Способ литья слитков в горизонтальную изложницу

Союз Советскик Социалистических Республик(22) Заявлено 080878 (21) 2660236/22-02с присоединением заявки Но(23) ПриоритетОпубликовано 300980,Бюллетень Йо 36Дата опубликования описания ЗОР 9.80(5)М. Кл.3 В 22 О 7/06 Государственный комитетСССР но аедам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ЛИТЬЯ СЛИТКОВ В ГОРИЗОНТАЛЬНУЮИЭЛОЖНИ ЦУ Изобретение относится к областиметаллургии, 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. 10Недостатком такого способа является то, что охлаждение ведется потоком воды, при этом распределениеудельного расхода воды по площадислитка произвольно. Меньшая часть пло 15щади слитка охлаждается транзитнымиструями интенсивно, большая частьводоворотными потоками, в которыхраспределение скоростей хаотическоеи охлаждение занижено. Затвердеванне 20боковых граней ведется в условиях равномерного нагрева по высоте, Все этоприводит к образованию дефектов строения слитков.Наиболее близким по технической 25сущности к предлагаемому являетсяспособ литья плоских слитков в горизонтальные изложницы с охлаждениемнижней поверхности слитка через поддон, в котором вода направляется кслитку равномерно при помощи системыструйного охлаждения. При этом распределение удельного расхода воды поплощади слитка закономерное: расхододинаков по всем направлениям от цент"ра слитка 12.Недостаток такого способа состоитв том, что при равномерном по площадислитка водяном охлаждении снизу появ"ляется разница в теплопередаче от,поверхности слитка к воде для центральных и периферийных частей иэ-заналичия переменного теплового сопротивления воздушного зазора. Тепловоесопротивление повышается к краям слиткаи 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 иэ цинка и его сплавов,Поставленная цель достигается тем,что охлаждение слитка проводят диф"ференцированно по его нижней поверхности и обогрев боковых граней ведутна высоте 0,8-1,0 толщины слитка, причем удельный расход воды при охлажжении увеличивают в радиальном нап(ц) равлении от 2-6 м/ м,ч в центре слит2ка 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= ай", . (1) где Ь - толщина воздушной прослойки; о,К - расстояние,от центра слитка;а - экспериментальный коэффициент;и - показатель степени,Равномерное охлаждение нижней по верхности слитка достигается путем дифференциации удельного расхода воды по поверхности, чтобы скомпенсировать неравномерность теплового сопротивления воздушного зазора между 2 р поддоном и слитком.Из условия равенства полных коэффициентов теплоотдачи от поверхности слитка к воде в его центре и у края Фпцентраен краД получаем значение коэффициента теплоотдачи от нижней поверхности подцона к воде у края слитка вод центраьод, крою)7 а вод.центрагдеор - коэффициент теплоотдачивод.цЕнтраот нижней поверхностик воде в центре слитка;Ь - разница в толщинах воздушного зазора на краюслитка и в центре3 - теплопроводность воздушной прослойки.Поскольку зависимость коэффициентатеплоотдачи от расхода воды Я линейна,40может быть записановод.крайкрай " вод.центра "% центра(5)окрай" Ч центр - удельный расходводы (расход воды на единицуповерхности) украя и в центреслитка соответственно 0К - экспериментальный коэффициент.,При подстановке управлений (1) и. ( 3) в (2) получаем55 В этой Формуле значение ср й относится к любому участку поверхнос- Я ти слитка, расположенному от ее геометрического центра на расстоянии Й .Задаваясь значением расхода воды в центре с,, можно определить расход воды,цля любого участка поверх ности, в том числе для периферийныхчастей слитка.Экспериментально определенное значение расхода воды в центре слитка сразмерами (500-700) х (660-1100) хх (60-100) мм из цинка разных мароки его сплавов составляет 2-6 мф/ м.ч.При таком расходе обеспечивается оптимальная интенсивность охлаждения сточки зрения структуры и термическихнапряжений в слитках. При расходеменьшем 2 мЗ/мч теплоотвод от цент 2ральных областей слитка значительнозамедляется, образуется крупное зерно, возрастает общее время затвердевания слитка, что приводит к окислению и снижению производительности.Прирасходе воды больше 6 м/м.