Способ непрерывного литья заготовок

СОЮЗ СОВЕТСЕВсоциАлистичесниРЕСПУБЛИК 19) 01) А 1 321 С 51)5 В 22 Р 11 САНИЕ ИЗОБРЕТЕН В особ непр ерывного литья ественно слоисподачу металласнизу, перионие формиру- кристаллизатора загот тых, в крдичес емой вок реим вклюсталоеагот ающий атор вытяги овки и ау о полую ися те гибают по н 900 ( Ы яют, пере участку и щ и дуг угол а( коочастичотовк й р о т по прямочательно выемещают ее аю но выпря линейном око п агото куальной пл ям т ост изо в ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(71) Уральский политехнический институт им, С.М.Кирова, Центральныйнаучно-исследовательский институтчерной металлургии им. И.П.Бардинаи Всесоюзный научно-исследовательскийинститут металлургической теплотехники(54)(57) 1, СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯЗАГОТОВОК, включающий подачу металлав кристаллизатор снизу, периодическое вытягивание Формируемой заготовки из кристаллизатора вверх, периодическое удаление жидкого металла из за 1готовки перед циклом вытягивания иподачу в формируемую заготовку жидкого металла в период вытягивания и впаузу между циклами вытягивания навеличину, равную нескольким шагам вытягивания, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения качествазаготовок и снижения себестоимости,формируемую заготовку вытягивают изкристаллизатора прямолинейно вверхна величину, равную протяженностижидкого металла в заготовке, а затемполую заготовку изгибают по дуге ивыпрямляют.с вверх, периодическое удаление жидкого металла из изготовки перед цикломвытягивания и подачу в Формируемуюзаготовку жидкого металла в периодвытягивания и в паузу между цикламивытягивания на величину, равную нескольким шагам вытягивания, о т л и -. ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения качества заготовок и снижения себестоимости формируемую за- сйЭЙготовку вытягивают из кристаллизато-ра прямолинейно вверх на величину,равную протяженности жидкого металлав заготовке, удаляют из заготовкиС:жидкий металл, а затем в заготовкуподают, выдерживают и снова удаляют жидкий металл, соответствующийочередному сгою заготовки, после чего Формируют слой следующего участ. ка заготовки, изгибают полую заготов,ку по дуге и выпрямляют,Ю3, Способ по пп,1 и 2, о т л и)аайч а ю щ и й с я тем, что дуга изгио,ба полой заготовки составляет 904. Способ по пп, 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что дуга изгиба полой заготовки составляет 180о5. Способ по пп.1 и 2, о т л и -1583211 25 6, Способ по п.5, о т л и ч а ющ и й с я тем, что при перемещении полой подачи заготовки в горизонтальной плоскости ее обжимают до сплошного сечения.7. Способ по п,5, о т л и ч а -Изобретение относится к области металлургии, а именно к непрерывной разливке металлов и сплавов,15Целью изобретения является повышение качества заготовок и снижение себестоимости.На фиг,1 показана схема отливки заготовки по способу в случае ее изгиба по дуге на 90 ; на фиг,2 - то же, в случае ее изгиба по дуге на угол 180 ; на фиг,3 - то же, в случае изгиба по дуге на угол больше 90 и меньше 180Непрерывная разливка металла в заготовки по предлагаемому способу осуществляется следующим образом.)Кйдкий металл 1 (фиг.1) снизу подают в прямолинейный вертикально30 расположенный кристаллизатор 2 и поднимают его уровень на высоту, соответствующую шагу вытягивания заго товки иэ кристаллизатора, Сразу после подъема в кристаллизаторе жидкого металла до установленного уровня на него сверху опускают затравку.В течение установленного времени выдержки в кристаллизаторе 2 корку 3 1. заготовки формируют до заданной толщины, причем в этот момент к затвердевающей корке 3 заготовки со стороны жидкого металла прикладывают давле-. ние, соответствующее металлостатическому давлению от столба жидкого ме талла высотой Ь ,.