Способ обработки металла

(19) (И)3(51),В 2227/02 В 22 ЕНИЯ ТЕЛЬСТ АВТОРСКОМ 41СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИСАНИЕ И(54)(57) СПОС включающий по лизатор и про тока через жи отличаю целью повышен и улучшения к рический ток формирования Б ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛА,ачу металла в кристалускание электрическогокую фазу слитка,щ и й с я тем, что, ся скорости разливкичаства слитка, электпропускают в местеорочки слитка,Изобретение относится к металлургии, а именно к способам воздействияна процесс кристаллизации при непрерывном литье заготовок.Известен способ воздействия накристаллизируюшийся металл, гдеувеличение центров кристаллизации,иэмельчение структуры, интенсификация тепломассообмена осуществляетсяза счет перемешивания металла злектромагнитиым полем. Способ ускоряет 16эатвердевание металла за счет образования центров кристаллизации приразрушении дендритов, усреднениятемпературы зщркого металла в кристаллизаторе Ц . 15Однако этим способом невозможно достаточно эффективно отвести теплочерез стенки формы и корочку слитка, так как этому препятствует не толькогазовый зазор между стенкой формы и слитком, но также и определеннаятеплопроводность.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту яэляется способ обработки крнстаплиэующегося металла, включающий подачу металла в кристаллизатор, ввод одного электрода в жидкую Фазу ме"галла, установку другого электрода в твердой фазе слитка и пропускание тока через фронт кристаллизации, согласно которому. погруженный электрод перемещают вдоль оси. слитка на глубину, равную 0,3 - 0,9 глубины жидкой фаэй металла, причем.при уменьшении глубины жидкой фазы по 35 сравнению с заданной пропускают ток . от расплава к твердой фазе, а при увеличении глубины - от твердой фазырасплаву 2Недостатком этого способа обработф 40 ки кристаллизуюшегося металла является малая эффективность теплоотвода иэ кристаллизатора за счет термоэлектрических эффектов Томсона Й Пельтье.Цель изобретения - повиаение ско" рости разливки и улучшение качестваслитка.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки жидкого металла, включающему подачу металла в кристаллизатор и пропусканне электрического тока через жидкую фазу слитка, электрический ток пропускают в месте Формирования корочки слитка..55При пропускании электрического то ка в месте формирования корочки слит ка сильно возрастает термоэлектричеснй эффект Томсона за счет разности температур по толщине корочки при раэогревающем эффекте пельтье. при 60 этом направления электронной и Фотонной передачи тепла стенки кристаллиэатора совпадают, что дает новый ,положительный эффект в виде увеличения теплопроводности затвердеваюшей 65 кщчки, теплоотвода от жидкогометалла и быстрого формирования корочки в кристаллизаторе, чего нельзядобиться при охлаждении фройта кристаллизации за счет эффекта пельтьеи направления электрического токавдоль этого фронта, Уносу неметаллических включений из жидкого металласпособствует условие, при которомв зависимости от знака термоэлектрического коэффициента Томсона разогревается фронт кристаллизации металла,Это позволяет снизить нли полностьюустранить ликвационные явления вметаллах и сплавах. Другая полярностьподключается непосредственно к стенкам кристаллизатора. Такое подключение тока позволяет через район Формирования корочки в зону контакта ее состенками кристаллизатора влиять назатвердевание слитка по всей высотекристаллизатора.Ввиду того, что тепловые электроны, осуществляющие перенос теплаэлектричеством, уносят тепло черезстенки кристаллизатора со всегообъема жидкого металла, то наблюдается одновременно объемное затвердевание, которое выражается не толькоувеличением толщины закристаллизовавшейся корочки, но также и увеличением толщины твердожидкой Фазы.