее размыв. Кроме того, как в том, так и в другом случае значительно сокращается путь движения кольцевого вихря, что снижает интенсивность перемешивания.

Оптимальный угол наклона оси струи к вертикали определяется получением металла наиболее высокого качества, которое достигается при а =(25-27) R обеспечивающим совпадение оси движения вихря с продольной осью слитка. Это позволяет проделать вихрю наибольший путь и, соответственно, в максимальной степени использовать его энергию для перемешивания жидкой фазы криволинейного слитка. Однако беспредельно увеличивать путь движения вихря в этих слитках, как и в вертикальных, нЕльзя, поскольку вносимый вихрем газ может, начиная с какого-то предельного расстояния от мениска металла до места проникновения вихря в жидкую фазу слитка, остаться в нем, вызывая дефекты его макроструктуры, Установлено, что максимальное расстояние от мениска металла в кристаллизаторе до места проникновения газосодержащего вихря в жидкую фазу слитка, при котором не обеспечивается удаление из него вносимого вихрем газа (фиг, 3, 4), составляет

Lz=0,017R (90 — 80 V ).

На этом или большем расстоянии содержащийся в вихре газ, всплывая вверх в виде пузырей, соприкасается с оболочкой слитка меньшего радиуса и, следовательно, с кристаллами дендритной формы, оси которых за счет искривления слитка располагаются по отношению к вергикали не под тупым, как в вертикальных слитках, а под прямым или даже острым углом, что вызывает попадание пузырей в межкристаллические области, откуда они не в состоянии самопроизвольно всплыть на поверхность металла в кристаллизаторе.

В зависимости от радиуса криволинейной машины, параметров слитка и условий разливки L2 может быть меньше L1 (фиг. 3), равняться или быть больше его (фиг. 4). В любом случае, если путь движения вихря в жидкой фазе слитка в сумме с глубиной погружения огнеупорной трубы превышает L<

llpM L2> 1 1 или L2 flpM L2< L) (фиг. 3), То пузыри газа остаются в слитке, что вызывает снижение его качества, Важным технологическим параметром, определяющим путь движения кольцевого вихря в жидкой фазе слитка, является скорость вытеснения металла из огнеупорной трубы, которая для условий разливки на криволинейных машинах выбирается в зависимости от соотношения L2 и L1, Если L1>L2 (фиг. 3), то ограничением на пути движения вихря является Lz и скорость вытеснения находят по следующему эмпирическому выражению: — — — (а (— H а если L1< L2 (фиг, 4), то ограничением на пути движения вихря является расстояние

L<. В этом случае скорость вытеснения металла из огнеупорной трубы определяют из неравенства

i/ F i/ F

1736673

14 которое используют также и для условий разливки на вертикальных машинах, При вытеснении металла из огнеупорной трубы со скоростью

16Sp н Об т.е, ниже нижнего заявляемого предела, путь движения вихря не превышает глубину распространения струи металла в слитке, истекающей из промежуточного ковша, что не обеспечивает перемешивание металла в зоне вторичного охлаждения.

Вытеснение металла из огнеупорной трубы со скоростью при которой кольцевые газосодержащие вихри проникают на расстояние, равное или большее Lz, откуда пузыри газа после разрушения вихря не могут полностью всплыть на поверхность металла в кристаллизаторе, приводит к насыщению слитка газом, при- 25 чем в основном в области. прилегающей к оболочке меньшего радиуса.

Оптимальная скорость вытеснения металла из огнеупорной трубы при L» Lz ниже верхнего заявляемого предела на 5-15 от 30 разности между верхним и нижним пределами, т.е, 35

16s P — h (f) 5 — 15.,/ = (F) 100

При этих значениях скоростей вытеснения

40 металла из огнеупорной трубы обеспечивается наиболее высокое и стабильное качество непрерывнолитой стали. Вытеснение металла из огнеупорной трубы со скоростя- 4 ми ниже оптимальных сопровождается ухудшением качества металла за счет недостаточного перемешивания жидкой фазы слитка при его кристаллизации. B условиях превышения оптимальных значений скоро-. стей возрастает нестабильность качества металла за счет не всегда полного выделения из слитка вносимого вихрем газа.

Причина насыщения криволинейных слитков, вносимых вихрем газом при L>< L2, идентична рассмотренной для условий

55 разливки вертикальных слитков. Поэтому обоснования заявляемых пределов и оптимальной скорости вытеснения металла из огнеупорной трубы для криволинейных слитков в этом случае совпадают с изложенными для вертикальных слитков, Пример ы. Предложенный способ иллюстрируется следудющими 2 примерами его осуществления, из которых примеры

1 — 9 относятся к МНЛЗ вертикального, а примеры 10-22 — криволинейноготипа,пример 23 относится к способу-прототипу.

