Способ литья слитков в горизонтальную изложницу

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

НИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 1766737 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 080878 (21.) 2660236/22-02 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 30.0980.Бюллетень йо 36

Дата опубликования описания 3009.80 (5!)М. Кл.3

В 22 0 7/06

Государственный комитет

° СССР но делан изобретений и открытий (53) УДК 621.746. 393 (088. 8) (72) Авторы изобретения

F..В.Кук и В.A.Èãíàrüåâ (71) Заявитель

Государственный научно-исследовательский и проектный институт сплавов и обработки цветных металлов (5 4 ) СПОСОБ JIHT ЬЯ СЛИТКОВ В ГОРИЗОНТАЛЬНУЮ

ИЭЛОЖНИ ЦУ

Изобретение относится к области металлургии, в частности к литью слитков в горизонтальные изложницы.

Известен способ литья плоских слитков в горизонтальные изложницы, включающие заливку и затвердевание расплавленного металла с охлаждением нижней поверхности слитка через поддон, в котором циркулирует вода,;и обогревом боковых граней слитка (1). 10

Недостатком такого способа является то, что охлаждение ведется потоком воды, при этом распределение удельного расхода воды по площади слитка произвольно. Меньшая часть пло1 щади слитка охлаждается транзитными струями интенсивно, большая частьводоворотными потоками, в которых распределение скоростей хаотическое и охлаждение занижено. Затвердеванне боковых граней ведется в условиях равномерного нагрева по высоте, Все это приводит к образованию дефектов строения слитков.

Наиболее близким по технической 25 сущности к предлагаемому является способ литья плоских слитков в горизонтальные изложницы с охлаждением нижней поверхности слитка через поддон, в котором вода направляется к

2 слитку равномерно при помощи системы струйного охлаждения. При этом распределение удельного расхода воды по площади слитка закономерное: расход одинаков по всем направлениям от центра слитка 12) °

Недостаток такого способа состоит в том, что при равномерном по площади слитка водяном охлаждении снизу появляется разница в:теплопередаче от, поверхности слитка к воде для центральных и периферийных частей из-за наличия переменного теплового сопротивления воздушного зазора. Тепловое сопротивление повышается к краям слитка и в этом направлении снижается теплопередача оТ нижней поверхности слитка. В результате этого структура затвердевшего слитка получается неод- нородной.

Целью изобретения является повышение качества слитков толщиной 60100 мм из цинка и его сплавов.

Поставленная цель достигается тем, что охлаждение слитка проводят дифференцированно по его нижней поверхности и обогрев боковых граней ведут на высоте 0,8-1,0 толщины слитка, причем удельный расход воды при охлажжении увеличивают в радиальном нап766737

1крОЙ own и " центр равлении от 2-6 м / м.ч в центре слит

2 ка до 24-32 м / матч в его углах.

На фиг. 1 показана схема осуществления способа получения литья слит-. ка в горизонтальную изложницу; на фиг. 2 и 3 — последовательность зат.вердевания слитка по способу-прототипу и по предложенному способу, Величина воздушной прослойки между слитком и поддоном определяется как = aR", . (1) где Ь вЂ” толщина воздушной прослойки; .R — расстояние,от центра слитка; а — экспериментальный коэффициент;

n — показатель степени.

Равномерное охлаждение нижней по- 15 верхности слитка достигается путем дифференциации удельного расхода воды по поверхности, чтобы скомпенсировать неравномерность теплового сопротивления воздушного зазора между И поддоном и слитком.

Из условия равенства полных коэффициентов теплоотдачи от поверхности слитка к воде в его центре и у края (е пцеДтp>aД Д»

06 ьод. кра

, а вод.центра гдеос — коэффициент теплоотдачи вой.центра от нижней поверхности к воде в центре слитка;

Ь вЂ” разница в толщинах воздушного зазора на краю слитка и в центре

3 — теплопроводность воздушной прослойки.

Поскольку зависимость коэффициента теплоотдачи от расхода воды Я линейна,40 может быть записано

О вод.крае* край " вод.центра " %центра > (5) гДе б„„д н с ент — Удельный Расход воды (расход во- 45 ды на единицу поверхности) у края и в центре слитка соответст. венно $0

К вЂ” экспериментальный коэффициент.

При подстановке управлений (1) и. (3) s (2) получаем

В этой ФоРмУле значение С, ай относится к любому участку поверхнос- Я ти слитка, расположенному от ее геометрического центра на расстоянии R., Задаваясь значением расхода воды в центре с „,, можно определить расход воды,для любого участка поверх- б4; ности, в том числе для периферийных частей слитка.

Экспериментально определенное значение расхода воды в центре слитка с размерами (500-700) х (660-1100) х х (60-100) мм из цинка разных марок и его сплавов составляет 2-6 мб/ м .ч.

При таком расходе обеспечивается оптимальная интенсивность охлаждения с точки зрения структуры и термических напряжений в слитках. При расходе меньшем 2 м /м ч теплоотвод от цент2 ральных областей слитка значительно замедляется, образуется крупное зерно, возрастает общее время затвердевания слитка, что приводит к окислению и снижению производительности.При расходе воды больше б м/м.ч в соответЭ ствии с законом степенной функции для данной групы сплавов необходимо сильно увеличивать расход у краев слитка, что усложняет конструкцию системы охлаждения. Расход воды в углах слитка находится на основе эксперименталь» ных данных с учетом расстояния от центра слитка (половина диагонали4 и достигает значения 24-32 м /м ч.

