Способ непрерывной разливки металла

я)5 В 22 О И/00 ТЕНИ НИЕ БР АТЕНТУ%ЗЗ - 3 ий ком т "Запорож РЫВНОЙ РАЗЛИВКИ сО ,О О Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(57) В способе неталла двухфазны Жук А.Я., Сальников И.М Клевцов О.М, кий комбинат "Запорож. прерывнои разливки м и возвратно-поступател Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывной разливке металла, и может быть использовано в существующих машинах непрерывного литья заготовок ,МНЛЗ) с газоимпульсной обработкой металла в кристаллизаторе и во вновь проектируемых МНЛЗ.Практика эксплуатации МНЛЗ показывает, что образование поверхностных дефектов - "следов качания кристаллиэатора" (СКК) в непрерывно-литых заготовках наблюдается при изменении направления и величины скорости движения кристаллизатора при перемещении последнего относительно уровня жидкого металла. Очевидно, что, изменив кинематикудвижения кристаллизатора относительно уровня жидкого металла, можно улучшить качество поверхности слитков путем исключения появления СКК.Известна принципиальная схема разливки металла в МНЛЗ, включающая подачу жидкого металла в кристаллизатор через погружной стакан, вытягивание слитка с переЮ 2 2000164 С ныи цикл качания кристаллизатора ведется таким образом, что в фазе опускания кристаллиэатора подач металла через погружной стакан в кристаллизатор осуществляют со скоростью, равной разности скорости вытягивания слитка и скорости перемещения кристаллизатора, а в фазе поднятия кристаллиэатора, металлу, выталкиваемому инертным газом, сообщают скорость, при которой скорость изменения уровня металла в кристаллиэаторе равна скорости перемещения кристаллиэатора. 1 ил. менной скоростью, аозвратно-поступательное движение кристаллизатора. К недостаткам подобного способа разливки следует отнести низкое качество слитка, дефекты в виде складок и заворотов корочки металла, образование которых наблюдается при изменении направления и величины скорости кристаллиэатора при перемещении последнего соответственно вверх и вниз относительно уровня жидкого металла.Известен способ непрерывной разливки металлов, предполагающий улучшение качества непрерывно-литых заготовок поддержанием постоянного уровня в кристалл изаторе путем подачи инертного газа через эаглубленную в жидкий металла огнеупорную трубу, причем избыточное давление газа изменяют пропорционально движению кристаллизатора, сниЖая его до атмосферного при нижнем положении, а при верхнем - повышая до максимального. К недостаткам данного способа необходимо отнести; наличие дополнительной (кроме погружного стакана), дорогостоящей, сменной огне 2000164упорной трубы; наличие газораспредепитепьной аппаратуры с необходимостью охлаждения инертного газа, находящегося в постоянном контакте с жидким металлом, внецентренное расположение огнеупорной трубы, что приводит к асимметрии в формовании слитка. Кроме того, данный способ требует сложной дискретной подачи металла, в 11 ротивном случае в фазе опускания необходимо втягивание излишка жидкого металла в трубу при давлении меньше атмосферного. что не соответствует условию осуществления способа.Данный способ прийят за прототип, Целью изобретения является повышение качества поверхности непрерывно-литыхзаготовок путем исключения поверхностных дефектов и снижения производственных затрат на их дальнейшую обработку.Поставленная цель достигается тем, что в способе непрерывной разливки металла, включающем подачу металла в кристаплиэатор через погружной стакан, перемешивание жидкой части слитка порциями металла, периодически выталкиваемыми из погружного стакана. инертным газом, вытягивание слитка из кристаллизатора с переменной скоростью, поддержание постоянного уровня жидкого металла в кристаплизаторе. двухфазное. возвратно-поступательное движение кристаллизатора ведется таким образом, что в фазе опускания кристалпизаторз подачу металла в кристаппиззтор осуществляют со скоростью, равной разности скорости вытягивания слитка и перемещения кристаллизатора, а в фазе поднятия кристаллиэатора металлу, выталкиваемому инертным газом в криСталлиззтор через погружной стакан, сообщают скорость, при которой скорость изменения уровня металла в кристаллиэаторе равна скорости перемещения кристаллизатора.На чертеже приведена схема осуществления предлагаемого способа.На чертеже показаны: кристалпизатор 1, слиток 2, погружной стакан 3, Из условия предлагаемого способа непрерывной разливки металла, двухфазный, возвратно-поступательный цикл качания кристаплиэатора 1 ведется таким образом, что в фазе опускания кристаллизатора 1 подачу металла через погружной стакан 3 в кристзллизатор 1 осуществляют со скоростью Ьч, равной разности скорости чса вытягивания слитка 2 и скорости чи перемещения кристаллиэатора 1, в фазе поднятия кристаллизатора 1 металлу, выталкиваему инертным газом под давлением Р, сообщают скорость, при которой скорость измене 5 10 15 20 25 30 35 40 50 55 ния уровня металла в кристалпизаторе 1 равна скорость ча перемещения кртстаппиэатора 1, Следовательно, дпя выполнения условий предлагаемого способа необходимо и достаточно определиь скорость подачи Лч металла в фазе опускания кристалпизатора 1 и давлений Р выталкивания металла инертным газом в кристаппиэатор через погружной стакан 3 в фазе поднятия кристалпизатора 1.