Ввиду того, что в процессе охлаждения корочки слитка образуетсягазовый зазор между стенкой кристаллизатора и слитном, то это отрицательно влияет на получение максималь"ного эффекта охлаждения слитка, таккак перенесенная термоэлектрическаятеплота Томсона и площадь контактакорочки со стенкой кристаллизациикорочки за счет. эффекта Пельтьепозволяет увеличить время контакта;слитка со стенкой кристаллизатораи увеличить теплоотвод от кристаллизукщегося металла, особенно вверхних зонах кристаллизатора,где толщина корочки еще не значительна.На чертеже изображено устройство,поясняющее предлагаемый способ. На чертеже приняты следующие обозначения: 1 - полый кристаллизатор МНЛЗ с медными водоохлаждаеьыми стенками-анод;.2 - жидкий металл, подаваемый в промежуточную емкость из сталеразливочного ковша; 3 - промежуточная емкость (ковш); 4 - стопорное устройство промежуточной емкости; 5 - промежуточный огнеупорный: стакан; б - закристаллизовавшийся металл; 7 - затравка МНЛЗ; 8 - жицкий металл, подаваемый в кристаллизатор из промежуточной емкости;9 - металлический электрод-катод; 10 - перепускное устройство; 11- преобразователь тока; А - амперметр;, В качестве преобразователя токаиспользуют универсальный диодныйвыпрямитель ВУД 600/12.После начала разливки и набораскорости в жидкий металл 8 кристаллизатора 1 вводят электрод-катод 9и включают заданный токдо окончания разливки, постоянно регулируяглубину погружения электрода вметалл . Толщину закристаллизовавшейся корочки и наличие твердожидкойфазы определяют, путем ввода элементарной серы в жидкий металл кристал"лиэатора в конце разливки, отборатемплетов и получения серных отпечатков, По темплетам, отобраннымв середине плавки, выявляют фиэикохнмическую неоднородность металла,макроструктуру,От образцов после прокаткиопределяют их физико-механическиесвойства, которые соответствуюттребованиям ГОСТа 380 - 71.Результаты испытаний приведеныв таблице. МаркаБеэ воздействия электрического тока на расплав Скоростьразливким/мин Средняя толщинакорочки металлана выходе кристаллизатора,Средняя толщина корочки на выходе иэ кристаллизатора,мм Максимальнаявысотастолбчатыхкристалловпо сечениюслитка,мм Максимальная высота столбчатых кристаллов по сечению слитка,Ст. 3ГОСТ380-71 0,50 . 27 67-75 48 92 52 47-65 объемной кристаллизации и дополнительного рафинирования электрическим . ,током жидкого металла, а также уменьшить прорывы металла под кристаллизатор.Ожидаемая экономия от использова,ния изобретения только на базовом заводе составляет 0,2 р/т стали. БНИг 1 ПИ Заказ 8738/8 Тираж 813 " Подписное Филиал ППП "Патент", г,ужгород,ул.Проектная,4 У - вольтметр;,К - балластный рео-.стат..В водоохлаждаемый кристаллизатор 1 подается жидкий металл 2 иэпромежуточного ковша 3 с помощьюстопорного устройства 4 .и через 5промежуточный огнеупорный стакан 5.Эакристаллизовавшийся металл 6 спомощью затравки 7. вытягивается .вниз. Во время разливки в жидкий. металл 8 кристаллиэатора 1 вводится 0металлический электрический электрод-катод 9, удерживаемюй перепускным устройством 10, к которому отпреобразователя тока подводитсяпостоянный электрический ток. Преоб" 15разователь 11 питается от сети пере-,менного токанапряжением 380 В.Анодом являются медные стенки кристаллизатора 1.Предлагаеьый способ обработки4металла испытывался при отливкесля-бов сечением 210 1260 мм) на вертикальном МНЛЗ из стали ст. 3 ГОСТ380-71 при следующих технологическихпараметрах:Скоростьразливки, м/мин,0,50 - 0,65Сила тока на катоде,А 200 - 600 0,65 По установившейся технологии не разливают МеРезультаты испытаний показывают, что применение предлагаемого способа позволяет повысить толщину эакристаллизовавшейся корочки на выходе иэ кристаллэатора в .1,2 - 1,3 раза, 55 увеличить скорость разливки в 11 1,15 раза, повысить физико-химическую однородность слитка за счет Под воздействием электрического тока нарасплав