На МНЛЗ вертикального и криволинейного типа отливают непрерывнолитые заготовки поперечным сечением соответственно 265х340 и 335х400 мм из стали 20 следующего химического состава, : С 0,19;

Мп 0,55; Si 0,3; S 0,035; P 0,035; Ni 0,25; Си

0,25; Сг 0,25; А! 0,02. Во всех примерах температура стали в промежуточном ковше находится в пределах 1530 — 1550 С, высота налива в нем металла 0,67 м, скорость разливки и вытекания струи металла из промежуточного ковша соответственно 0,0108 и

2,0 м/с, глубина погружения огнеупорной трубы, предназначенной для пульсационного перемешивания и защиты струи металла от вторичного окисления на участке промежуточный ковш — кристаллизатор, составляет 0,6 м или 0,9 высоты налива металла в промежуточном ковше, Все огнеупорные трубы имеют цилиндрическую форму с толщиной стенок 30 мм, Изоляцию поверхности металла в кристалл изаторе от окислительной атмосферы обеспечивают за счет наведения в нем шлака, состоящего из

15 криолита, 8 борного ангидрида и 77 / графита, Вытеснение металла из огнеупорной трубы осуществляют аргоном. Подачу последнего к огнеупорной трубе и удаление отработанных тазов из нее производят при помощи системы трубопроводов и запорной арматуры, состоящей из металлических труб внутренним диаметром 15 мм, регулировочных вентилей, впускного и выпускного клапанов, соединяющих полость огнеупорной трубы в ее верхней части соответственно с магистралью аргонопровода и атмосферой. Давление аргона в магистрали составляет 0,6 МПа, а изменение его пределов в полости огнеупорной трубы — от атмосферного до 135-137,3 кПа, что в зависимости от наружного диаметра трубы и сечения кристаллизатора обеспечивает опускание уровня металла в ней на 0,5 м.

Скорость вытеснения регулируют путем изменения времени впуска аргона, т,е. его расхода, при помощи регулировочных вентилей.

Периметр слитка, получаемого на вертикальной машине, равен 1,21, а на криволинейной — 1,47 м. Базовый р адиус криволинейной машины R=14 м. Гидравпи16

1736673

Поскольку гидравлический диаметр цилиндрической огнеупорной трубы (О) равен внутреннему геометрическому диаметру ее (Dâ), т.е.

4 7ЕОв /4

КОв

2 0,028

40,0!08 60

L -=! — 2,05 м, 0,046

Оптимальная скорость вытеснения металла из огнеупорной трубы ниже верхнего заявляемого предела на 10;4 от разности меж- 25 ду верхним и нижним пределами составляет

35

<=- О =0,3 с

1,бб

40 с расходом, обеспечивающим за это время повышение давления в трубе от атмосферного до 45

Рдг= 7000 9,81 05 (1+

2. 0,028 (2 0,028 1Р

+ -0 092 (2 0.045-0,265 -0.023. 0,6)

0,0108 60 0,0108 60

-2,98м.

0,046 ческий диаметр струи металла, вытекающей из промежуточного ковша при разливке металла на вертикальной и криволинейной

МНЛ3, составляет соответственно 0,025 и

0,031 м. Этим же значениям отвечают диаметры разливочных стаканов промежуточных ковшей.

Пример 1 (все заявляемые параметры имеют оптимальные значения. Коэффициент затвердевания металла как в этом, так и в остальных примерах принят равным 0,028 мlмин ).

Гидравлический диаметр струи металла, вытесняемой из огнеупорной трубы, превышающий нижний заявляемый предел на

407ь от разности между верхним и нижним пределами, составляет

D= 2,2 0,025 + (0,5 0,265 + 0,0115х х0,6 1,183 0,028 0,016 — 2.2х

0,0108 60 х 0,025) =0,066 м.

100

2,05-0,6 0,025 P ь 2,05-0,6

1 !

0 066 Q,OG Га16

Ф <0,025 О f6 0,34 0,265/<,2 -О.Б

0066 1Я

00262 061 10 — =1,66м/с.

