Непрерывный восьмигранный слиток

Союз Советских СоциалнСтическкх РесвублнкОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ щ 854561(22) Заявлено 07.06. 78 (21) 2624897/22-02с присоединением заявки Мо(51)М. Кл. В 22 0 11/00 Государственный комитет СССР по делам изобретеиий и открытий(54) НЕПРЕРЫВНЫИ ВОСЬМИГРАННЫЙ СЛИТОК Изобретение относится к металлургии, точнее к отливке слитков, используемых для последующей прокатки,и предназначено. преимущественно дляполучения сортовых. слитков на установке непрерывной разливки стали,Известен непрерывный восьмигранный слиток, имеющий широкие грани,узкие грани, ширина которых равна0,5-0,7 расстояния по оси между щирокими гранями, и переходные грани,каждая из которых образует с узкойгранью угол, равный 120-130 ,причемовсе грани слитка выполнены плоскими Г 13 15Данный слиток позволяет получатькачественный сортовой прокат сечением до круга 170 мм и квадрата150 мм с четырехпятикратным коэффициентом вытяжки при соблюдении регламентированных оптимальных параметров технологии выплавки и непрерывной разливки стали.Однако в условиях валового ста-леплавильного производства поддержи25вание оптимальных значений технологических параметров выплавки и разливки (режима чистого кипения, содержания фосфора и серы в металле,температуры металла, скорости раз ливки и др,) на всех плавках не представляется возможным. В результате при расплавлении с пониженным содержанием углерода, повышенном содержании фосфора и серы в металле, повышенной скоростью разливки, перегретом металле, и т.д. в слитке происходит образование наружных продольных трещин в районе узких и переходных граней, а также внутренних трещин в промежуточной зоне слитка.Так, например, при отливке известных слитков из стали марок Ст. 3, 10-50, 20 хх, 40 ХЦ, 50 Г количество слитков с наружными продольными трещинами составляет 14,2-26,1, а количество слитков с внутренними трещинами - 3,1-6,7. При этом на 7,7-11,8 разлитых плавок наблюдаются прорывы металла в продольные трещины (под кристаллизатором,что приводит к увеличению брака (металла, отлитого не по прямому назначению) до 5,2-8,3.Объясняется это тем, что указанный непрерывный слиток по условиям затвердевания приближаетс : прямоугольнОму слиткуВ корочке котОрогО по поперечному сеченик 1 возникают значительные по величине термическиенапряженияПричиной образования указанных напряжений является то, чтовследствие большой абсолютной усадкишироких граней и малой жесткости корочки слитка в поперечном сеченииконтакт слитка со стенками кристаллизатора в районе узких и переходныхграней нарушается значительно раньше,чем в районе широких граней.ВКроме того, корочка слитка в районе узких и переходных граней ведет осебя по-разному, а именно; в районеуглов контакт нарушается раньше,чем в средней части узких и переходных граней, При этом, как показываютопытные работы, в контакте с кристаллизатором находится лишь 10-20 ширины каждой из этих граней, а разностьтемператур поверхности слитка в районе узких и переходных граней и широкихграней на выходе иэ кристаллизаторадостигает 210-270 С. 20В результате в корочке слитка попоперечному сечению возникают значительные по величине термические напряжения, которые вследствие низкойсопротивляемости плоских узких и переходных граней слитка ферростатическому давлению и приводят к указанному дефекту.Известен также непрерывный восьмигранный слиток, имеющий широкие грани, вогнутые узкие грани, ширинакоторых равна 0,5-0,7 расстояния пооси между широкими гранями, и вогнутые переходные грани, каждая из которых образует с узкой гранью угол,равный 120-130 . Радиус кривизны узких и переходных граней слитка равен 1,2 ширины соответствующей грани, а стрела прогиба узкой грани равна стреле прогиба переходной грани (2.