Способ непрерывного литья заготовок

2) Авторы изобретенн чно-исследовнститут метароения Всесоюзныи ордена Ленина н и проектно-конструкторский машино) Заявнтел Й) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВО Р ю о з тяЮ Изобрет аллгии, конкр итметаллов.Известен способ непрерывноголитья, при котором жидкий металл,дают в кристаллизатор с последующвытягиванием Формирующегося слиткпри этом кристаллизатор совершаетвозвратно-поступательное перемещение с определенной частотой Г иамплитудой А, причем минимальноевремя движения кристаллизатора внсо скоростью, большей скорости выгивания слитка, должно быть не менее 0,3 с 11. ение относится к мететно к непрерывному л Однако известный способ не обеспечивает непрерывности процесса литья, который может нарушиться при возникновении внешних периодических воздействий на него, поскольку вэтом случае заданные скорости дви. женив кристаллизатора и слитка не обеспечивают необходимого опережения. Известно, что при движении крйс" таллизатора вверх, склонная к прилипаниям оболочка применисковой верхней части слитка, растягиваясь, разрывается. При опережении кристаллизатором слитка разрывы залечивают ся (завариваются). Если опережение отсутствует, т.е. если скорость кристаллизатора при ходе вниз меньше скорости слитка, то разрывы не залечиваются и, достигнув при вытягивании слитка нижней части кристал" лизатора, являются причиной прорывов жидкого металла, в результате чего дальнейший процесс литья прекращают, В практике эксплуатации машин непрерывного литья (ИНЛ 3) возможны случаи, когда на движущийся с определенной скоростью слиток или кристаллизатор влияют внешние периодические воздействия, например гармонические ко" лебания. Характерным примером такого внешнего гармонического воздействия на слиток являются вибрацион 3 933197ные колебания, возникающие на слитке в процессе его прокатки на планетарном стане в совмещенных литейно-прокатных агрегатах. В этом случае частота колебаний вибрации слитка соответствует числу ударов рабочих валков планетарного стана о заго.товку (слиток) в процессе обжатия.Как правило, при существующих режимах прокатки эта частота колеблется 1 Ов диапазоне (о - 40-50 Гц, а допол"нительное виброперемецение составляет 5 - 0,2-0,6 мм, (при этом ам"плитуда равна -0,1-0,3 мм). Это5соответствует дополнительной скорос.;Лти, равной Ч,: Ы - , созе 1, котораянакладывается на основную скоростьх.вытягивания слитка ЧО д, где иМ Округовая частота, равная (ю .: 2 Я;ЮПримером гармонического воздействия на кристаллизатор может слуСжить работающий вибратор, установленный на раме качания кристаллизатора. Следует отметить, что в настоящее время вибраторы начинают находить все большее применение наИНР 3 и предназначаются для улучшения качества отливаемых слитков,ЗОдля уменьшения усилий трения в кристаллизаторе и других целей. При этомпараметры колебаний, сообщаемых виб"ратором, могут меняться в значительных пределах, например частотаЖр = 30-100 Гц, а амплитуда- = 0 01-0 5 мм (полное вибропере 2фмещение 5 - 0,02-1,0 мм).При работе вибратора с частотойО)8 и амплитудой в , на скорость5 вдвижения кристаллизатора, качающегося с частотой и амплитудой А, равнуюФ,РЧ " Г А сов Г й накладывается до 45полнительная скорость От вибратора,равная ЧА:о( - сов ю С, где Ги щ- круговые частоты соответственВно равные: Гф: 2 Г Г,Ф 1=2 ГЮв.Как правило, частота внешних гармонических воздействий в несколькодесятков раз превышает частоту качания кристаллизатора, равную 12,5 Гц (60-150 качаний в мин),Наличие дополнительной скорости 55на слитке или кристаллизаторе нарушает условие, обеспечивающее наличие номинального времени опережения и приводит к прорывам жидкого металла под кристаллизатором.Цель изобретения - повышениестабильности процесса литья при возникновении внешних периодическихвоздействий на процесс,Цель достигается тем, что в способе непрерывного литья заготовок,включающем подачу жидкого металлав кристаллизатор, совершающий возвратно-поступательное перемещениес заданной .скоростью и вытягиваниезаготовки, при этом скорость движения кристаллизатора при ходе внизпревышает скорость вытягивания заготовки, скорость возвратно-поступательного перемещения увеличиваютна величину, которая в 1,1-2,0 разапревышает скорость движения кристаллизатора или слитка, возникающуюот периодических воэдействий.