0 066 J (00

Такая скорость вытеснения металла из огнеупорной трубы достигается при продолжительности впуска аргона в нее то указанныи гидравлическии диаметр струи металла достигают при использовании огнеупорной трубы внутренним диаметром Ов= 0,066 м. Наружный диаметр огнеупорной трубы (Он) при толщине ее стенок 30 мм составляет

Он=Ов + 2 0,03=0,066 +2 0,03=0,126 м.

При вытеснении металла из этой огнеупорной трубы возникает кольцевой газосодержащий вихрь, перемещающийся в глубинные слои жидкой фазы слитка. Расстояние от оси слитка от мениска металла в кристаллизаторе до точки соприкосновения вихря с твердой оболочкой слитка равно

3,14 0,066 /4 . + 1 10

0,265 0,34 — 3,14 0,126 г 4

= 135,8 КПа, где 7000 — плотность жидкой стали, кг/м ;

9 81 — ускорение силы тяжести, м/с ;

1 10 — атмосферное давление, Па, 5

Пример 2. Гидравлический диаметр струи металла, вытесняемой из огнеупорной трубы, ниже заявляемого и составляет 1,8 гидравлических диаметров струи металла, вытекающей из промежуточного ковша, т.е.

D=1,8(j =1,8 0,025=0,045 м.

Внутренний диаметр цилиндрической огнеупорной трубы (D!!) равен гидравлическому диаметру вытесняемой из нее струи металла

D!!=D=0,045 м.

Наружный диаметр огнеупорной трубы

Он=Ов+ 2 0,03=0,045+ 2 0,03=0,105 м, Расстояние по оси слитка от мениска металла в кристаллизаторе до точки соприкосновения возникающего в этом случае кольцевого газосодержащего вихря с оболочкой слитка составляет

1736673

=135.0 КПа.

Пример 3. Соответствует условиям разливки, при которых скорость вытеснения металла из огнеупорной трубы является on5 тимальной. Гидравлический диаметр струи металла, вытесняемой из этой трубы, равен нижнему зая вляемому и ределу, т.е.

D= 2,2cI = 2,2 0.025 =0,055 м.

Внутренний диаметр огнеупорной тру10 бы

DB=D=0,055 м, а наружный

0н=0в+ 2 0,03 =0,055 + 2 0,03=0,115 M.

Расстояние по оси слитка от мениска

15 металла в кристаллизаторе до точки соприкосновения кольцевого газосодержащего вихря с оболочкой слитка равно

- 250 М.

0,04 6

Скорость вытеснения металла из огнеупорной трубы, соответствующая оптимальной, составляет 20 бу

0,5

2 97 0.17 с.

Давление аргона в ней в конце периода вытеснения

Рдг=7000 9,81 0,5 (1+

3,14 0,055 /4 + 1 105 35

0,265 0,34 — 3,14 0,11 /4

135,3 КПа.

2 0,028

0,082-0,265-0,0ßÇ 0,6) ГО,OtQB бО

1,41 M.

0,046

0,66 -0,76 с.

Давление аргона в трубе в конце пери40 ода вытеснения из нее металла равно

Рдг=7000 9,81 0,5 (1+

3,14 0,082 /4 +1 106

0,265 0,34 — 3,14 0,142 /4

45 =136,8 КПа, Пример 5. Скорость вытеснения металла из огнеупорной трубы оптиСкорость вытеснения металла имеетоптимальное значение. т,е. 2,98-0,6 0,025 06 2,98-0,6

40ОФБ о,045 ЕОФБ (О 025 i0,6 16 ОЯ4.0,265 t),21-0,6, 0,045 40д4Б

Q 025 о,б Ð вЂ” = 0,12.м(с.

Q,0458 100

Время впуска аргона в трубу составляет

5,12 =0,098 м, а давление в ней в конце периода вытеснения

Рдг =7000 9,81 0,5 (1+

+ 3,14 0,045 /4 ) - 1 105

0,265 0,34 — 3,14 0,105 /4

2,Я-0,6(0025 45 I2,55-0,6j 0025 ОЬ

И 0,055 (P,055 f $ Г0 055 0,055 /

16 0,54. 0,265/3 Я1-0 6 0.025 4 6 10

= 2,97м с.

-t0,О55 ОЛ55 100

Время впуска аргона в огнеупорную труСкорость вытеснения металла из огнеупорной трубы

141-06 (0025 105 < Ц-06 0025 06 (0,082. 0,082 40082 0,0824 (6 0.54 0,265/(,Ь-0,6 0,025 0.61 tp — *0,66 M/с, 40,082 0,082 J l00

Эта скорость вытеснения металла обеспечивается за время впуска аргона в трубу

Пример 4. Скорость вытеснения металла из огнеупорной трубы соответствует оптимальной, а гидравлический диаметр струи металла, вытесняемой из трубы, отвечает верхнему заявляемому пределу, т.е.