При отливке такого слитка количество слитков с внутренними трещинами в средней части узких и переходных граней сокращается до 1,83,2. 45Объясняется это тем, что при такой конфигурации поперечного сеченияслитка, формирующаяся корочка вогнутой грани выполняет роль арки, повышающей жесткость слитка в поперечномсечении. За счет этого абсолютнаяусадка широких граней уменьшается,а контакт корочки слитка со стенками кристаллизатора в районе .узких ипереходных граней улучшается. В результате градиент температур поверхности слитка на выходе из кристаллиэатора уменьшается до 140-190 С, аэто приводит к снижению величины термических напряжений и, следовательно,количеству внутренних трещин в слитке,Однако количество слитков с наружными продольными трещинами в районеузких и переходных граней сокращаетсянезначительно и составляет 12,5-22,5,5 При этом количество аварийно различных плавок по причине прорыва металла в продольные трещины хотя и сокращается (до 4,0-4, 3), но количествобрака (металла, отлитого не по прямому назначению) остается значительным - 2,2-2,9.Объясняется это тем, что при такомвыполнении узких и переходных граней,выполняющих роль арки, усадка затвердевающей корочки затруднена, что приводит к возникновению растягивающих1напряжений и продольных трещин в районе узких и переходных граней.Кроме того, вследствие приближения углов между узкими и переходнымигранями к прямым углам происходит ихпереохлаждение, что является причинойувеличения количества внутренних трещин в районе этих углов до б,8-5,3.Цель изобретения - повышение качества слитков.Поставленная цель достигаетсятем, что узкие грани слитка выполнены с радиусом кривизны, равным 1,53,0 ширины узких граней, а стрелапрогиба переходной грани в 1,5-2,5раза меньше стрелы прогиба узкойграни,Выполнение слитка с узкими и переходными гранями, имеющими радиускривизны в 1,5-3,0 раза превышающийширину соответствующей грани позволяет уменьшить сопротивление усадке корочки кристаллизующегося слитка в районе узкой грани со сторонысоответствующей грани кристаллизатора. По этой причине происходит иуменьшение вероятности образованиянаружных продольных трещин на узкихгранях.Кроме того, при таком выполнениислитка уменьшается вероятность образования внутренних трещин в районеуглов между узкими и переходнымигранями, так как в этом случае переохлаждения углов не происходит в результате увеличения их величины,Однако, как показывают опробования, при таком выполнении слитка происходит увеличение образования наружных продольных трещин в районепереходных граней (с 12,5-14,8 до15,бб,1).Объясняется это тем, что при таком выполнении слитка в районе переходной грани возникают более затрудненные условия усадки, так какконфигурация переходной грани приближается к трапецеидальному виду.В результате, особенно при разливкенизкоуглеродистых сталей, образуютсянаружные продольные трещины в районепереходной грани ближе к углам.Выполнение предлагаемого слиткас отношением стрелы прогиба узкойграни к стреле прогиба переходнойграни равным 1,5-2,5 позволяетуменьшить сопротивление осадке корочки кристаллиэирующегося слитка в районе переходной грани со стороны соответствующей грани кристаллизатора, не снижая жесткости корочки и способности ее сопротивляться изгибу под влиянием ферростатического давления. Это позволяет уменьшить вероятность образования наружных продольных трещин в районе переходных граней.При выполнении слитка с узкими и переходными гранями, имеющими радиус кривизны, менее чем в 1,5 раза превышающий ширину соответствующей грани, его конфигурация приближает-ся к форме известного слитка (прототипа), а при радиусе кривизны узких и переходных граней, более чем в 3,0 .раза превышающим ширину соответствующей грани, " к известному слитку (аналогу) со всеми указанными для этих слитков недостатками. 