Ь

Эти величины обусловлены расходом воды в центре слитка. При расходе меньшем 24 и большем 32 м /м -ч начинает проявляться неоднородность .теплоотвода по площади слитка, как по способу-прототипу, с проявлением отмеченных выше недостатков.

Ввиду того, что в процессе эатвердевания скорость образования последующих слоев замедляется в соответствии с законом квадратного корня, в верхней части слитка направленность эатвердевания ухудшается, при этом образуется несколько участков на по-. верхности, где кристаллизация заканчивается с образованием усадочной рыхлоты, которая приводит к последующим дефектам при прокатке полосы. Это явление исключается созданием теплового центра нагревом стенок изложницы по периметру слитка на уровне,соответствующем 0,8-1,0 толщины слитка.

При этом поддерживают температуру стенок изложницы на этом уровне на

10-50 С выше температуры ликвидуса отливаемого сплава.

В таком случае кристаллизация заканчивается на ребрах слитка, главным образом в углах. Здесь образуется пористость, которая в дальнейшем удаляется при обрезке листов. Если обогрев производится ниже 0,8 толщины слитка, возможно образование кристаллов от стенок изложницы у поверхности слитка; обогрев выше толщины слитка нецелесообразен, поскольку тепло безполезно теряется, а обогрев самого слитка снижается. При температуре стенки изложницы ниже указанного уровня повышается площадь усадочной рыхлоты на поверхности слитка; ,при превышении этого уровня заметно

766737

Формула изобретения увеличивается время.затвердевания последних порций металла в углах и иа ребрах слитка, что вызывает их окисление.

Пример осуществления спбсоба получения слитков в горизонтальной излож- » нице (см. фиг. 1). 5

»

Металл заливают сверху через литейную воронку 1 в изложницу с медным во,доохлаждаемым поддоном 2 и обогреваеьыми .стенками З.Охлаждение металла в процессе его затвердевания в изложнице ведут при помощи струйного охлаждения из отверстий в плоской коробке 4, причем воду к поверхности поддона подают неравномерно по площади слитка: в центральной части 35 удельный расход меньше, чем на остальной площади, в радиальном направлении .расход увеличивается по закону степенной функции, достигая значения в углах в 4-16 раз больше, чем в центре. Разный расход охлаждающей воды можно получить, например, используя различный шаг отверстий для выпуска воды при их одинаковом диаметре.

При отливке слитков размером 660 х х 530 х 75 мм иэ сплава7.п О,(ЪАЗ О,ОУ М (микроцинка) охлаждение в центральной части слитка ведут при удельном рас- ходе воды 3 м /м .ч, а в углах расЬ 2 ход составляет 28 м /м . ч. Обогрев боковых граней слитка при продвижении фронта затвердевания от дна ве дут путем размещения нагревателей 5 в боковых стенках 3 изложницы на уровне, соответствующем 0,8-1,0 тол- 5 щины слитка.

Для слитка мироцинка толщиной 80 мм расстояние от нижней поверхности слитка до места нагрева составляет

64 мм, т е. 0 8 от его толщины. Наг- 40 рев внутренней стенки изложницы производится до 440 С.

При описанном выше режиме охлаждения заметное снижение теплоотвода от периферийной части слитка ввиду .образования воздушной прослойки ком- 45 пенсируется более интенсивным водяным охлаждением. При этом фронт кристаллизации становится практически ровным (см. фиг. 3), структура формируется в условиях последовательного роста слоев от дна к верху. Столбчатая.зона имеет одинаковую (с отклонением + 5 мм) толщину по сечению слитка. В то время как толщина этой зоны по способу-прототипу колеблется по длине слитка от 5 до 40 мм (при высоте слитка 75 мм), рост кристаллических слоев от дна слитка происходит быстрее, чем успевают продвинуться кристаллы от боковых стенок, поэтому структура слитка получается однородной. Отсутствие зоны столбчатых крисгаллов у боковых граней слитка, растущих в направлении, неблагоприятном по отношению к действующему усилию при прокатке, способствует снижению брака по трещинам при прокатке и улучшению кромки листа. Выход годного при этом повышается на 5-7%.

При описанном выше обогреве боковых граней кристаллизация заканчивается в углах слитка.

1. Способ литья слитков в горизонтальную изложницу, включающий заливку, охлаждение путем подачи воды на нижнюю поверхность слитка и обогрев боковых граней при затвердевании слитка, отличающийся тем, что, с целью повышения качества слитков, охлаждение слитка проводят дифференцированно по его нижней поверхности, а обогрев боковых граней ведут на высоте 0,8-1,0 толщины слитка.

2. Способ по п. 1 о т л и ч а ю— шийся тем,.что, при охлаждении удельный расход воды увеличивают в радиальном направлении от 2-6 м /м2 ° ч в центре слитка до 24-32 мб/м . ч в его углах.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Тихонов Б.С. Прокатка цинка.

М., Металлургиздат, 1963, с. 44-47.

2. Горшков И.Е. Литье слитков цветных металлов и сплавов. М., Металлургиэдат, 1952, .с. 225.

766737 фи а. 2.

Составитель В.Сазонов

Техред Н. Бабурка Корректор Н. Гри гору к

Редактор 3.Ходакова

Заказ 7094/8

Тираа 889 Подписное. ВНИИПИ Государственного комитета СССР

IIo делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Уагород, ул. Проектная, 4