После образования в кристаллизаторе корки заготовки заданной толщины давление лйдкого металла в заготовкеЭснижают часть жидкого металла из за 50 готовки удаляют, в заготовке создают полость, не заполненную жидким металлом, и корку 3 заготовки 4 с помощью затравки вытягивают иэ кристаллизатора 2 на установленный шаг. При вытягивании корки заготовки из кри 55 сталлизатора в кристаллизатор и ранее сформированную заготовку подают жидкий металл, Подачу жидкого металю щ и й с я тем, что на участке между частичным и окончательнь 1 м выпрямлелением заготовки ее нагревают дотемпературы с = (0,7-0,9)ся, гдесо - температура плавления разливаемого металла. ла в заготовку продолжают и послепрекращения ее вытягивания иэ рнстал(лизатора, причем если в заготовкеимеет место газовая подушка, то онав этот момент сжимается. Подачу жид-,кого металла в заготовку осуществля"ют до того момента, пока давлениежидкого металла на входе в кристаллизатор не соответствует металлостатическому давлению от столба жидкого металла высотой Ь . В кристаллизаторе формируют корку второго участка заготовки до заданной толщиныи повторяют операции по удалению жидкого металла из заготовки, вытягива"нию корки заготовки из кристаллизатора, по следующей подаче жидкого металла в кристаллизатор и отливаемуюзаготовку и созданию давления в жидком металле.В начале процесса разливки металла при вытягивании заготовки 4 изкристаллизатора 2 ее головной участок и раз перемещают вертикально вверх(фиг.1), При следующем вытягиваниизаготовки из кристаллизатора головной участок заготовки изгибают соответственно принятому радиусу изгибазаготовки 4, Далее при каждом вытягивании заготовки 4 из кристаллизатора2 изгибу подвергают следующий участок заготовки,После каждого вытягивания заготовки 4 из кристаллизатора 2 и изгибаочередного участка заготовки жидкийметалл 1, в паузу между вытягиваниями, поднимают в заготовке, на высотуЬ(фиг. 1), соответствующую длинепрямолинейной вертикальной части,Подъем жидкого металла в заготовкеможет быть осуществлен и на высоту1больше или меньше Ьж, однако желательно не поднимать его на высотубольше Ь,. Головной и последующие участкиз аго товки пе риодиче ски перемещаютпо дуге на заданный угол, равньп 9015832или более 90 о, но менее 180", или на180 , а затем правят,После перемещения заготовки по дуоге на 90 и ее выпрямления с заго 5товкой осуществляют одну иэ следую- .щих операций: делят на мерные части;обжимают боковые грани до получениясплошного сечения и затем делят намерные части; обжимают до сплошного 1 Осечения во время очередного вытягивания заготовки из кристаллизатора,а затем, в паузу между вытягиваниямизаготовки из кристаллизатора, осуществляют обжатие заготовки до заданного профиля металлопродукции, например, толстого листа.В случае перемещения заготовкипо дуге на 180 и ее выпрямления(фиг,2) разделение заготовки на мерные части осуществляют, когда ее головная часть приблизится к нулевойотметке, Отделенную заготовку поворачивают в горизонтальное положениеи транспортируют к месту складирования При данной схеме перемещениязаготовки целесообразна, в частности, отливка на машине непрерывноголитья заготовок (МНЛЗ) круглых полыхзаготовок, например трубных, с внешним диаметром 250 мм.Если полая заготовка выпрямляетсяпосле перемещения ее по дуге на(фиг,3), то дальнейшее перемещениезаготовки осуществляют в наклонномположении до установленного места,затем ее снова выпрямляют и, перемещая в горизонтальной плоскости, расположенной от нулевой отметки на рас Остоянии 0,75-1,50 м, обжимают доспошного сечения, а затем, при необходимости, сплошную заготовку совмещенно прокатывают до заданного размера металлопродукции. 45Отливка заготовки по схеме (фиг.3)предусматривает сравнительно длинный путь периодического перемещениязаготовки до того места, где полаязаготовка превращается в сплошную и 50прокатывается. В зависимости от средней скорости разливки время такогоперемещения может составлять 1525 мин. Температура полой заготовкиза указанное время может понизиться 55до велиЧины, которая неприемлема дляпоследующего Обжатия заготовки. Всвязи с этим на наклонном участкеперемещения заготовки ее целесооб 11 6разно нагревателями 5 (фиг, 3) нагреть до температуры, равной (0,7О, 9) еЛалее полую з а готовку 4окончательно выпрямляют и валками 6обжимают до сплошной заготовки 7.