20При выполнении предлагаемого слитка со стрелой прогиба узкой грани, менее чем в 1,5 раза превышающей стрелу прогиба переходной грани, либо узкая грань приближается по фор- Я ме к узкой грани известного слитка (аналога), либо переходная грань приближается по форме к переходной грани известного слитка (прототипа).В первом случае в районе узких граней вследствие их низкой сопротивляемости изгибу под влиянием ферростатического давления возникают значительные по величине растягиваю-. щие напряжения, которые обуславливают высокую пораженность слитков наружными продольными трещинами (от 2,8 до 3,4), внутренними трещинами в средней части узких граней (от 1,1 до 1,2), а также большое количество аварийных раэливок (от 40 2,8 до 3,7) по причине прорыва металла в продольные трещины.Во втором случае в районе переходных граней образуются под влиянием затрудненной усадки наружные 45 продольные трещины (от 15,6 до 16,1).При выполнении предлагаемого слитка со стрелой прогиба узкой грани, более чем в 2,5 раза превышающей стрелу прогиба переходной грани, либо узкая грань приближается по форме к узкой грани известного слитка (прототипа), либо переходная грань приближается по форме к переходной грани известного слитка (аналога).В первом случае в районе узких граней образуются в результате затрудненной усадки наружные продольные трещины в количестве 8,6-11,4.Во втором случае вследствие низкрй сопротивляемости переходных граней 0 изгибу (под влиянием ферростатического давления жидкого металла) в районе последних возникают значительные по величине растягиваюшие напряжения. Эти напряжения приводят к образованию Я у таких слитков продольных наружных трещин (5,8-6,9), внутренних трещин в средней части переходных граней (0,9-1,3) и большому количеству аварийных разливок (3,4-5,5), иэ-эа прорыва металла в наружные продольные трещины.На чертеже изображен слиток,поперечный разрез. Слиток имеет широкие грани 1, вогнутые узкие грани 2 и вогнутые переходные грани 3. Радиус кривизны истрела прогиба узких граней обозначена через Р исоответственно, а радиус кривизны и стрела прогиба переходных граней - через г и 6 Уголмежду переходной и узкой гранью -сг,.Ниже приведены варианты конкретного выполнения предлагаемого слиткас размерами поперечного сечения поосям симметрии 270 х 370 мм.Вариант 1, Ширина узких гранейслитка равна 135 мм (т.е. 0,5 расстояния по оси между широкими гранями), угол с - 120 , При этих параметрах ширина переходных гранейслитка равна 135 мм, а радиусы кривизны узких и переходных граней Р иг (при условии, что. отношение радиуса кривизны узких и переходных граней к ширинам соответствующих гранейравно. 3,0) равны 405 мм и 405 мм.Стрелы прогиба .узкой и переходнойгрании 6 (при условии, что отношение стрелы прогиба узкой граник стреле прогиба переходной граниравно 1,5) равны 6 мм и 4 мм соответственно.Вариант 2. Ширина узких гранейслитка равна 162 мм (т.е. 0,6 расстояния по оси между широкими гранями), угол с - 1 У 5 о.При этих параметрах ширина первкодных граней слитка равна 94 мм,а радиус кривизны Р (при условии,что отношение Р к ширине узкой грани равно 2,24) равен 364 мм, радиускривизны г (при условии, что отношение г к ширине переходной граниравно 2,15) равен 212 мм,Стрелы прогиба Е и 1 (при условии, что= 2,0) равны 10 мм и5 мм соответственно.Вариант 3; Ширина узких гранейслитка равна 189 мм (т.е. 07 расстояния по оси между широкими гранями), угол с(. - 130 . При этихпараметрах ширина переходной грани слитка равна 63 мм, а радиусыкривизны Р и г (при условии, чтоотношение Р и г к ширинам соответствующих граней равна 1,5) равны283,5 мм и 94,5 мм соответственно.Стрелы прогибаи г ( при условии, что отношение ьЯ = 2,5) равны 15 мм и 6 мм соответственно.Указанные слитки опробованы приразливке 143 опытных плавок сталимарок Ст. 3, 10-50, 2 ОХХ, 40 НХ,50 Г на двухручьевой установке непрерывной разливки стали вертикальноготипа.