Способ непрерывного литья заготовок

митет Российской патентам и товар федераци1 м знакам 1 г) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ а 3 ениск б сталлижидкого мет 2, причем мают в кри превышающее величину, й частьювки и ст злее равную сформироенками ест вляютветого мезатора ванневторой рой соот жидкформиро а ноходит жидкого металла 3 в и в ранее сформированную ки и мениск б жидкого ают на растояние, краткое я заготовки из кристаллиние установленного времени й слой оболочки заготовким иэ кристаллизатора ф-лы, б ил. прием подачикристаллизатор 2оболочку заготовметалла 3 поднимшагу вытягиванизатора 2 и в течеформируют второна ранее вытянуто астке вторскойу свидетельству(71) Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова(56) Авторское свидетельство СССР Х 1583211, кл. В 22 Р 11/00, 1984.(54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК(57) Изобретение относится к металлургии, а именно к получению многослойных заготовок непрерывной разливкой. Цельизобретения - повышение производительности, качества отливаемых заготовок и выхода годного. После вытягивания полой оболочки заготовки из кристаллизатора 2 на шаг вытягивания из ковша-пневмозадатчика через, металлопровод 1 за первый прием(51) б В 22 О 11/00 осуществляют подачуснизу в кристаллизаторжидкого металла 3 поднимзаторе 2 на растояние,шага -вытягивания назазору между хвостовованной оболочки заготокристаллизатора 2. Дпаузу, продолжительностьствует времени затвердталла 3 в зазоре. У ст2 в это время проиствердой корки 7, ЗатемИзобретение относится к металлургии,в частности к непрерывной разливке металлов, преимущественно в многослойные заготовки,Цель изобретения - повышение производительности, качества отливаемых заготовок и выхода годного.На фиг.1 показано положение ранеесформированной оболочки 4 полой заготовки 5 после ее вытягивания из кристаллизатора 2 на установленный шаг 1 ш на фиг.2 -положение, когда эа первый прием жидкийметалл 3 подан в кристаллиэатор 2 и егомениск 6 поднят на высоту более шагавытягивания заготовки из кристаллизатора 2 навеличину е, равную зазору с между хвостовой частью заготовки 5 и стенками.кристаллизатора 2; и когда в кристаллизаторе 2 изазоре сформировалась затвердевшая корка 7; на фиг.З - положение, когда за второйприем жидкий металл 3 подан в ранее сформированную оболочку 4 заготовки 5 и егомениск 6 находится на расстоянии двух шагов вытягивания от места подачи жидкогометалла 3 в кристаллизатор 2; на фиг.4 -положение, когда иэ заготовки 5 жидкийметалл 3 удален; на фиг.5 -положение вмомент вйтягивания оболочки 4 заготовки 5иэ кристаллизатора 2, когда в образующийся зазор между заготовкой и стенками кристаллизатора вводится безокислительныйгаз; на фиг.б - положение, когда одновре-менно с вытягиванием оболочки 4 заготовки5 из кристаллиэатора 2 в него вводится жидкий металл 3.На схеме представлен металлопровод1, который сообщается с герметичным металлоприемником-и невмозадатчиком (непоказан) и снизу подсоединен к вертикальному кристаллизатору 2.Жидкий металл 3 подают иэ герметичного металлоприемника-.пневмоэадатчика через металлопровод 1 в кристаллиэатор 2 идалее в ранее сформированную оболочку 4заготовки 5, Мениск подаваемого жидкогометалла 3 обозначен на схеме позицией 6.В кристаллизаторе формируют корку заготовки 7;Два положения мениска 6 жидкого металла 3 в отливаемой заготовке 5 фиксируют с помощью специальных автоматических устройств 8 и 9. Для реализации способа применимы специальные автоматические устройства, разработанные в Киевском институте автоматики,Устройство для периодического вытягивания заготовки иэ кристаллизатора на установленный шаг. Непрерывное литье заготовок по предлагаемому способу осуществляется следующим образом.Первоначально на рабочие поверхности5 стенок кристаллизатора 2 наносят предпочтительно твердую смазку, например, из ди-.