0=0,5 0,265 t 0,0115 х х 0,6 0,016 = 0,082 м.

1,183 0,028

Внутренний диаметр огнеупорной трубы равен

Ds=D=0,082 м, а наружный

0н=Ов + 2 0,03=0,082 2 0,03=0,142 м.

Расстояние по оси слитка от мениска металла в кристаллизаторе до точки соприкосновения кольцевого газосодержащего вихря с оболочкой слитка равно

1736673

20 и o,0às.ГОО!08 80

-4,М м, 0,046

15 мальная. Гидравлический диаметр струи металла превышает заявляемый предел и составляет D= 0,09 м. Этой величине соответствует внутренний диаметр огнеупорной трубы 5

Ов= D- 0,09 м.

Скорость вытеснения металла из огнеупорной трубы

11"-06 0025 Об ц

ГО 080 0,080 ) Г0 080

0,095m Об i6,0,34 О,R65j<,<< Q 6

0,090 0,0 > 0

0,006 0,8 (p — = 036 м!е, 1

П о олжительность вп ска а гона в orр д у р неупорную трубу

0,5

0,36 1,38 с.

Давление азота в ней в конце периода 20 вытеснения составляет

Р= 7000 9,81 0,5 (1+

3,14 009 б4 +1 10

0,265 0,34 — 3,14 0,15 б4

= 137,3 КПа, Пример 6. Скорость вытеснения металла из огнеупорной трубы ниже заявляемой и составляет 0,62 м/с. Время вытеснения металла из огнеупорной трубы. 30 т.е. продолжительность впуска в трубу аргона

0,5

0,62 = 0,81 с.

Гидравлический диаметр струи металла, вытесняемой из трубы, равен 0,066 м, т.е. отвечает оптимальному. Все остальные параметры способа, необходимые для его воспроизведения, соответствуют изложенным в примере 1.

Пример 7. Скорость вытеснения ме- 40 талла из огнеупорной трубы отвечает нижнему заявляемому пределу

16 0,34 . 0,265/1,21 — 0,6 0,025

2 0,066 0,066

= 0,72 м/с.

Время впуска аргона в огнеупорную трубу составляет

= 0,69 с.

0,5

Остальные параметры способа соответствуют рассмотренным в примере 1.

Пример 8, Скорость вытеснения металла из огнеупорной трубы отвеНаружный диаметр огнеупорной трубы

Он=0в + 2 0,03=0,09 + 2 0,03=0, 150 м.

Расстояние по оси слитка от мениска металла в кристаллизаторе до точки соприкосновения кольцевого газосодержащего вихря с оболочкой слитка чает верхнему заявляемому пределу

2,05 — О,(> 0,025 = 1 76 / 0,06б 0,066

Продолжительность впуска аргона в огнеупорную трубу

0,5

1,76 0,28 с.

Остальные параметры этого примера такие же, как и в примере 1.

Пример 9. Скорость вытеснения металла из огнеупорной трубы превышает заявляемую и равняется 1.90 м/с. Время впуска аргона B трубу составляет

0,5

1,90= 0,26 сОстальные параметры отвечают приведенным в примере 1, Пример 10, В этом примере разливки металла на криволинейной МНЛЗ все заявляемые параметры способа соответствуют оптимальным их значениям. Гидравлический диаметр струи металла. вытесняемой из огнеупорной трубы, превышает нижний заявляемый предел на 40% от разности между верхним и нижним пределами. т.е.

D= 2,2 0,031+ (0,5 0,335+ 0,0115 0,6—

"), Внутренний диаметр огнеупорной трубы, поскольку она цилиндрическая, соответствует гидравлическому диаметру вытесняемой из нее струи металла

De=D =0,088 м

Наружный диаметр огнеупорной трубы

Он= Ов + 2 0,03-=0,088 + 2 0,03=0,148 м.

Давление аргона в трубе в конце периода вытеснения составляет

Рдг= 7000 9,81 0,5 (1+

3,14 0,088 / 4

)+1 х

0, 35 0,4 — 3,14 . 0,148 /4 х 10 =136,1 КПа.

