Способ непрерывного литья заготовок

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к технике непрерывного литья металлов с электромагнитным воздействием на жидкую фазу отливаемых заготовок. Изобретение позволяет эффективно разрушать дендритные мосты в нижней части заготовки, повысить теплоотдачу от жидкой фазы, обеспечить однородность заготовки по химическому составу, увеличить скорость движения заготовки. Под воздействием источника бегущего электромагнитного поля вокруг заготовки, направленного по винтовой траектории, движение жидкого металла осуществляется по спирали вниз или вверх в зависимости от направления бегущего поля. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к металлургии, в частности к технике непрерывного литья металлов с электромагнитным воздействием на жидкую фазу в отливаемых заготовках.

Известен способ непрерывного литья заготовок [1], включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с воздействием на его жидкую фазу электромагнитным полем, где электромагнитное воздействие на жидкую фазу осуществляют с изменением угла воздействия к направлению роста дендритов на одну и противоположную грани.

Данный способ имеет следующие недостатки: 1. Воздействие согласно способу вызывает в большей степени статическое давление на дендриты, нежели динамическое (связанное с движением слоев металла), поскольку при прямолинейном воздействии на участках образование обратных потоков затруднено, что является недостаточно эффективным для зарождения новых центров кристаллизации.

2. При удалении от источника электромагнитного поля воздействие сильно затухает и в нижней части заготовки является недостаточным для разрушения дендритных мостов, что приводит к снижению качества заготовки, а иногда - к полному браку.

Наиболее близким к заявленному способу является способ непрерывного литья заготовок, описанный в [2] и включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с воздействием на его жидкую фазу бегущим электромагнитным полем, воздействующим в одной плоскости, перпендикулярной плоскости протягивания заготовки.

Способ недостаточно эффективен из-за того, что ограничена зона действия одного источника бегущего электромагнитного поля. Это вызывает необходимость установки нескольких источников. В то же время в зоне установки источника бегущего электромагнитного поля происходит вымывание легких компонентов, а при незначительном удалении от него эффективность перемешивания резко снижается.

В основу изобретения положена задача управления кристаллизацией слитка при помощи электромагнитного поля для повышения качества заготовки и увеличения производительности машин непрерывного литья заготовок и установок непрерывной разливки стали.

Поставленная задача решается тем, что в способе непрерывного литья заготовок, включающем подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка и воздействие на его жидкую фазу электромагнитным полем, согласно изобретению воздействие на жидкую фазу осуществляют бегущим электромагнитным полем вокруг заготовки по винтовой траектории непрерывно или повторно - кратковременно. Движение бегущего электромагнитного поля может быть только в одном направлении или в одном и другом направлениях попеременно.

На чертеже представлена схема, поясняющая реализацию способа и включающая разливной ковш 1 с жидким металлом 2, кристаллизатор 3, заготовку 4 с твердой фазой (корочкой) и жидкой фазой (сердцевиной) и источник винтового бегущего электромагнитного поля 5.

Способ реализуется следующим образом.

Под действием источника бегущего электромагнитного поля 5, расположенного вокруг заготовки, в жидкой фазе заготовки 4 образуется вращательное движение, показанное стрелками. Поскольку источник создает бегущее электромагнитное поле не в одной плоскости, а направленное по винтовой спирали, то движение жидкого металла будет осуществляться по спирали вниз или вверх, в зависимости от направления бегущего поля. Такое движение жидкого металла позволяет эффективно воздействовать на дендритную структуру заготовки и значительно увеличить теплоотдачу от жидкой фазы, что способствует ускорению процесса затвердевания и, как следствие, увеличению скорости протяжки заготовки. В то же время оно позволяет эффективно воздействовать на жидкую фазу в нижней части, разрушая дендритные мосты, что повышает качество заготовки. Это обусловлено "эффектом винта", где при незначительных усилиях можно разрушать прочные структуры, в том числе и дендритные мосты. Однако для сохранения однородной структуры заготовки и повышения эффективности способа рекомендуется создавать движение металла прерывисто в одном или попеременно в одном и другом направлениях. Длительность воздействия и паузы между ними выбираются в зависимости от поперечного сечения заготовки, ее формы, химического состава и т.д. Например, известно, что при наличии вращательного движения в жидкости возникают осевые потоки, направленные вверх и вниз и замыкающиеся вокруг стенок цилиндра образующей вращения. Аналогичные процессы наблюдаются в жидкометаллическом расплаве сердцевины, что приводит к вымыванию легирующих компонентов из пристенного слоя кристаллизующейся заготовки, которые устремляются к оси заготовки. Это вызывает неоднородность заготовки по химическому составу и физическим свойствам. Поэтому для круглых и квадратных заготовок больших поперечных сечений рекомендуется вращение чередовать с паузами или создавать вращательное винтовое движение попеременно в одну и другую стороны с паузами между реверсами. В частности для слитков диаметром более 200 мм время электромагнитного воздействия и пауз должно быть примерно равным. Однако для заготовок, разливаемых из металла с высокой электропроводностью (медь, алюминий), время воздействия электромагнитного поля и время пауз необходимо сокращать. Их длительность рекомендуется выбирать в соотношении 2:1 или 3:2.

Реализация предлагаемого способа по сравнению с известными позволяет достичь следующих положительных результатов: эффективно разрушать дендритные мосты в нижней части заготовки; уменьшить теплоотдачу от жидкой фазы и повысить скорость протяжки заготовки; обеспечить однородность структуры заготовки по химическому составу; создать новые центры кристаллизации по внутренней стороне корочки заготовки; использовать один источник винтового бегущего электромагнитного поля для заготовок больших поперечных сечений, который расположен в зоне вторичного охлаждения.

Формула изобретения

1. Способ непрерывного литья заготовок, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с воздействием на его жидкую фазу электромагнитным полем, отличающийся тем, что воздействие на жидкую фазу осуществляют бегущим электромагнитным полем вокруг слитка по винтовой траектории непрерывно или повторно-кратковременно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что воздействие на жидкую фазу осуществляют бегущим электромагнитным полем вокруг слитка по винтовой траектории повторно-кратковременно в одном направлении.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что воздействие на жидкую фазу осуществляют бегущим электромагнитным полем вокруг слитка по винтовой траектории повторно-кратковременно в одном и другом направлениях попеременно.

РИСУНКИ

Рисунок 1