ч в соответЭствии с законом степенной функции дляданной групы сплавов необходимо сильно увеличивать расход у краев слитка,что усложняет конструкцию системыохлаждения Расход воды в углах слитка находится на основе экспериментальных данных с учетом расстояния отцентра слитка (половина диагонали 4 идостигает значения 24-32 м /мч.аЭти величины обусловлены расходомводы в центре слитка. При расходеменьшем 24 и большем 32 мф/мф-ч начинает проявляться неоднородность.теплоотвода по площади слитка, какпо способу-прототипу, с проявлениемотмеченных выше недостатков.Ввиду того, что в процессе эатвердевания скорость образования последующих слоев замедляется в соответст"вии с законом квадратного корня, вверхней части слитка направленностьэатвердевания ухудшается, при этомобразуется несколько участков на поверхности, где кристаллизация заканчивается с образованием усадочнойрыхлоты, которая приводит к последующим дефектам при прокатке полосы. Этоявление исключается созданием теплового центра нагревом стенок изложницы по периметру слитка на уровне,соответствующем 0,8-1,0 толщины слитка.При этом поддерживают температу"ру стенок изложницы на этом уровне на10-50 С выше температуры ликвидусаотливаемого сплава,В таком случае кристаллизация заканчивается на ребрах слитка,главным образом в углах. Здесь образуется пористость, которая в дальнейшемудаляется при обрезке листов. Еслиобогрев производится ниже 0,8 толщины слитка, возможно образованиекристаллов 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 заметноФормула изобретения увеличивается время.затвердеванияпоследних порций металла в углах и иаребрах .слитка, что вызывает их окисление.Пример осуществления спбсоба получения слитков в горизонтальной излож-,нице (см. Фиг. 1). 5Металл заливают сверху через литейную воронку 1 в изложницу с медным во,доохлаждаемым поддоном 2 и обогреваеьыми .стенками 3.Охлаждение металла впроцессе его затвердевания в излож- Онице ведут при помощи струйного ох"лаждения из отверстий в плоской ко-.робке 4, причем воду к поверхностиподдона подают неравномерно по площади слитка: в центральной части 35удельный расход меньше, чем на остальной площади, в радиальном направлении .расход увеличивается по закону степенной функции, достигая зна"чения в углах в 4-16 раз больше, чем 2 Ов центре. Разный расход охлаждающейводы можно получить, например, используя различный шаг отверстий длявыпуска воды при их одинаковом диаметре.25При отливке слитков размером 660 хх 530 х 75 мм иэ сплава 7.пО,(йАЬ 0,05%Мф(микроцинка) охлаждение в центральнойчасти слитка ведут при удельном рас-ходе воды 3 м /м .ч, а в углах расЬ 2ход составляет 28 мб/м 2. ч. Обогревбоковых граней слитка при продвижении фронта затвердевания от дна ведут путем размещения нагревателей 5в боковых стенках 3 изложницы науровне, соответствующем 0,8-1,0 тол- З 5щины слитка,Для слитка мироцинка толщиной 80 ммрасстояние от нижней поверхностислитка до места нагрева составляет64 мм, т.е. 0,8 от его толщины. Нагрев внутренней стенки изложницы производится до 440 С.При описанном выше режиме охлаждения заметное снижение теплоотводаот периферийной части слитка ввидуобразования воздушной прослойки компенсируется 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 крис- галлов у боковых граней слитка, растущих в направлении, неблагоприятном по отношению к действующему усилию при прокатке, способствует снижению брака по трещинам при прокатке и улучше" нию 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 нижнююповерхность слитка и обогрев боковыхграней при затвердевании слитка,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения качества слитков, охлаждение слитка проводят дифференцированно по его нижней поверхности, аобогрев боковых граней ведут на высоте 0,8-1,0 толщины слитка.2, Способ по п. 1 о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, при охлажденииудельный расход воды увеличивают врадиальном направлении от 2-6 м/м 2чв центре слитка до 24-32 мб/мф.ч вего углах.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Тихонов Б.С. Прокатка цинка.М., Металлургиздат, 1963, с. 44-47.2. Горшков И.Е. Литье слитковцветных металлов и сплавов. М., Металлургиэдат, 1952, с. 225.766737 фи а. й Составитель В.СазоновТехред Н. Бабурка Корректор Н.Григорук Редактор З.Ходакова Заказ 7094/8 Тираа 889 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5