Способ отливки слитков на многоручьевой машине полунепрерывного литья

 

Использование: в мерной металлургии , в частности при полунепрерывном литье слитков, преимущественно крупного сечения. Сущность изобретения: способ включает заливку металла в кристаллизаторы, вытягивание из них слитков и нагрев мениска электродами . При этом осуществляют периодическое включение тока со сдвигом по фазе между слитками. з.п. ф-лы, 5 ил.

1822364 трода. Над слитками с твердой оболочкой 8 наводят слой шлака 9, например, состава: CaF — ЗЕ, Al — 59Е, SiOg — 243, CaO — 12K, MgO — 27.

Шлак можно подготовить отдельно в специальной электропечи и залить его оттуда в кристаллизаторы. Можно до-. бавить в кристаллизаторы и твердый флюс АНф-б.

Третью операцию начинают с того, что на машину 5 (фиг,1) подают ток силой 1800-2000 А, соединив ее с трансформатором (или иным источником тока напряжением 45-55 В), 10

Как видно на фиг.2, иощность N noрап на машину 5 в течение 27-60 с на участке АВ (фиг.2), после чего отключают источник тока от иашины 5 и при реализации четвертой операции соединлют его с машиной 6, чему на фиг.2 соответствует участок СД.

При плтой операции соединяют источник тока с машиной 7, отключив ее от машины подогрева. На фиг.2 этому соответствует участок EF. Эти операции последовательно повторяют, осуществляя все время подогрев, или 30 подпитку только одного из трех отлитых слитков, последовательно перемещал подачу мощности. (и тока) от одного слоя к другому, что обеспечивает уменьшение полной моцности, требуемой для реализации процесса. Последняя операция после окончания кристаллизации слитков состоит в удалении их к нагревательнь!м печам (или на склад) и подготовке машины к ío- 4р вой разливке. Если прииеняют двухручьевую машину полунепрерывного литья, то график подачи мощности обогрева мениска слитков соответствует фиг.3. Здесь сплошная линия иллюст- 45 рирует подачу мощности на один ручей, а пунктирная линия - на второй.

Достаточно использовать один источник тока, но реализовать его не на нагрев мениска одновременно двух слитков, а на нагрев в каждый момент времени только одного из них, так что расходуемая мощность равна

N, а на (2 1 ) (см. фиг.3) ° При реализации нагрева слитка график изменения температуры t (у) имеет вид, показанный на фиг.4, где "у" — ось симметрии слитка с началом координат на нениске шлака. При установившемся где A — коэффициент теплопроводности шлака, t — температура на мениске шлака, - температура на границе шла2 ка с иеталлом (фиг.4);

h - толщина слоя шлака 9.

Подавая моцность в течение времени бо, мы затем включаем ее (переключаем на другой слиток) и слой шлака 9 на мениске металла охлаждается в течение времени à< ., от t< до t > на его мениске. Для двухручьевой машины приближенно <. < = 8, для трехручьеА 2 и вой << = --- со, а для четырехручьевой <,< = 3/4 < . чтобы процесс не нарушился, желательно, чтобы периодическое изменение температуры на поверхности шлака 9 (фиг.5) при у = 0 не привело бы к существенному изменению температуры на мениске металла, при у = h, т.е. на той поверхности обогрев которой мы должны обеспечить.

Тогда, при реализации заявляемого способа мы можем виесто непрерывного нагрева мениска металла тепловым потоком согласно (1) с неизбежным перегревои шлака, обеспечить процесс с использованием тепла самого слоя шлака и с уменьшением его перегрева.

При периодическом изменении теплового потока на поверхности слоя жидкого шлака с частотой v вглубь слоя распространяется тепловая волна. Если толцина слоя шлака равна h, то решающее значение имеет безразиерная величина:

h w

А а 2 (2) Ъ где а =, А - коэффициент теплосР проводности; с — теплоемкость; плотность °

Для того, чтобы колебания температуры не проникали вглубь слоя, необ2 >) ходиио А > 1>0 или 63 > ------- (cM.

cp h

Ф.М. Морс, Г. Фешбах. Методы теоретической физики. Методы, Изд. иностр. литературы. Москва, 1960, том II с. 544). режиие к мениску металла поступает из слол шлака 9 тепловой поток:

f а (t<-t ) — или л = >< -- — ----, (1) ау h э 18223

Поскольку период одного цикла Т

2п то условие затухания колебаЮ ний имеет вид Т (<

llo Р ht

Принимая, что Т меньше на порядок

0С g tl2 величины (--- ----) и равен

A i<Ñ phd

Т = 2с

10 тогда при С = 300-400 Дж/кг.гр, 2600-2800 кгlм-, 9 = 29 Вт/М гр и b = О, 08-0, 1 м, получили

3,14 3-.4) (2,G-:2 8} ° 10 (64-.100)10-

290

54-;120 с, Таким образом, если время осуществления подогрева мениска и время паузы равны половине Т, то эти величины

2о = 0,5 (54-120) = 27-60 с.

Указанное обосновывает оптимальность принятой величины времени подогрева каждого из слитков. Если принять время нагрева меньшим нижнего предела, т.е. 27 с, то потребуется излишне часто осуществлять переключение источника тока с одного слитка на другой, что усложнит работу переключателя и время нестационарных (нестабильных) процессов в жидком шлаке и металле.

Если же увеличить время нагрева более верхнего нагрева предела, рав" 35 ного 60 с, то в периоды пауз температура шлака и металла будет снижаться черезмерно, что вызовет кристаллизацию металла на мениске и образование усадочной раковины, т.е. ухудшит эф- 40 фективность электрошлакового обогрева мениска слитков.

Приведем конкретный пример реализации способа.

Осуществляют отливку двух слитков 4S диаметрами 500 мм из 5ХНМ. Слитки отливали со скоростью 0,10-0,12м/мин, Ь4 а после их сстановки авоги и слои шлака температурой 1700 С, т< лщиной

h = 0,1 и; Нлак, в основном, состоял изфлюса At(ф6с добавками 5i (l> и . 11,0.

Нагрев начинали трехэлектродными машинами с графитовыми электродами после 0,75 мин = 45 с после окончания подачи металла при силе тока

2000 A на одну фазу и напряжении

50 В, при полезной мощности 100 кВт на одну фазу и полной моцности трансформатора 240 кВт ° Поскольку площадь

Л.

0 мениска каждого слитка - - 0,52

0,197 м2, то удельная моц ность на

240 единицу поверхности

0,197

Вт

1210 м2

Используются электроды марки ЭГ-О диаметром 80 мм.

Формула изобретения

1. Способ отливки слитков на многоручьевой машине полунепрерывного литья, включающий разливку металла в кристаллизатор и вытягивание слитков с одновременным нагревом после окончания разливки мениска электродами, погруженными в слой шлака, периодическим подключением и отключением электрического тока на электродах, отличающийся тем, что, с целью уменьшения расхода энергии, разливку металла ведут в несколько кристаллиза горов, а упомянутое периодическое подключение осуцествляют со сдвигом по фазе между слитками.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в любой момент времени осуществляют нагрев мениска только одного из слитков.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю ц и и с я тем, что время фазы нагрева мениска каждого слитка равно

27-60 с.

1822364

1822364

ФигХ

Составитель И. Бровман

Редактор С. Никольская Техред И.Иоргентал Корректор С.Лисина

Заказ 2116 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР .

113035, Москва, N-35, Раушская наб., д, 4/5 е ю

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