1736673

Угол наклона оси струи и соответствен- 55 Расстояние по оси слитка от мениска но огнеупорной трубы к вертикали металла до точки соприкосновения газосо-0,57 о о I а =26 14 =5,78 или 5 47. держащего вихря с оболочкой слитка

2 0,028

1е,е1ае еа

= 2,б2 м.

0,046

Время впуска аргона в огнеупорную трубу

z = О 5 = 0,40 с.

1,26

Оптимальное значение скорости вытеснения металла, которая ниже верхнего заявляемого предела на 10 от разности между верхним и нижним ее пределами. составляет

1,96-О,6 0.031 o (<,46-О,6 (О.ОЗ1 О6

И* pp6g (ppgq I 0066 (0,066-

16 ОДЗ5 0,4(1,47-0,g 0,pent в Ч 10 — Ыб м(с. 0,Î8 P,OS5 (00

2 0,028 2 0,028

+ -0 г0,0(08 еО 40,0tOB еО

0,046,092(2.0,057-ОЯЪ5-0,02о 0,6)

- 4,09м

16 s/Р— h f L2 — h

Оптимальная скорость вытеснения металла, которая ниже верхнего заявляемого предела на 10 от разности между верхним и нижним ее пределами, составляет

1Яб-06(ооэ1 ое (<96-Оо Ip pyi7 0<

Я= .(0,057 0,067 (Я067 0.057 i

И О,М6 0,4I{,47-0,6 Q,ОЭ1 0.6 (0 — = 2,64 v(c. ГО,ОБ7 0,057, 1ОО

Расстояние от мениска металла в кристаллизаторе до места проникновения газосодержащего вихря в жидкую фазу, при превышении которого не обеспечивается удаление из слитка вносимого вихрем газа, составляет

L2= 0,017 14/90 — 80(0,0108 60)

= 1,96 м.

Это расстояние остается постоянным и 5 для других примеров разливки металла на криволинейной МНЛЗ, так как оно зависит только от базового радиуса машины и скорости разливки, которые для всех экспериментов одинаковые. 10

Поскольку L1>L2, то скорость вытеснения металла из огнеупорной трубы определяется из выражения

Поскольку L1>L2, то скорость вытеснения металла из огнеупорной трубы выбирают из выражения 30

Пример 11. Гидравлический диаметр струи металла, вытесняемой из огнеупорной трубы, ниже заявляемого и составляет

0,057 м. Скорость вытеснения металла из этой трубы и угол наклона оси струи к вертикали соответствуют оптимальным, Внутренний диаметр огнеупорной трубы, поскольку она цилиндрическая, равен гидравлическому диаметру вытесняемой из нее струи металла, т.е.

De=D=0,057 м.

Наружный диаметр огнеупорной трубы

0н= Ds + 2 0,03=0,057 + 2 0,03=0,117 м, Давление аргона в трубе в конце периода вытеснения

Рдг= 7000 9,81 0,5 (1+

3,14 0,0572, 4

0, 35 0,4 — 3,14 . 0,117 /4 х 10 =135,0 КПа.

Угол наклона оси струи металла к вертикали, как и в примере 10, составляет 5 47 .

Расстояние по оси слитка от мениска металла до точки соприкосновения газосодержащего вихря с оболочкой слитка равно

Время вытеснения металла из трубы или продолжительность впуска аргона в нее

0,5

2,64 0,1 9 с.

Пример 12. Скорость вытеснения металла из огнеупорной трубы и угол наклона оси вытесняемой из нее струи металла к вертикали соответствуют оптимальным, а гидравлический диаметр этой струи на выходе из огнеупорной трубы отвечает нижнему заявляемому пределу, т.е, D=2,2 0.031=0,068 м, Этому же значению соответствует и внутренний диаметр огнеупорной трубы

Ов=0=0,068 м.

Наружный диаметр этой трубы

1736673

24 х 10 =135,4 КПа.

Угол наклона оси струи к вертикали, как и в примере 10, составляет 5"47 .

Расстояние по оси слитка от мениска

5 металла до точки соприкосновения газосодержащего вихря с оболочкой слитка.

»2. 0,028

Г00!08 60

L-1

=5,55м.

0,046 на оси вытесняемой из нее струи металла к вертикали отвечают оптимальным, а гидравлический диаметр этой струи на выходе из

10 трубы соответствует верхнему заявляемому пределу, т.е.

D =0,5 0,335 + 0,0115 . 0.6—

1.183 . 0,028

0,0108 60 — 0.016=0.117 м, 15 Внутренний диаметр огнеупорной трубы отвечает гидравлическому ее диаметру. т.е.