Отливка и совмещенная прокатка(фиг,3) могут быть несколько изменены,Выпрямление полой заготовки мож,но совместить с обжатием ее боковыхграней и по наклонной опорной конструкции перемещать уже не полуюзаготовку, а сплошную, которую затемможно резать не мерные части, в томчисле в наклонном положении;или, после изгиба и выпр,пения, прокатыватьсовмещенно до установленного размера сечения готовой металлопродукции.При производстве по предлагаемому способу слоистых заготовок оболочку первого слоя заготовки первоначально формируют на длине прямолинейного участка, равного высоте подъемажидкого металла в заготовке (1затем периодическое перемещение заготовки на установленное время прекращают, остатки жидкого металла, из которого сформирована оболочка заготовки, удаляют, после чего соответственно заданному числу слоев в заготовку вводят и выводят металлы следующих слоев, причем каждый вводимыйжидкий металл поднимают строго на высоту 1, . После введения жидкого металла следующего слоя в заготовку устанавливают выдержку времени до егоудаления. Продолжительность выдержкивремени зависит от толщины формируемого следующего слоя и от того, каким по счету формируется слой,По способу возможны отливки полыхкруглых, квадратных и прямоугольных(плоские) заготовки целесообразнопревращать сразу в сплошные заготовки,Круглые, квадратные и прямоугольные (плоские) заготовки небольшой ширины, например шириной до 250 мм,рекомендуется отливать через блочныймногоручьевой кристаллизатор с числомручьев от двух до четырех. Плоскиезаготовки шириной 500-1500 м целесообразно отливать через один ручей.П р и м е р 1, По предлагаемомуспособу разливается сталь в полыепростые заготовки размером 80 х 1500 мм,которые сразу же превращают в сплошные листовые з;.готовки, состоящие изл20 45 корковой части металла, размером эо хх 1500 мм.Принимают длину кристаллиэа торас прямыми стенками 2100 мм,шаг вытягивания заготовки из кристаллизатора2000 мм,высоту подъема жидкого металлана прямолинейном участке отливаемойзаготовки 4000 мм; средний коэффициент затвердевания 2,7 см/мин О 5 10При подъеме жидкого металла навысоту 4000 мм и отсутствии давления газа над его мениском в заготовке давление жидкого металла навходе в кристаллиэатор равно 0,3 МПа 15(3 ати),Чтобы после обжатия боковых гранейполой заготовки получить сплошнуюзаготовку толщиной 50 мм, необходимо иметь толщину корки отливаемойзаготовки не менее 25 мм. Посколькупосле обжатия боковых граней заготовки рекомендуется некоторое обжатие ее по всему сечению, толщину корки заготовки целесообразно иметь2527 мм.При принятом коэффициенте затвердевания, равном в среднем2,5 см/мин О, на формирование коркизаготовки толщиной в 27 мм требуется 301 минКорка заготовки формируется надлине, равной двум шагам вытягивания,Необходимое время формирования в,1 мин может быть обеспечено,-если 35каждое вытягивание заготовки иэ кристаллизатора осуществляется черезкаждые 40 с.После формирования корки заготовки до толщины 27 мм полую заготовкуизгибают по радиусу 4000 мм; а послепрохождения по дуге 130 заготовкувновь выпрямляют и перемещают понаклонному участку на расстояние12 м, где заготовку переводят в горизонтальное положение и деформи руют до сечения 50 х 1500 мм. Для.того, чтобы обеспечить требуемую тем- .