Способ обработки слитка полуспокойной стали

Способ обработки слитка полуспокойной стали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к черной металлургии , в частности к разливке полуспокойной стали. Целью изобретения является снижение головной обрези и улучшение качества поверхности проката. Вибрационное воздействие на металл начинают через 5-40 с после окончания искрения металла, а его продолжительность гвс определяют по математическому выражению гво а ти . где I - интенсивность колебаний, Вт/м ; а - эмпирический коэффициент , равный 0,077-0,206; ги - продолжительность искрения металла в изложнице, с. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 22 0 27/08

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, j

К АатОРСКОМУ СаИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4784060/02 (22) 30.11.89 (46) 23.09.91. Бюл. ¹ 35 (71) Уральский научно-исследовательский институт черных металлов (72) В.П. Цымбал, В.А. Денисов, А.Г. Панчук, В.И. Богомяков, Н.Г. Кутергин, В.И. Вареник, X,Æ; Кабаканов, В.А. Комаровских и

Л.В. Осипов (53) 621.746,58(088.8) (56) Сорветник В.М. и др, Разливка полуспокойкой стали с вибрационным воздействием. Разливка кипящей стали. — Киев. ИПЛ

АН УССР, 1984, с. 71, 72.

Изобретение относится к металлургии, преимущественно к методам обработки жидкого металла в процессе его кристаллизации и может быть использовано при получении слитков полуспокойной стали.

Цель изобретения — снижение головйой обрези слитка и улучшение качества поверхности проката.

Способ заключается в том, что вибрационное воздействие на металл начинают через 5 — 40 с после окончания искрения, а его продолжительность т«определяют по математическому выражению а . тво — ти > где - интенсивность колебаний, Вт/м; а — эмпирический коэффициент, равный

0,077-0,206;

t< — продолжительность искрения металла в изложнице, с.

Я м 1б78521 А1 (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ СЛИТКА ПОЛУ

СПОКОЙНОЙ СТАЛИ (57) Изобретение относится к черной металлургии, в частности к разливке полуспокойной стали. Целью изобретения является снижение головной обрези и улучшение качества поверхности проката. Вибрационное воздействие нэ металл начинают через 5 — 40 с после окончания искрения металла, а его продолжительность tee определяют по математическому выражению « =! . т„, где! - интенсивность а колебаний, Вт/м; а — эмпирический коэффици2, ент, равный 0,077-0,206; г„— продолжительность искрения металла в изложнице, с. 1 табл.

Интенсивность виброколебаний определяется по известному соотношению

1=2zFpc А f гдето- плотность жидкой стали. кг/м ;

С вЂ” скорость звука в жидком металле, м/с;

А — амплитуда колебаний, м;

f — частота, Гц.

При кристаллизации полуспокойного слитка протекают следующие физико-химические процессы. После наполнения изложницы металлом происходит выделение сверхравновесного кислорода в виде пузырьков монооксида углерода с захваченными ими мельчайшими капельками металла, углерод которых, окисляясь кислородом атмосферы, создает эффект искрения. Оставшиеся в слитке пузыри образуют в подкорковом слое развитую зону сотовых пузырей, которая в случае недостаточной толщины и плотности

1678521 наружного слоя в процессе прокатки, например, жести является источником образования поверхностных дефектов в виде рванин, плен и сквозных порывов. Кроме того, в верхней части слитка образуется развитая подусадочная рыхлость, приводящая при прокатке к расслою и увеличению расхода металла. Известно также, что в процессе кристаллизации полуспокойная сталь имеет склонность к образованию крупных дендритов, приводящих к анизотропии свойств по длине и ширине проката.

Следует подчеркнуть, что индикатором протекающих в слитке полуспокойной стали кристаллохимических процессов является продолжительность искрения металла после окончания наполнения изложницы, Кристаллизация перегретого и подраскисленного металла сопряжена с длительным искрением и, наоборот, холодный и перераскисленный — с малым периодом искрения. Для получения качественного слитка период искрения должен иметь оптимальную продолжительность.

Наложение низкочастотных (20 — 60 Гц) колебаний на процесс кристаллизации слитка и ри водит к зарождению бол ьшо го числа центров кристаллизации, а следовательно, к измельчению кристаллической структуры и увеличению скорости отвердевания слитка и газовыделения из него. Поэтому сотовые пузыри в отвибрированном слитке либо полностью отсутствуют, либо конечное их количество и размер становятся значительно меньше, чем в слитке, неподвергаемом вибрационному воздействию, Однако черезмерная продолжительность, как и короткая по времени виброобработки, может не оказать существенного влияния на качество слитка. Первое связано с возможной повышенной усадкой металла в процессе кристаллизации и необоснованными энергозатратами, связанными с работой виброустановки, а второе — с недостатком времени на наводку в металле устойчивых виброколебаний.

Длительность вибрационного воздействия на кристаллиэующийся слиток установлена в зависимости от его физико-химического состояния и определен момент приложения вибрации при различной интенсивности колебаний.

Для определения интенсивности колебаний (1) необходимо знать паспортные характеристики вибратора (A. f), плотность жидкого металла (для интервала температур разливки полустойкой стали p - 7000—

72000 кгlмэ), а также скорость распространения в нем звука (с - 4200-4230 м/с). При использовании для виброобработки слитков пневматических вибраторов амплитуду и частоту виброустановки определяют по табличным или графическим зависимостям, где А и f являются функциями давления ра5 бочей среды (например, газа, сжатого воздуха и тд.).

Способ осуществляют следующим образом.