Ов = D =0,117 м.

Наружный диаметр трубы

D!»= De+ 2 0,03 =-0.117»- 2 0.03=0,177 м.

20 Давление аргона в трубе в конце периода вытеснения

Рдс= 7000 9,81 0.5 (1

3.14 0,117 /4

)» 1х

0,33) 0,4 — 3,14 0,177 / 4 х 10 =137,7 КПа.

Угол наклона оси струи к вертикали, как и в примере 10, составляет 5"47.

Расстояние по оси слитка от мениска

30 металла до точки соприкосновения газосодержащего вихря с оболочкой слитка бу

2 0,026

00108 60

-1,4(м, 0,046 талла из огнеупорной трубы составляет

<,41-О,6 0,0э1 о 6 (,41-O,б 0,0>1 o.

"ГО!17 0»»7 »0117 (О, И7Ц4

16 0,ЯБ 0,4/{,47-0,6 O,O>i о6 <0 — -0,4бм/с О.!17 (0117 г JIOO ™С 48

Время впуска аргона в трубу

05 т = — 0 48 =- 1,04 с.

О„=Ов + 2 0,03=0,068 + 2 0,03=0,128 м.

Давление аргона в трубе в конце периода вытеснения

Рдг= 7000 9,81 0,5 (1+

3,14 0,068 /4

0,335 0,4 — 3,14 0,128 14

Так как L> больше L2, то скорость вытеснения металла из огнеупорной трубы выбирают из выражения

Оптимальная скорость вытеснения металла из огнеупорной трубы ниже верхнего заявляемого предела на 1070 от разности между верхним и нижним пределами составляет 1,96-0,6 p, po»q с О,6 L96-0,6

Я=

Г0068 0.0684 (» 0,068 (0,031 )Оь 16 0,335 0,4/1,47-0,6

0,068 40,0б8

Время впуска аргона в огнеупорную тру05

1,96 0.26 с.

Пример 13, Скорость вытеснения металла из огнеупорной трубы и угол наклоПоскольку !< Lz, то скорость вытеснения металла из огнеупорной трубы определяют из следующего выражения

Оптимальная скорость вытеснения меПример 14. Скорость вытеснения металла из огнеупорной трубы и угол наклона оси вытесняемой из нее струи металла к вертикали оптимальные. Гидравлический диаметр этой струи на выходе из огнеупорной трубы превышает верхний заявляемый предел и составляет О 0,130 м.

Внутренний диаметр огнеупорной трубы соответствует гидравлическому ее диаметру, т.е.

D»,=D=-0,130 м.

Наружный диаметр трубы

О» =Ов + 2 0,03 =- 0,130» 2 0,03=0,190 м.

Давление аргона в трубе в конце периода вытеснения

Рдб =7000 . 9,81 0.5 (1 !

1736673

26

Угол наклона оси струи к вертикали, как и в примере 10, составляет 5 47. Расстояние по оси слитка от мениска металла до точки соприкосновения газосодержащего

5 вихря с оболочкой слитка х 10 =138,4 КПа.

2 0,028

40,0108 80

i,1

=0,94 м.

0,046

1,96 — 0,6 0,0312

"0,088 0.088 †7 †It) « „ - Itj 10

20

16 0,335 0,4/1,47 — 0,6 0,031 (с)

"0.088 0.088

= 0,83 м/с

40 бу

083 06 с.

Остальные параметры способа идентичн ы, рассмотрен н ы м в и римере 10.

Пример 17, Все параметры способа, кроме скорости вытеснения металла из огне- 50 упорной трубы и времени впуска аргона в нее, такие же, как и в примере 10. Скорость вытеснения отвечает верхнему заявляемому пределу

3,14 0,130 /4

0,35 0,4 — 3,14 0,190 /4

Поскольку L>< Lz, то скорость вытеснения металла из огнеупорной трубы определяют из выражения

Оптимальная скорость вытеснения металла из огнеупорной трубы составляет

ОЛ4-0.6 ООЬ1 06 ОЯФ-О,6(О,ОМ I06

Я=

4o,во ол о i L Гол o,i 0, (g.O 0035 0,4/(,47-0,6(0,031 068 (О

ГО (ЪО,0, 30 J 00

Время впуска аргона в трубу

= 2,5 с.

0,5

0,2

Пример 15, Скорость вытеснения металла из огнеупорной трубы ниже заявляемой.и составляла 0,78 м/с.

Время впуска аргона в трубу

078 064 с, Все остальные параметры, позволяющие воспроизвести заявляемый способ, соответствуют указанным в примере 10.