Кроме того, разлиты серии плавокс получением слитков того же сечения, имеющими радиус кривизны узкихи переходных граней больше, чем предлагаемые пределы (вариант 4) и стрелу прогиба узких и переходных граней,ниже нижнего (вариант 5) и выше верхнего (вариант 6) предлагаемых пределов (см. таблицу).Также разлита серия плавок (вариант 7) с получением известногослитка (прототипа),Полученные слитки подвергают визуальному осмотру на наличие наружных продольных трещин. От слитковкаждой плавки вырезают по шестьмакротемплетов от участков, соответствующих началу, середине и концу 20разливки. После механической обработки темплеты травят в 50-ном водномрастворе соляной кислоты, после чего производят оценку качества литого металла согласно шкале оценки макро- . структуры сортовых непрерывных слитков разработки ЦНИИЧМ им. И.П. Вардина.Результаты опробования представлены в таблице, в которой также показаны результаты валкового производства известного слитка (аналога) вариант 8.Результаты, представленные в таблице, показывают, что применение предлагаемого слитка позволяет по сравнению с,известным слитком (прототипом) снизить количество слитков с наружными продольными трещинами с 12,5-26,1 до 0-0,4, с внутренними трещинами в средней части узких и переходных граней с 1,5-3,2 до 0-0,3 и с внутренними трещинами в районе углов с 5,3-6,8 до 0.Как показывают опробования предлагаемого слитка,его применение позволяет повысить выход годного на 2,2-2,9.1 1оед ааа а иннадиооакю аедеюэююкокх иФдЮЙИ Южыджнда цй ф а с сч адо 1 хее юэдд ая х ю одМф хН ОО я жХ 1 1ж Ю Ю ЦЮ ЭЗо деоор икдхекзх д Вохюйоак ннаданаэ э соиодидд. О с 1 с с СЧД Я 1 1 1 1 Х ЮЗЦЮ ЦЮ эовоа эоа Б ь д ХХ Ж Ходдэ хэ ж мд ахи аахм нюаеяедеяе оаыиддаиджОсМ х х1 1 1 Д ЭЮ ЯХВЕ В ааюдяежхе о од хадж ж э 3 ю ахю О д 5 х д ВВО М 1 ЛФ. О с М 1 Л с аО Ь с 0 1 ЛМ ОЬМ 1 Ф Яй н Ю Ж Ф Ю нююо о о и.н х д о д а к н о о 5 од е е а. дн к ь ож ж д 1ь е Я до оою кЗхквя еаюх хихон 1ЗФЭа :оО 0 Х Вд д йадд х О ГЧ с М О (Ч Н О О хЮФ йОфЛ.ОЛ Ф1 ХОЪ ОМ Ю хО йФ О,ЮссЛ й1 ХЦЪ ОМ Ч 3 ф хО й1 ОйсОГЪ З1 ХГЪ ОМ Ф х О ГЧ Ь М ОЧ Н О О х х О й О ФО (Ч3 Л Ьс О АСМО -ОЖ ГЧ 1 Х.ГЪ О Н О МЪ Ф ОхОйФ ОГЪсо сМ 3 Ж1 ХФ ОМ чУ854561 1 1н 1 Ц 1 6 1 рх 1 КоМ сбб Оа йооа н х б 36 КоЕнеад Охб 1 9дР б Х Я х х 6 К к о Ц о а Их В О хх хо акб а б Об оо 3 ох дхнд ое а аД 9 ю2б х с б К Ф 2 дккх лаох анцц 11 1н1 О1 6хко11 м Ь сРх16Ц Ва 1 6 ххеО нХхорохбх.6 б д а.ддх. 1 х 91 б Е Е Х Хах ац оеоа дВИХ 1о1 Д1о1 611 Х1 Ко охкх ЫИОХ нцЫ хаоекб О,а 1 ххеб 9 Х ХО,ХХбоо)а 1 г. А н счойой оЮФ1 Хъ о о о 4 ь Л Ж 1 Х ао м ср ноО ньо х Х1 хб б Ц 63 6 зО х 6 О о а ЛКХХЕКХХ оеххе.ье х ао хе аоаха и и ая ан ае д 6 ОоиОиихх 1 6 1 Х 3 1 хехЦ еоло 1 БХХ охде Х Х О,1 1 б Цб а еоа йххХх аа Л 9 1 Н Л 1 Оа 1 Х1 111 6 бхБО,бХдо одхехнххал, охцхх Ф 9ехХе хххх Макб ал а 1 1 1 1 0 1 Д о 1 Х н 1 Х 15 1 од 1 Н о 1 6854561 13 Непрерывный восьми:ранный слиток, содержащий широкие грани, вогнутые узкие грани, ширина которых равна 0,5-0,7 расстояния по оси между широкими гранями, и вогнутые переходные грани, каждая иэ которых образует с узкой гранью угол, равный 120-130 о т л и ч а ю щ и й с,я тем, что, с целью Повышения качества слитков,оставитель В. Битковехред М, Рейвес Корректор С. Корниенк Редактор Е.Заказ 6569/1 орошенк Тираж 869 ВНИИПИ Государственного по делам изобретени 113035, Москва,Ж, РаушПодписноомитета СССРи открытийая наб., д. 4/ Филиал ППП "Патент", г. ужгород Проектная,4 Формула изобретения узкие грани выполнены с радиусомкривизны, равным 1,5-3,0 ширины узких граней, а стрела прогиба переходной грани в 1,5-2,5 раза меньшестрелы прогиба узкой грани,Источники инФбрмации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 546427, кл. В 22 0 7/00, 1975.2, Технологическая карта РНР- 15,п/я Р