Определив с помощью секундомера

10 продолжительность искрения металла в изложнице после ее наполнения и выдержку металла до включения вибратора, по номограмме определяют время виброотработки кристаллизующегося слитка. При использо15 вании вычислительной техники укаэанный процесс вообще можно автоматизировать.

В таблице приведены основные параметры способов (варианты t-II I — оптимальные, IV и Ч вЂ” вне предлагаемых пределов, 20 вариант И вЂ” сравнительный, прототип) получения слитков полуспокойной стали, При осуществлении способа в предлагаемых пределах величина головной обрези и отсортировка по поверхностным дефектам

25 на слябинге минимальны, Выход эа нижние пределы (вариант IV) приводит к ухудшению показателей, что связано с недостатком времени для генерации вторичного газовыделения и, следовательно, для получения более

30 толстой и плотной корковой зоны, Осуществление способа с запредельными параметрами не приводит к повышению качества проката. Это связано с тем, что к этому моменту образуется корковый слой металла

35 такой толщины, что воздействие вибрации уже не может сказаться на уменьшении поверхностных дефектов слитка. К тому же и газовыделение к этому времени, т.е. вторичное искрение, завершается. Следовательно, 40 удлинение периода вибрации полуспокойного слитка будет способствовать медленному снижению окисленности металла и приближению его к спокойному состоянию, что приводит к увеличению усадки и боль45 шей головкой обрези.

Пример 1. Слиток стали марки 10 пс массой 16 т после окончания наполнения металлом изложницы искрит 10 с. Через 5 с

50 после окончания искрения его подвергают виброобработке с помощью пневматической виброустановки„рабочий орган которой заглублен в головную часть слитка на

0,12 — 0,15 м. Продолжительность вибрации, 55 вычисленная по приведенной формуле при следующих параметрах: P - 152,0 кПа;

А = 2,5.10 м; f = 20 Гц: а - 0.077: р= 7000 кг/мэ, составила 30 с, При прокатке слитка на слябинге головная обрезь составляет

2,3, отбраковка по плене и рвани 2,0 .

1678521

Формула изобретения

Г1араметры

Ва ианты

Ч!

Продолжительность искрения металла, с

Интервал времени между окончанием искрения металла и началом вибрации, с

Продолжительность вибрационной обработки, с

Отсортировка по плене и рвани,%

Величина головной об ези, 10

40

25

0,171

0,077

0,206

0,050

0,008

300

600

620

750

2,5

1,4

1,8

2,6

3.0

2,3

1,8

2,2

2,8

2,7

3,2 г

П р и м е ч а н и е. Частота вибрации находится в пределах 20 — 60 Гц, в прототипе 7 — 25 Гц: амплитуда колебаний (0,5 — 2,5) 10 м, в прототипе (0,4 — 4,5) 10 м.

Пример 2. Слиток массой 16 т марки

10 пс искрит 25 с, Через 25 с после окончания искрения слиток подвергают вибрации, как в примере 1, в течение 300 с (P - 303.9 кПа; А - 1,5 10 з м; f - 40 Гц; а - 0,171).

Головная обреэь в этом случае составляет

1,8%, отсортировка по поверхностным дефектам 1,4%.

Пример 3. Слиток полуспокойной стали 10 пс массой 16 т искрит 40 с. Через

40 с после прекращения искрения его вибрируют, как в примере 1 в течение 600 с (о = 607,8 кПа; А - 0,5 10 м; f - 60 Гц; а =

0,206). Головная обрезь составляет 2,2%, отсортировка по плене и рвани 1,8%.

П ри осуществлении всех трех примеров в процессе вибрационной обработки и после ее окончания наблюдается вторичное искрение металла в течение 10 — 15 с, что подтверждает развитие процесса дополни- тельного выделения газов за счет вибрации.

Пример 4. Слиток массой t6 т стали марки 10 пс искрит в течение 10 с. Через 1 — 2 с после окончания искрения его вибрируют в течение 20 с (P = 152,0 кПа; А = 2,5 10 м;

f = 20 f ; a =- 0,050). Головная обрезь на слябинге составляет 2,8%, Отсорбировка по дефектам поверхности 2,6%.

Пример 5. Слиток из стали 10 пс массой 16 т после прекращения разливки искрит 40 с. Через 50 с после окончания искрения его подвергают вибровоздействию в течение 620 с (Р = 607,8 кПа; А - 0,5 10 м;

f = 60 Гц; а - 0,208). В этом случае обрезь достигает 2,7%, а отсортовка составляет

2.5%.

Таким образом, при слишком ранней и непродолжительной вибрации, а также при черезмерно большой выдержке металла и длительной вибрации наблюдается повышенный расход металла в обжимном цехе по головной обрези и отсортировке по поверх5 ностным дефектам.

Следовательно, при осуществлении способа в предлагаемых пределах выдержки металла от окончания искрения до начала вибровоэдействия и использовании расчет10 ного или графического методов определения продолжительности вибрации достигается экономия металла и улучшение качества поверхности проката.

Предлагаемый способ позволяет по

15 сравнению с прототипом уменьшить головную обреэь на 0,9 — 1.4% и отсортировку по плене и рвани на 1,0-1,6%.

Способ обработки слитка полуспокойной стали, включающий заливку металла в изложницу и вибрационное воздействие на него в процессе кристаллизации, о т л и ч а25 ю шийся тем, что, с целью снижения головной обрези и улучшения качества поверхность проката, вибрационное воздействие на металл начинают через 5-40 с после окончания искрения металла, а его

30 продолжительность та определяют из математического выражения а .

2.

;а-эмпирический коэффициент, оавный

35 0,077-0,206;

I — продолжительность искрения металла в изложнице, с.