Пример 16. Скорость вытеснения металла из огнеупорной трубы соответствует нижнему заявляемому пределу. т,е.

Продолжительность впуска аргона в труВремя вытеснения металла и, соответственно, впуска аргона в огнеупорную трубу составляет т= — 0,38 с.

0,5

1,31

Пример 18, Скорость вытеснения металла из огнеупорной трубы превышает верхний заявляемый предел и составляет

1,5 м/с. Продолжительность впуска аргона в трубу

i= =.0,33с.

0,5

1,5

Остальные параметры обеспечивающие воспроизведение заявляемого способа, отвечают изложенным в примере 10, Пример 19. Угол наклона струи металла, вытесняемой из огнеупорной трубы, к вертикали ниже заявляемого предела на

57% и составляет а 57 24. 14 057 3о

100

Остальные параметры способа соответствуют приведенным в примере 10.

Пример 20, Угол наклона струи металла, вытесняемой из огнеупорной трубы, к вертикали отвечает нижнему заявляемому пределу, т.е. а = 24 14 =5,33 или 5 20.

Все остальные параметры способа соответствуют указанным в примере 10.

Пример 21. Угол наклона струи металла к вертикали отвечает верхнему заявляемому пределу а =28 14 =6,22 или 6 13.

Остальные параметры такие же, как и в примере 10.

Пример 22. Угол наклона струи металла к вертикали превышает заявляемый на

28% и составляет а — 28+ 100 28 .14-0,57= 8о

Все другие параметры способа соответствуют рассмотрен н ым в примере 10.

1736673

28

2 0,028

Б.О!08 60

L(==0,77м

0,046

50

Пример 23, Отвечает условиям разливки способа-прототипа на вертикальной

МНЛЗ при отливке слитка сечением

265х340 мм со.скоростью 0,0108 м/с. Гидравлический диаметр струи металла, вытекающей из промежуточного ковша d u вытесняемой из погружной трубы D, составляет соответственно 0,025 и 0,1 м, Глубина погружения огнеупорной трубы в металл равна 0,6 м, а скорость вытекания струи из промежуточного ковша — 2,0 м/с.

Химическую неоднородность непрерывнолитых слитков оценивали по степени осевой ликвации серы, а физическую — по макроструктуре их поперечных темплетов.

Результаты этих анализов для всех рассмотренных примеров представлены в таблице, Из таблицы видно, что минимальная протяженность зоны столбчатых кристаллов и наименьшая степень осевой ликвации серы достигаются в слитках, отлитых на вертикальной и криволинейной машинах соответственно по примерам 9 и 18, в которых скорость вытеснения металла из огнеупорной трубы превышала верхний заявляемый предел, а все остальные заявляемые параметры отвечали оптимальным.

Однако эти слитки оказались пораженными пятнистой ликвацией, что привело к отбраковке данных слитков.

Разливка металла по примерам 19 и 22. обеспечивающим угол наклона оси струи металла, вытесняемой из огнеупорной трубы, к вертикали соответственно ниже и выше заявляемого предела, оказалась невозможной в результате прорыва металла через оболочку слитка на выходе из кристаллизатора вследствие ее одностороннего подмыва.

Показатели макроструктуры и химической неоднородности слитков, отлитых по примерам 3, 4, 7, 8, 12, 13, 16. 17. 20. 21. каждый из которых реализовал один из параметров разливки на нижнем или верхнем заявляемом пределах при оптимальных значениях остальных, несколько хуже, полученных в условиях разливки по примерам 1, 10, отвечающих оптимальным значениям всех заявляемых параметров соответственно на машинах вертикального и криволинейного типа, Использование предлагаемого способа непрерывного литья слитков по сравнению с прототипом позволяет при одновременном снижении протяженности зоны столбСкорость вытекания металла из погружной трубы составляет (3-4) d/D скорости движения струи металла при вытекании его из промежуточного ковша и равна в сред5 нем в =3,5 2= 1,75 м/с.

0,025

0,1 .

Расстояние по оси слитка от мениска металла в кристаллизаторе до точки сопри10 косновения вихря с твердой оболочкой слитка чатых кристаллов и степени осевой ликвации серы избежать прорыв жидкого металла через оболочку слитка ниже

15 кристаллизатора и пятнистую ликвацию в связи с насыщением слитка газом, что обеспечивает снижение брака на 0,13-0,18 .