пературу прокатки в конце наклонного участка, производят разогрев поолой заготовки до 1100 С,Производительность МНЛЗ более100 т/ч,П р и м е р 2, В полую слоистуюзаготовку размером 120 х 1500 мм разливается сталь марок А и В. Размерсплошной заготовки после обжатия80 х 1500 мм. Принимают длину кристаллизатора1600 мм, шаг вытягивания заготовкииз кристаллизатора 1500 мм, высотуподъема жидкого Металла на прямолинейном участке отливаемой заготовки4500 мм, до толщины корки заготовкив 25 мм - сталь марки А, далее дотолщины в 45 мм - сталь марки ВЧтобы сформировать из стали маоки А предлагаемым способом заготовку длиной 4500 мм, состоящую из трехучастков длиной по 1500 мм, и иметьтолщину корки 25 мм, необходимозаготовку иэ кристаллизатора вытягивать через каждые 30 с.,Время формирования заготовки длиной 4500 ммсоставляет примерно 2 мин,По окончании формирования заготовки указанной длины сталь маркиА из заготовки удаляют, на высоту4500 мм вводят сталь марки В, иэ которой слой толщиной в 20 мл формируют примерно за 2 мин,Общее время Формирования слоистой заготовки длиной 4,5 м примерно 4 мин.Далее возобновляют периодическоевытягивание заготовки и формируюттри участка иэ стали марки А, прекращают периодическое вытягиваниезаготовки из кристаллизатора и формируют в заготовке слой из сталимарки В.Ранее сформированный слоистыйучасток заготовки иэгибают по радиусу 4000, и после перемещения по дуге на угол 90 ее вновь выпрямляют ипереводят в горизонтальное положение, где деформируют до сплошногосечения 80 х 1500 мм.Часовая производительность око -ло 70 т/ч,Если увеличить длину кристаллиэатора до 2100 мм и шаг вытягивания до2000 мм, то часовая производительность МНЛЗ более 80 т/ч.П р и м е р 3, По предлагаемомуспособу разливается сталь в полыетрубные заготовки Ф 150/80 мм.Принимают длину кристаллизатора1100 мм, шаг вытягивания заготовкииз кристаллиэатора 1000 мм, высотуподъема жидкого металла на прямолинейном участке отливаемой заготовки 3000 м,Корка полой заготовки формируется на длине равной трем шагам вытягивания до толщины стенки 35 мм прнсреднем коэффициейте затвердевания 2,7 см/мин. Необходимое время форо,хмирования составит 100 с, которая обеспечивается при вытягивании заготовки иэ кристаллизатора через каж 5 дые 40 с. После формирования корки до 35 мм полую заготовку изгибают по радиусу 4000 мм, а после прохождения по дуге на 180 ее вновь выпрям п ляют и в дальнейшем перемещают вертикально вниз. Когда головная часть заготовки приблизится к нулевой отметке, осуществляют разделение заготовки на мерные части. Отделенную . 15 заготовку поворачивают в горизонтальное положение,Поскольку по предлагаемому способу жидкий металл в заготовку подается только на прямолинейной вертикальной части, исключается причина снижения качества заготовки эа счет затруднения всплывания газовых пузы" рей и неметаллических включений, что может иметь место в случае отливки заготовок по известному способу.Подача жидкого металла только в прямолинейную вертикальную часть заготовки устраняет несимметрию в формировании корки заготовки в зоне 30 мениска жидкого металла, которая имеет место в случае подачи жидкого металла в радиальную часть эаготовкй как это предусмотрено в известном способе. Особенно это важно при отливке слоистых заготовок из слоевметалла разного химического состава. Соблюдение симметрии в формируемых слоистых заготовках позволяет увели- чисть выход годного не менее чем на 107.Поскольку способ позволяет отливать заготовки со сравнительно большим шагом вытягивания (до 3 м), повышается качество заготовок за счет . снижения количества стыков между вытягиваемыми участками, Возможное деление заготовки по стыку вообще исключает причину снижения качества заготовки из-эа наличия указанного стыка.Использование для осуществления способа кристайлизатора с прямыми стенками снижает затраты средств на изготовление кристаллизаторов и на их эксплуатацию. Экономия средств возникает также из-за того, что становится возможным увеличение межремонтных сроков службы кристаллизаторов, что позволяет уменьшить число кристаллизаторов, необходимых для введения нормального технологическго процесса,1583211 Со ставитель В, БитковРедактор Н,Бобкова Техред М.Ходанич орректор М,Варош роизводственно-издательский комбинат Патент Ужгород, ул гарина, 101 аказ 2219 Тираж 638ного комитета по113035, Москва, ЖПодписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ ССС Раушская яаб., д. 4/5