На.фиг, 1 дан график соотношенияскоростей кристаллизатора и слиткапри нормальном процессе литья; наФиг. 2 - график скорости кристаллизатора при наличии внешних гармонических воздействий на слиток; нафиг, 3 - график скорости при наличии воздействий на кристаллизатор.Рассмотрим вариант, когда внешнее гармоническое воздействие приложено к слитку. В этом случае на,основную скорость слитка накладывается дополнительная скорость, соответствующая частоте внешних гармонических воздействий и дополнительному перемещению слитка, возникающелму при этом Ч и) сОзюМ э92Таким образом,суммарная скоростьслитка составляеть фф Со 528 этом случае суммарная скоростьслитка превышает максимальную скорость кристаллизатора, проведеннуюна Фиг. 2 пунктиром и равнуюЧкр: Г Ас 056. Для того, чтобыпри этой скоростислитка соблюдалосьноминальное время опережения, кристаллизатору сообщают частоту Г 1 Ги амплитуду А,1 7 А, при которых егоскорость превышает суммарную скорость слитка, т,е.ЪАСов 1 ЧЬ33197 б 5 10 5 9Рассмотрим другой пример, когд внешние гармонические воздействия приложены к кристаллизатору. В этом случае для обеспечения опережения должно соблюдаться условиеУ = 1 А сов 1КР л+- ЙсомЬМ2.т.е. наименьшая скорость кристаллизатора за время Ф,п (фиг. 2 - пунктир) должна быть больше скорости слитка.Следует отметить также, что если внешние периодические воздействия будут влиять на слиток и кристаллизатор одновременно, то и в этом слу. чае можно подобрать такое движение кристаллизатора (с учетом динамики движений), при котором будет обеспечено номинальное время опережения.Таким образом, описанные варианты предусматривают изменение скорос" ти кристаллизатора для обеспечения номинального времени опережения, Необходимо отметить, что этот эФФект можно получить и уменьшением скорос" ти.слитка до определенного значения без изменения скорости кристаллизатора. Однако такой вариант обеспечения времени опережения нецелесообразен, так как в этом случае уменьшается производительность агрегата.П р и м е р. В качестве объекта рассмотрим совмещенный литейно- прокатный агрегат, Выплавленный в электропечи жидкий металл (марка 55 СМ 5 ФА) при 1570 С из промежуточной емкости поступает в кристаллизатор сечением 80 х 60 мм машины непрерывного литья (МНЛ). В кристаллизаторе МНЛ в процессе охлаждения жидкая сталь кристаллизуется, образуя твердую оболочку слитка, толщина которой нарастает во времени по мере увеличения длины отливаемой заготовки вплоть до полного его затвердевания, Вытягивание заготовки из кристаллизатора осуществляется тяну це-правильным устройством со средней скоростью, равной 2,2 м/мин, которая контролируется на пульте управления, куда сигнал поступает от тахогенератора, установленного на приводе механизма тянуце-правиль ного устройства. При этом с момента начала вытягивания заготовки из кристаллизатора последнему начинают сообщать с помощью электромеханичес; кого привода возвратно-поступатель" 20 ЭО 35 40 45 Ж 55 ное перемещение по синусоидальному кинематическому закону со. средней частотой- 1,25 Гц, синхронизированной со скоростью вытягивания, и с двойной амплитудой (полным ходом пе ремецения) равной Н - 15 мм.Передний неровньй конец отливаемой заготовки после выхода иэ тянущепрааильного устройства обрезается устройством плазменной резки. Далее отливаемая заготовка продолжаетдвижение по роликовой проводке, закоторой установлены три пары направляющих приводных роликов, подающихзаготовку в индуктор, установленный непосредственно перед участком прокатки,Индуктор предназначен для дополнительного нагрева заготовки, температура которой на этом участке составляет около 970 С, до 1100 С, необходимой для нормального процесса прокатки.Выходящая из индуктора заготовкаобжимается двумя вертикально распо"ложенными валками задающей клети,которые подают ее непосредственно впланетарный стан для прокатки, причемскорость вращения валков задающейклети синхронизирована со скоростьювытягивания заготовки, длина которойк этому моменту времени составляетболее 20 м.Планетарный стан содержит двепары сепараторов, расположенных вдвух взаимно"перпендикулярных плоскостях и сдвинутых относительно вертикали на 45 , На каждом из сепаратооров установлено десять консольныхрабочих валков диаметром 175 мм,предназначенных для прокатки отливаемой непрерывнолитой заготовки.