сульфида молибдена;С помощью механизма вытягивания загоовки из кристаллизатора в кристаллиза 10 тор 2 устанавливают затравку, формукоторой целесообразно выполнить близкойк форме отливаемой заготовки на длине шага вытягивания, В качестве затравки рекомендуют использовать часть ранее отлитой15 заготовки, причем ее длина может соответствовать шагу вытягивания заготовки изкристаллиэатора или быть меньше шага вытягивания.Нижний конец затравки размещают в20 кристаллиэаторе 2 в положении, аналогичном положению нижней части сформированной полой оболочки 4 заготовки 5 послеее очередного вытягивания из кристаллизатора 2 на шаг вытягивания 1 ш;а (фиг,1).25 Начало техпроцесса непрерывного литьязаготовок предлагаемым способом практически ничем не отличается от установившегосяпроцесса литья., В связи с этим процесс непрерывного литья заготовок описывается с30 момента, когда закончили очередное вытягивание сформированной полой оболочки 4 загототовки 5 из кристаллизатора 2 наустановленный шаг вытягивания Ш.в (фиг.1).После вытягивания полой оболочки 4 за 35 готовки 5 из кристаллизатора 2 на шаг вытяги в а ни яш.в из ковша-и не вмоэадатчикачерез металлопровод 1 за первый приемосуществляют подачу жидкого металла 3снизу в кристаллизатор 2, причем мениск 640 жидкого металла 3 поднимают в кристаллизаторе 2 предпочтительно на расстояние,превышающее длину шага вытягивания 1 ш,на величину е, равную зазору с, которыйимеет место между хвостовой частью сфор 45 мированной оболочки 4 заготовки 5 и стенками кристаллиэатора 2 (см, фиг,1,2).Мениск 6 жидкого металла 3 в укаэанномместе Фиксируют с помощью специальногоавтоматического устройства 8,50 Далее наступает пауза, продолжительность которой зависит от времени затвердевания жидкого металла 3 в зазоре междухвостовой частью ранее сформированнойоболочки 4 заготовки 5 и стенками кристал 55 лиэатора 2, подают охладитель на менискжидкого металла в укаэанном зазоре и формируют в кристаллизаторе дополнительныйучасток оболочки заготовки в виде уступа.Подаваемый охладитель способствуетуменьшению времени затвердевания жид 1788653кого металла в зазоре. В качестве охладителя можно испольэовать или инертный гаэ, или смесь инертного газа и смазки, или сжиженный газ, У стенок кристаллизатора 2 в это время происходит формирование твердой корки 7,По истечении времени, достаточного для затвердевания жидкого металла в зазоре и формирования таким образом дополнительного участка заготовки в виде уступа, осуществляют второй прием подачи жидкого металла 3 в кристаллиэатор 2 и в ранее сформированную оболочку 4 заготовки 5 и мениск 6 жидкого металла 3 поднимают на заранее установленное расстояние, кратное шагу вытягивания заготовки 5 из кристаллизатора 2. На фиг.3 показано положение мениска 6 жидкого металла 3, когда он поднят только на один. шаг вытягивания. Это положение мениска 6 фиксируют с помощью специального автоматического устройства 9, Затем в течение установленного времени происходит увеличение толщины корки 7 в кристаллизаторе 2 и формирование второго слоя оболочки 4 заготовки 5 на ранее вытянутом из кристаллизатора участке.Следует заметить, что мениск 6 жидкого металла 3 при необходимости может быть поднят в заготовке 5 на один шаг вытягивания, на два и более. Оболочка заготовки при этом будет иметь соответственно трии более слоев;После того как второй слой в ранее сформированной оболочке 4 заготовки 5 достигнет заданной толщины, остатки жидкого металла 3 из заготовки 5 через металлопровод 1 удаляют обратно в металлоприемник-пневмозадатчик (см. фиг.4) и осуществляют очередное вытягивание заготовки 5 на установленный шаг вытягивания 1 ш.в. (см. фиг,5), при этом в образующийся зазор между заготовкой 5 и стенками кристаллизатора 2 предпочтительно вводят беэокислительный охлздитель, например инертный газ,В случае использования во время разливки для смазки стенок кристаллизатора 2 жидкой смазки. например рапсового масла, в образующийся зазор вместе с беэокислительным газом подают установленную порцию жидкой смазки.