Способ управления процессом кристаллизации металла

(51)М. Кл, в гг о 1 оо 3 Ъс 3 аврамиицх комитет ИРР до делом изобретений й отхрытий(72) Авторы изобретения А.Н.,Шичков, С,Б,Сорокин, Н.И,Шестаков и Г.П.Худряшов Вологодский политехнический институт /с(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КРИСТАЛЛЯЗАГЛИ МЕТАЗБЗА Изобретение относится к металлургии.Известен способ управления тепловым режимом, заключающийся в регулировании подачи охладителя в зависимости от разности температур охладителя на входе и выходе из кристаллизатора, скорости вытягивания слитка и расхода охладителя11,Однако в указанном способе скорость кристаллизации непосредственноне контролируется, а по измеряемымпараметрам нельзя с достаточной достоверностью судить о глубине жидкой фазы.Известен способ измерения глубины жидкой фазы слитка вьшиваниемжидкого остатка, вводом сернистогожелеза, свинца или других инородных материалов, вводом радиоактивныхизотопов 1 2,Недостатками способа являютсяотсутствие непрерывности контроляглубины жидкой фазы слитка, необходимость разрушения отливаемого слитка, высокая стоимость измерения.Следствием указанных недостатковявляется невозможность промышленного применения способа для управленияпроцессом кристаллизации,Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ обработки кристаплизующего металла, включающий ввод 1 Оодного электрода в жидкую фазу ме-.талла, установку другого электродав твердой фазе слитка и пропускание электрического тока через фронт 15кристаллизации. В указанном изобретении используется эффект Пельтьедля дополнительного отвода тепла иэосевой зоны слитка 13).Однако данный способ не позволяет контролировать скорость кристаллизации.Цель изобретения - повышение ка-чества слитка путем обеспечения заданной скорости кристаллизации.908489 Поставленная цель достигается тем, что в процессе, включающем ввод электродов в жидкую и твердую Фазы, измеряют температуру горячего и холодного слоя, Определяют ток замкнутой цепи при увеличении тока увеличивают подачу охлаждающей жидкости, а при уменьшении - уменьшают.С точки зрения кристаллических процессов на границе контакта рас- ХО план - твердая фаза поддерживается постоянная темххературй, отличная от температуры контактов разнородных проводников в замкнутой электрической цепи. В связи с этим согласно 15 эффекту Зеебека на электродах возникает термоэлектродвижущая сила, величина которой Определяется по Фор- муле где В - термо ЭДС, В;о. - коэффициент пропорциональности, В/град 4Испытания способа производят следующим образом.В предварительно нагретую изложницу 1 заливают расплавленный свинец. Для предупреждения затвердевания свинца сверху включают нагреватель 2, Медный электрод 3 погружают в расплав 4, а свинцовый электрод 5 контактирует с твердой фазой 6. Холодный спай медного 7 и свинцового 8 проводов погружают в сосуд с тающим льдом, Таким образом, в замкнутой термоэлектрической цепи обеспечивается постоянная термо ЗДС за счет постоянной разности температур горячего (зона раздела Фаз свинца) и холодного спаев. Величину тока в цепи измеряют гальванометром 1 О. Изложницу охлаждают с помощью форсунок 11. Глубину жидкой Фазы измеряют методом зондирования.Из Фиг. 3 и 4 следует вывод, что величина протекаемого тока однозначно определяется глубиной жидкой Фазы 3, 12 - глубина лунки, 13 - величина тока), где- величина тока А;Й - соп 13 отхвле 1 хе внешней цеПЕХ, ОЕ30" 3 11"ХР ЕЕ 11 е Е С ОПР ОтИВЛР ЕЕИЕис т ОчХХЕХк а Ом.В пронессе кристаллизаттии изме- Я Е 1 С Я С О О тЕЕО 1 СЕХЕХЕ т 1 Д КО 11 11 т ХЕРД ОХ Фаз1 ОскОРЕьк у уЦР Хьное элехстри- ческОР сох 1 ротХВхеепие фаз 1)азлхх 1110то меняется полное сспротивление замкнутой цепи и в соответствии с2 ) меняется величина протекаемого тока, Таким Образом, по величине протекаемого тока судят О соотношении емдкой и твердой Фаз слитка.На ФигХеоказае 1 г)ашик 11 змееХехпхя удельного электрического сопротивления свихца, на Фиг, 2 - принцхшп" альная схема экспериментальной установки", на Фиг, 3 - результаты исследования при постоянной интенсивности охлаждения, на фиг. 4 - то же, при переменной интенсивности охлаждения, на Фиг. 5 - схема. реализации 50 способа в промышленных условиях.Испытание предлагаемого способа проводят в лабораторных условиях при разливке свинцовых слитков. Из Фиг. 1 следует, что удельное электри ческое сопротивление свинца при перехоце из Екидкого состояния в твердое уменьшается в 194 раза. При промышленной реализации предлагаемого способа на МНЛЗ электрод 14 погружают в расплав 15 электрод 16 вводят в контакт с твердой Фазой 17. Блок 18 измеряет величину протекаемого тока и Формирует управляющий сигнал регулирующему органу19, который изменяет интенсивность Охлаждения слитка;П р и м е р. На промышленной ИНЛЗ отливают слиток сечением 1200 200 мм. На выходе из кристаллизатора необ" ходимо поддерживать толщину твердой Фазы 25 мм, что осуществляют предлагаемым способом, Графитовый электрод погружают в расплав в зоне мениска, а стальной электрод вводят в контакт с твердой фазой слитка на выходе из кристаллизатора. К графитовому электроду подключают медный провод, а к стальному - стальной. Спай медного и стального проводов термостатируют. Величину протекающего электрического тока измеряют. При уменьшении толщины твердой Фазы слитка общее сопротивление термоэлектрической цепи увеличивается, а следовательно, величина протекающего тока уменьшается. Пропорционально величине уменьшения тока Формируется сигнал на увеличение интенсивности охлаждения слитка.Способ управления процессом кристаллизации металла, включающий ввод одного электрода в жидкую фазу металла, установку второго электрода в твердой фазе слитка, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества слитка путем обеспечения заданной скорости кристаллизации, измеряют температуру горячего и холодного сная, определяют ток замкнутой цепи, при увеличении тока увеличивают подачу охлаж- Я ТО Ом м 908489 6дающей жидкости, а при уменьшении -уменьшают.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 197099, кл. В 22 О 11/00, 1967,2. Сладкоштеев В.Т., Рутес В.С.Особенности непрерывной разливки изатвердевания слитка на радиапьных1 О УНРС. "Непрерывная разливка стали",Сборник Ф 1. М., "МеталлурГия",1973, с. 41-46.3. Авторское свидетельство СССР9 526443, кл. В 22 О 27)02, 1976.лиал ППП Патент Ужгород, ул. Проектна ВНИИПИТираж 85фи аказ 66/1одписное