Скорость вращения сепараторов такжесинхронизирована со скоростью вытя"гивания и составляет Ьс - 135 об/мин,В момент начала прокатки начинается совмещение процесса литья ипрокатки, т.е. на ННЛ продолжает непрерывно отливаться заготовка, ана участке прокатки она прокатывается, в результате чего получают ко"нечный продукт - проволоку диаметром 8 им.При прокатке на двигающуюся соскоростью вытягивания заготовку накладываетсв дополнительное виброперемещение с частотой, равной частоте рабочих ударов рабочих валков о за" готовку и составляющей ю е 45 Гц(при скорости врац 1 ения сепараторовЬс " 135 об/мин), и средним перемещением, равным О,б мм (при этомамплитуда А " 0,3 мм), зависящим отсоотношения скоростей подачи эаготовки в стан и вращения сепараторов,от температуры заготовки и другихфакторов.Вибрация заготовки препятствуетзалечиванию разрывов применисковой щчасти заготовки, которые связаны .с возвратно-поступательным перемещением кристаллизатора. Вследствиеэтого, когда незалечившийся разрывпо мере вытягивания заготовки достигает низа кристаллизатора (приблизительно через 15-17 с с моментаначала совмещения), происходит про"рыв жидкого металла, т.е. нарушение,процесса литья. В этом случае про"цесс литья прекращают, а оставшийсяв ковше жидкий металл сливают в изложницы,Рассмотрим каково при этом соотношение скоростей кристаллизатора 25и слитка. Максимальная скорость кристаллизатора при ходе вниз равна"- 68,9 мм(свк =-з,бЗм/ю1Пока нет вибрации на слитке, скорость кристаллизатора Ч = - 3,53 м/минки по абсолютной величине больше скорости слитка Чо : 2,2. м/мин. З 5 При этом время опережения, определяемое фоомчлой1Си 1000 фф- 1 - - С 1 гСсОЬ ---оп У180 21 ИД бо юо равно ипооЩ 2 ЯНВ ва Г: 0,2 ЪС45 и, как показывает расчет, находится в допускаемом диапазоне, равном 015-0,3 с. При наличии вибрации суммарная максимальная скорость слитка равна 50 у ЧО СВ О.СЛ ф 2,Ь.=-2,2+2 3,14 45 О,Ъ(-1)=ф 2. 2-ГО 9 ф -7 лл/минКак видно из расчета, Чсл Чкр а следовательно, опережение отсутствует. 7 8В момент начала прокатки отливае" мой заготовки, согласно предлагаемо" му способу совмещения, кристаллиза" тору сообщают движение, учитывающее динамику процесса, которое обеспечи" вает опережение.Например, вместо частоты 1 :1,25 ГцНа амплитуда А - - - 7,5 мм, кристал 2лизатору сообщают частоту качания, равную Г : 2,0 Гц, а амплитуду А " 17 мм (полный ход перемещения кристаллиэатора при этом составляетН 1 34 мм).рассчитаем максимальную скорость движения кристаллизатора вниз при новых параметоах.1 к ф,Дмм.,Я 3,;14 2 В (;1)=-243,5 сек - 124Й ким образом, скорость кристаллизатора Ч - - 12,8 превышаетммин по абсолютной величийе суммарную максимальную скорость слитка, равнуюм, Чсх = 7 3минСледовательно, при таком соотношении обеспечивается опережение, , которое при наличии вибрации на слит.ке обеспечивает эалечивание разрывовкорки и нормальный процесс литья,Ори этом время опережения составляетоп 20 490 " 2 3,44 207 бо/"= 1)бЪСчто является допустимым для нормального процесса литья.формула изобретенияСпособ непрерывного литья заготовок, включающий подачу жидкого металла в кристаллизатор, совершающий возвратно-поступательное перемещение с заданной скоростью и вытягивание заготовки, при этом скорость движения кристаллизатора при ходе вниз превышает скорость вытягивания заготовки, о т л и ч а ю.щ и й с я тем, что, с .целью повышения стабильности процесса литья при возникно- .вении внешних периодических воздей9ствий на процесс, скорость воз поступательного перемещения ув вают на величину, которая в 1, раза превышает скорость движен кристаллизатора или слитка, во кающую от периодических воз действий. 933197 10вратно- Источники информации,еличи- принятые во внимание при экспертизе1. Лебедев В.И. и Евтеев Д.П.ия Оптимальные параметры синусоидальнозни" з го закона возвратно-поступательногодвижения кристаллизатора. "Сталь",Н 4, 1973, с. 315.933197 РЯР =фаз1 ф 0 й, Й рудумсТ ставитель А. Попохред И, Тепер Редактор Н ро Подписомитета СССРоткрытийшская наб.,е аказ т", г. Ужгород, ул. Проектна 10 Тира ВНИИПИ Государпо делам иэоб 113035, Москва1 лиал ППП "Пате 852твенногоретений 3-35) Р рректор У, Пономаре