Затем этапы техпроцесса литья заготовки 5 повторяют.В случае использования в качестве смазки стенок кристаллизатора 2 твердой смазки, которая может сохраняться нз стенках кристаллиэатора в течение разливки определенной порции металла, первый прием подачи жидкого металла 3 в кристаллиэатор5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 и им формируют второй слой оболочки 4 заготовки 5 до заданной толщины. Остатки 55 жидкого металла второго слоя сливают, При необходимости в заготовку 5 вводят металл третьего химического состава и им формируют третий слой оболочки 4 заготовки 5 и тд 2 могут начать осуществлять еще до окончания вытягивания заготовки 5 иэ кристаллизатора на установленный шаг (см, фиг.6).Отлитые полые заготовки далее могутбыть обработаны разными методами.Если будут отливать круглые заготовки,например. трубные, целесообразноделениеотлитой заготовки на мерные части соответственно шагу вытягивания заготовки из кристаллизатора, который в свою очередьдолжен быть равным заданной длине трубной заготовки.В случае отливки полых плоских заготовок, предназначенных для листовой металлопродукции, отливаемую заготовкуцелесообразно или разрезать на мерные части соответственно шагу вытягивания заготовки из кристаллизаторз и сразу эти частипревращать в сплошные мерные заготовкиметодом прокатки или ковки, или путем изгиба и выпрямления переводить заготовку вгоризонтальное положение и методом совмещенной прокатки сначала обжимать досплошного сечения, а затем - до листовойметаллопродукции заданной толщины.В случае необходимости получения тонкой сплошной плоской заготовки; например, толщинбй 20-60 мм и когда в сплошнойзаготовке не должно быть более двух слоев,сформированных из оболочки полой отливаемой заготовки, целесообразно осуществлять только первый прием подачи жидкогометалла 3 в кристаллиэатор 2 и после того,как в кристаллизаторе 2 корка 7 заготовкидостигнет заданной толщины, например10-30 мм, жидкий металл 3 из заготовки 5удаляют, после чего осуществляют очередное вытягивание заготовки 5 из кристаллизатора 2 на установленный шагвытягивания,:Только первый прием подачи жидкогометалла 3 в кристаллизатор 2 целесообразно применятьтакже в том случае,.если необходимо производство слоистых заготовокиз слоев металла разного химйческого состава. В этом случае сначала первый слойзаготовки 5 формируют при периодическомее вытягивании из кристаллизатора 2 на шагвытягивания установленное число раз, например 2-4 раза, затем в сформированнуюоболочку 4 заготовки 5 на высоту, соответствующую 2-4-м шагам вытягивания, подаютжидкий металл другого химического состава20 30 За первый прием. подачи жидкого металла в кристаллиэатор мениск жидкого ме 40 первый прием подачи будет 5 с. Далее следует выдержка 10 с, после чего осуществля 50 П р и м е р 1. Разливают сталь в плоскую листовую заготовку, Максимальный размер сечения отливаемой заготовки на длине шага вытягивания 120 х 1010 мм; минимальный 100 х 1000 мм. Шаг вытягивания заготовки из кристаллизатора 2500 мм.Соответственно заданным размерам заготовки на длине шага вытягивания выполняют кристаллиэатор. Длина кристаллизатора для указанного шага вытягивания принимается 2600 мм.После вытягивания сформированной оболочки заготовкй из кристаллизатора на шаг 2500 мм зазоры между хвостовой частью заготовки и стенками кристаллизатора будут следующими: со стороны широких стенок заготовки 10 мм; со стороны узких стенок 5 мм.