Технологические параметры МНЛЗ следующие: скорость вытягивания слитка 2, ч, м/с; скорости поднятия ча и опускания чн кристаппизатора 1, м/с; глубина погружения и погружного стакана 3, м; плотность р разпиваемого металла, кг/м; параметр п 1 цикла; сечение Икр кристаппизатора 1, м;г, сечение зс погружного стакана 3, м .гТак как скорость чн опускания кристалпизатора 1 и скорость чсл вытягивания слитка 2 определены выше, скорость Л ч подачи металла в фазе опускания кристаппизатора 1 равна ЛЧ = Чса чн (1)Известно, что скорость Л ч подачи металла в кристаппизатор 1 легко регулируется,Если поток металла при выталкиванииинертным газом под дзвпение Р через погружной стакан 3 в крис галпиззтор 1 полност,ю стабипиэирован и стационарен,используют уравнение Д,Бернулли дпя потока ньютоновской жидкости:2+ Р 1/у+ 0,5 н 1 9 = 72 + Р 2/у+ 0,5 чг /9(2)где Е 1, 72 - пьезометрические напоры, м;у - удельный обьемный вес, н/м;н 1,ч 2 - линейные скорости входящего ивыходящего потоков, м/с;9 - ускорение силы тяжести, м/с;2,Умножают обе части выражения (2) нар 9и если сумма пьезометрического р 97 и геометрического Р 1 давлений в левой частивыражения есть некоторой, искомой величиной Р давления инергного газар 921+ Р 1= Р (3)тогда уравнение (2) с учетом (3) принимает вид; Р .= рдЬ+ 0,5 ч 1 р+ 0,5 ч 2 р+ Р 2 (4)где Р 2 = Ратм по условию.Запишем уравнение непазрывности ввекторной форме дпя данного потока;Ч Зс = Ч 2 Зкр (5)гДе ч 2 - чса (1 + 1/гп) - по Условию Цикла,Откуда ч 1 равноЧ 1 = Чсл(1 + 1/Пт) Зкр/Зс (6)Тогда искомое давление Р определитсякак(экр/вс) ) + Рдтт (7)Следовательно, для выполнения условий предлагаемого способа необходимо идостаточно регулировать скорость подачиметалла о фазе опускания кристаллизатора1 согласно (1), а в фазе поднятия кристаллизатора 1 регулировать давление выталкивания металла инертным газом согласно (7).П р и м е р. Положим, что необходимоопределить параметры предлагаемогоспособа для некоторой слябовой МНЛЗ,имеющей следующие технологические параметры: амплитуда качания катализатораА = 0,015; параметр цикла т = тв/1 н1/3(цикл Юнгансэ-Росси): плотность металлар= 7850 кг/м; скорость разливки чсв=0.025з.м/с; сечение кристаллизатора зкр = 0,16 хх 1600 = 0,256 м; сечение погружного стакана зс = 0,0015 м; глубина погружного стакаг,на й = 0,6 м; атмосферное дэоление Рвтм ==010385 Пэ.Необходимо определить скорость подачи металла о фазе опускания кристаллизатора, а также даоление выталкивания ипорцию металла в фазе поднятия кристаллизатора,Период качания кристаллизэтора равен;Тц = чсп/2 А = 0,025/(2 0,015)" 1,25 с.Время опускания Ь и поднятия св кристаллиэатора соответственно равно:1 н = Тц/(1 + т) - 1,25/(1 + 1/3) = 0,93 с,1 в = Тц - тв = 0,32 с.Определяют скорость опускания чиподнятия чв кристэллизатора:чн = А/тв = 0,015/0,93 = 0,021 м/с,чв = А/тв = 0,015/0.32 = 0,0625 м/с.Скорость подачи металла о фазе опускания равна (см. выражение (1:ч = чсл - ч= 0,025 - 0,021 = 0,004 м/с.Соответственно расход металла равен:О = Ь ч Якр р = 0,004 0,256 7850 ==7,98 кг/с.Из (7) получают значение Р выталкивания металла инертным газом.Р =Р 9 Ь+ 0,5 чсл (1+ 1/п 1 (1++ 0.5 (0,025 (1 + 1/(1/3 г (ф (0.256/0.0015)+ 101325 - 49 910,8 + + 110980+ 101325 1,25 МПа 12.5 Ат.5 Порция выталкиваемого металла равна;9" АЗкр Р 0,015 0.2567850 ч39,8 кг.Таким образом значения скорости подачи металла, давления инертного газа, нвоб ходимого для выталкивания порцииме 1 алла. обеспечивают выполнение условий предлагаемого способа для приведенных выше исходных данных.Преимуществами заявляемого способв 15 являются низкие затраты нв осуществлениепредлагаемого способа эв счет использования механизма качания криствллиэатора и устройств газоимпульсного перемешиввния металла в существующих МНЛЗ; снижение 20 затрат энергоносителей за счет исключенияповерхностных дефектов и дальнейшей обработки слитка, а также воэможности прямого посада. 25 Формула изобретенияСпособ непрерывной разливки металла, включающий подачу металла в криствллизатор посредством погружного стакана, перемешивание жидкой части слитка с пор циями металла, периодически выталкиваемыми из погружного стакана инертным газом, вытягивание слитка из криствллизвтора с переменной скоростью и сообщение кристаллизатору двухфазного возвратно поступательного движения, о т л и ч в ющ и й с я тем, что в фазе поступательного движения кристаллизатора подачу порций металла в криствллизатор осуществляют со скоростью, величина которой равна рвзмо сти скоростей вытягивания слитка и перемещения кристаллиэвторв, в в фазе возвратного движения кристэллиэвторв подачу порций металла в кристаллизвторе осуществляют со скоростью, при которой 45 скорость изменения уровня метвллэ в кристалл изаторе равна скорости его возвратного движения.2000164 оставитель И.Дышлевиехред М.Моргентал орректор С,Патруш Кулакова едакт Тираж Подписно НПО "Поиск" Роспатента13035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Заказ 30 оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1