Формула изобретения

1. Способ непрерывного литья слитков

20 на установках вертикального и криволинейного типа, включающий подачу жидкого металла струей из промежуточного ковша в кристаллизатор через погружную огнеупорную трубу, пульсационное перемешивание

25 металла в кристаллизаторе периодическим наполнением и вытеснением металла газом из огнеупорной трубы, формирование слитка и его вытягивание из кристаллизатора, отличающийся тем. что, с целью

30 повышения качества слитка путем снижения его химической и физической неоднородности, вытеснение металла из огнеупорной трубы производят струей с начальным гидравлическим диаметром, опре35 деляемым по зависимости

2,2d < D<0,5а + 0,0115h — -0,016 со скоростью и струи в пределах при L1< L2, а при N» L2 скорость () опре45 деляют из выражения где L1 — расстояние по оси слитка от мениска металла до зоны соприкосновения газосодержащего вихря с оболочкой слитка, определяемое по соотношению

1736673

2к 2k Z (-д + (-) -О,а«т(20-а-а,еззк) 0,046

Lz — расстояние по оси слитка от мениска металла до места проникновения газосодержащего вихря в жидкую фазу, определяемое из выражения

La=0,017R (90 — 80 V );

d — гидравлический диаметр струи металла, вытекающей из промежуточного ковша,м; а — толщина слитка, м;

h — глубина погружения огнеупорной трубы в металл, м; .

К вЂ” коэффициент затвердевания металла, м/мин ;

V — скорость разливки металла,мlмин;

R — радиус кривизны оси слитка,м;

Скорость вытеснения металла из огнеупорной трубы (41), и/с

Угол наклона

Расстояние по оси слитка от мениска металла в кристаллиэаторе до

Гидравлический диаметр струи металла, вытесняемой из огнеупорной трубы (О) ° мн

Степень осевой ликвации серы, - Я вп» (""

-Опцп т б гп)п

» 1002

Примечание

Средняя протяаеннасть эоны столбчотцх кристаллов, мм

Пример, )« оси струи металла, вытесняеной из огнеупорной трубы к вертикали в сторону искривления слитка (М) град точки соприкпсновения газосо першащего вихря с оболочкой слитка (19), м места проникновения газосодераащего вихря в аидкую фазу, при превышении которого не обеспечивается уда ление из слитка вносиного вихрем газа (1.2) м г 66

2 45

3 55

4 82

5 90

6 66

7 66

8 66

9 66

34

51

52

58

31

1,67

5,12

2,97

О,ЬЬ

0,38

0,62

0,72

1,76

1,90

8,5

12,6

10,4

16,0

20,Ь

22 ° 3

18,2

8,5

8,2

2,05

2,98

«2

1,41

1,11

2,05

2,05

2,05

2,05

Пятнистая ликва ция

1,26

2,64

1,96

0,48

2,62

4,09

3,55

1,41

0,94

2,62

2,62

13.0 50

14,0 67

12,8 54

17,0 75

23, 0 80.

16,5 77

57

12

117

88

88

88

13

0,20

0,78

0,83

1,31

1,50

15,8 65

12,4 49

2,62

2,62

17

11,3 . 48

Пятнистая ликвация

Разливка прекращена в связи с прорывом аидкого металла через оболочку слитка большего радиуса

13,2 58

2,62, 1,96

1,26

19 88

5 20

6 13

2,62

2,62

2,62

1,96

1,96

1,96

1,26

1,26

1,26

20 88

21 88

22 88

14,0 . 55

Разливка прекращена в связи с прорывом металла через оболочку слитка меньшего радиуса

Образование трещин и прорывы металла

0,77

1,75

100

5 47

5 47

5 47

5 47

5 47 .

5 47

5 47

5 47

5 47

F — площадь поперечного сечения струи металла, вытекающей из промежуточного ковша и вытесняемой из огнеупорной трубы соответственно,м .;

5 s — площадь поперечного сечения слитка, м;

P — периметр поперечного сечения слитка, м, 2. Способ по и. 1, отл и ч а ю щи и с я

10 тем, что на криволинейных установках струю металла, вытесняемую из огнеупорной трубы, направляют в сторону искривления слитка под углом а к вертикали, равном (24 — 28)R, где 24 — 28 — эмпирический ко-0,57

15 эффициент.

1,96

1,96

1,96

1,96

1,96

1,96

1,96

1,96

1,96

1736673

1736673

Составитель В.Яковлев

Техред М.Моргентал Корректор О.Кундрик

Редактор М.Келемеш

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

Заказ 1853 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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