На затвердевание жидкого металла и образование выступа в десятимиллиметровом зазоре между хвостовой частью заготовки и широкой стенкой кристаллизатора требуется не более 10 с, Подача сверху в зазор охладителя - инертного газа, аргона или азота - сначала на жидкий металл, а затем на затвердевшую корку позволяет снизить температуру металла в зазоре до величины, при которой металл в зазоре приобретает достаточную прочность, чтобы впоследствии выдержать усилие вытягивания заготовки из кристаллизатора,Средняя скорость подьема жидкого металла в кристаллизаторе и отливаемой заготовке 500 мм/с,талла поднимают на высоту 251525 мм, с точностью +5 мм удерживается мениск жидкого металла в заданном положении с помощью специального автоматического устройства (см, фиг,2), Поскольку средняя скорость подьема жидкого металла 500 мм/с, то время подьема жидкого металла в кристаллизаторе за ют второй прием подачи жидкого металла в ранее сформированную оболочку заготовки. За второй прием мениск жидкого металла поднимают в заготовке на 2490 мм и удерживают в этом положении 20 с, затем жидкий металл за 10 с удаляют из заготовки и полую оболочку заготовки эа 5 с вытягивают иэ кристаллизатора на шаг вытягивания, равйый 2500 мм. При принятых условиях подачи жидкогометалла в кристаллизатор и отливаемую заготовку, удалении жидкого металла.из заготовки и формировании заготовки время 5 10 15 повторяющегося цикла составляет около минуты,За время цикла заготовку на длине шага вытягивания формируют разное время. В нижней части на длине шага вытягивания оболочку заготовки формирую 80 с, в верхней части 60 с.При коэффициенте затвердевания К = 2,5 с/см х мин толщина оболочки в нижней части заготовки (на длине шага вытягивания) будет 29 мм, в верхней 25 мм. Разница в толщине оболочки 4 мм, что незначительно, При необходимости за счет органиэации разного теплоотвода от формируемой заготовки по длине шага вытягивания, разница в толщине корки заготовки может быть сведена до минимума. Однако, поскольку отливаемую полую листовую заготовку рекомендуют сразу же переводить в сплошную и далее сразу же обжимать до заданного размера листа, разница в толщине корки на длине шага вытягивания заготовки из кристаллизатора существенного значения не имеет.Средняя толщина оболочки заготовки (широких стенок) будет 27 мм. При такой толщине оболочки заготовки часовая производительность одноручьевой машины непрерывного литья будет 65 т/ч, а годовая 455000.т/год, если машина будет работать в течение года 7000 ч,Перевод полой плоской заготовки в сплошную позволяет иметь тонкую (50 мм) листовую заготовку, состоящую иэ качественной корковой части металла, Чтобы получить хорошую деформированную структуру для такой заготовки, достаточна 2 - 3-кратная степень обжатия, Следовательно из такой заготовки получат качественные лйсты толщиной 15-25 мм.Целесообразно отливаемые заготовки совмещенно прокатывать до тонкого горячекатаного листа, например, до толщины 3 мм. Тогда прокатанная на длине шага вытягивания заготовка будет иметь длину горячекатаного листа 45 м.Другие режимы формирования загото-. вок позволяют иметь другие толщины оболочек отливаемых заготовок, например 35-40 мм, Однако, как показывают расчеты, йроиэводительность машины при ширине отливаемой заготовки 1000 мм будет примерно такой же, как и в приведенном примере. Увеличенная толщина оболочки листовой заготовки позволяет увеличить длину листа; прокатанного из заготовки на длине шага вытягивания заготовки из кристаллизатора.П р и м е р 2. Через два кристаллизатора МНЛЗ разливают сталь в трубные полые1. СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК, преимущественно многослойных, включающий периодическую подачу жидкого металла в вертикальный кристалл иэатор снизу, формирование в нем оболочки заготовки, 50 удаление из нее жидкого металла, шаговое вытягивание оболочки заготовки иэ кристалли затора вверх, периодическую подачу жидкого металла в кристаллизатор и ранее сформированную 55 оболочку заготовки, последующие изгиб полой заготовки, ее выпрямление и обжим до сплошного сечения, отличающийся тем, что с целью повышения производительности, качества отливаезаготовки, которые затем делят на мерныечасти, длина которых равна шагу вытягивания заготовки из кристаллизатора,Максимальный диаметр сечения отливэемой заготовки на длине шага вытягивания 270 мм; минимальный 250 мм.Шаг вытягивания заготовки из кристаллизатора 2000 мм, длина кристаллиэатора2100 мм,Средняя скорость подъемажидкого металла в кристаллизаторе 400 мм/с.В процессе отливки заготовки осуществляют только первый прием подачи жидкого металла в кристаллизатор на высоту2015+ 5 мм. Далее в течение 2 мин формируют корку заготовки и остатки жидкого металла из заготовки удаляют при скоростиперемещения его мениска 400 мм/с, Затемсо скоростью 500 мм/с оболочку заготовкивытягивают из кристаллиэатора нашаг вытягивания, равный 2000 мм,Отлитая заготовка на длине шага вытягивания при этом будет иметь среднюю толщину оболочки 50 мм. Для указаннойкруглой заготовки коэффициент затвердевания К = 3,6 с/см х минРазница в толщине оболочки на длинешага вытягивания будет не более 3 мм, масса металла на единице длины будет примерно одинаковой. В данном случаесказывается разный диаметр заготовки надлине шага вытягивания.При средней толщине оболочки 50 мммасса 2- метровой заготовки 500 кг.Время повторяемости цикла формирования на длине шага вытягивания заготовкииз кристаллизатора 2,25 мин.При указанном цикле повтОряемостиформирования заготовки . производительность двухручьевой МНЛЗ более 25 т/ч. Годовая производительность машины 150000 Формула изобретения т (принято 6000 ч непрерывной работы МНЛЗ в год).Изобретение позволяет отливать заготовки с высоким качеством поверхности и 5 при наличии меньшего числа стыков междупериодически вытягиваемыми иэ кристаллизатора участками заготовки, что увеличивает выход годного на 2-37 ь.Если заготовка после отливки не посту пает на совмещенную прокатку, а делитсяна мерные части, то в ряде случаев деление заготовки может производиться по месту стыкуемых участков, Разделенная таким образом, заготовка по всей длине будет иметь 15 высокое качество металла.Производительность МНЛЗ, в которойзаготовка вытягивается из кристаллизаторв периодически на шаг, близкий к длине кристаллизатора, во многом зависит от длины 20 шага вытягивания заготовки из кристаллизатора. Чем больше шаг вытягивания заготовки из кристаллизатора, тем больше производительность машины. Поскольку пр предлагаемому способу шаг вытягивания25 может быть в 1,5-2,0 раза больше, то и производительность МНЛЗ для осуществления способа будет большей. Согласно расчетам указанная производительность может быть увеличена до 30.30 Изобретение позволяет не менее чем вдва раза увеличить межремонтный период работы кристаллизатора, т.к.после начала вытягивания заготовки иэ кристаллизатора отсутствует трение заготовки о стенки кри сталлизатора и, следовательно, износ стенок будет незначительным. Межремонтный срок службы кристаллизатора увеличивается также за счет того, что 40 улучшаются условия смазки стенок кристалл изатора.мых заготовок и выхода годного, перед формированием в кристаллиэаторе очередного участка оболочки заготовки осуществляют подъем мениска жидкого металла в нем на высоту, превышающую шаг вытягивания на величину зазора между хвостовой частью ранее сформированной заготовки и стенками кристаллиэатбра, подают охладитель нв мениск жидкого металла в указанном зазоре и формируют в кристаллизаторе дополнительный участок оболочки заготовки в виде уступа.2. Способ по и. 1, отличающийсятем, что периодическую подачу жидкого металла в кристаллизатор начинают до окончания периода вытягивания заготовки из кристаллизатора.1788653 и.У оста витель М.Дымшицехред М Моргентал Корректор А,Маковск Редак Зак 7 аз 153 Ти ажраж ПодписноеНПО "Поиск" Роспатента13035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Па ", Утент, г, жгород, ул.Гаг 3. Способ по и, 1, отличающийся тем, что в качестве охладителя используют инертный газ,4, Способ по и. 1, отличающийся 5 тем, что в качестве охладителя используют смесь инертного газа и смазки. 5. Способ по и. 1, отличающийся тем, что в качестве охладителя используют сжиженный газ.6. Способ по пп. 1 и 4, отличающийся тем, что в качестве смазки используют рапсовое масло.