Способ управления процессом кристаллизации

Способ управления процессом кристаллизации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

.-... -.. И./ - 4

- с У. яяЯ

Союз Советских

Социалистических

Респубпик

<1ц 671917 (61) Дополнительйбе к авт. саид-ву (22) Заявлено 04.0 8.76 (21) 2387047/22-02 с присоединением заявки йо (23) Приоритет (51) М„КЛ,2

В 22 0 11/16

Государственный «оинтет

СС С.Р но дедам изобретений н открытий

Опубликовано 0507.79.; бюллетень М 25

/ (53) УДК 621.746..047 (088.8) Дата опубликования оаисани» 05,07.79 (72) Автари Е.А. якубович, И.Н. Бабурин, Б.Ф. Трахтенберг, ИУЯ1Р@твымй м.с. кенис, З.Н. Гецелев и 1".В. Черепок () 3 8HtSN Куйбыаевский политехнический институт (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

КРИСТАЛЛИЗАЦИИ!

Изобретение относится к металлургии, s частности к непрерывной разливке металлов в электромагнитный кристаллизатор.

Освоение способа непрерывной разливки слитков в электромагнитный кристаллизатор позволило получать слитки с высоким качеством поверхнос-. ти, отказаться от механической обработки поверхности перед прокаткой и за счет этого резко повысить выход годного, Однако применительно к непрерывной разливке плоских слитков использование электромагнитного кристал- 15 лизатора обусловило некоторое снижение качества центральной зоны слитка по сравнению со слитком, отлитым й,: серийный кристаллизатор скольжения.

Снижение плотности центральных зон, повышение осевой пористости особенно заметно для крупногабаритных слнтков (шириной 300 мм и более) . Это ухудшает технологичность слитков при дальнейшей обработке давлением и ска-2 зывается на качестве полуфабрикатов.

Причиной отмеченного явления служит резкое увеличение крутизны фрон- та кристаллизации при литье плоских слитков в электромагнитный кристал лизатор. При этом ухудшаются условия питания центральных эон, образуются, дендритные мостики, соединяю- цие фронты кристаллизации в центральной зоне, за счет чего формируется междендритная пористость. Увеличению крутизны фронтов кристаллизации спо,собствует также некоторое унелнчение глубины жидкойеталлической лунки.

Подобная форма фронта кристаллизации оказывается очень чувствительной к нестабильности технологических параметров разливки. В частности, не:контролируемые колебания температуры и расхода охлаждающей воды вызывают . заметную нестабильность формы. фронта кристаллизации и глубины лунки, что ведет к образованию разноструктурности по сечению, а также по высоте слитка.

Задача уплотнения центральной зоны слитка решается путем введения . колебаний через свободную поверхность жидкометаллической лунки, что способствует затягиванию в лунку окисных плен. . и снижает качество слитка 113.

Аналогичную задачу предлагается решать за счет сжатия слитка с проти воположных сторон f2). Однако это может нарушить устойчивость слитка

3 671917 на затравке. Кроме того, этот спо- Поддержание величины угла пересе соб - g слитков больших толщин весьма чения фронтов кристаллизации в вер неэффективен. . шине лунки в пределах 65-85 позвоИзвестен способ управления процес- ляет уменьшить крутизну фронтов в сом кристаллизации непрерывного слитка, центральной зоне слитка и, следовазаключающийся.. в измерении глубины тельно, ликвидирует основную приЧижидкометаллической лунки и выработке 5 ну образования осевой пористости и необходимых управляющих воздействий; . низкой плотностн в этой зоне. — направленных на изменение режимов ра- ГлУбинУ жидкометаллической лунки боты оборудования 131. : определяют экспериментально, наприОднако способ управления:процессом мер, с помощью датчика, снабженного кристаллизации не позволяет регули- 1О несколькими измерительными головками.

Ровать плотность и пористость централь- На чертеже показана блок-схема ной зоны слитка, а обеспечивает толь- автоматической сйСтемы управления ко оптимальную глубину жидкометалли- для Реализации предложенного способа.. . "-ческой луйки.: " " СхЕма включает устройство 1 для реЭто обусловлено тем, что " извест»: 15:гйстрации форыы фронта кристаллизаный способ не контроЛИрубт геОМФтрию цИИ1" УстРойство 2 для регулирования

ФРонта кристаллйэации. Регулирование и регистрации расхода охладителя„ же положения вершины жидкометалли- устройство 3 для регистрации скоросЧЕСКОй ЛУНКИ бЕЗ уЧЕта ВЕЛИЧИНИ"уГЛа, тИ ЛнтЬЯ; фУЯКцИОНаЛЬНЫй ПРЕОбраэОВапод которым пересекаются на осй слйт j j тель 4, осуществляющий вычисление ка фронты кристаллизации, идущие от: Угла по данным измерений; устройпротивоположных граней, не квэыВает(ство 5 для сравнения значения теи, сколько-нибудь заметного воздействия и зацаннОГО.Appal. Устройство 6 сравна показатели плотности центральной . . нения фактической глубины лунки Ь к зоны; " 25 с заданной h,,логический элемент

Пелью изобретения является повыше- 7 ИЛИ. ние плотности и снижение пористостк центральной зоны непрерывного слитка, Способ реализуется следУющим оба также обеспечение стабильности ука- Разом. занных характерйстнк по всей длине Измерительное устройство 1 однослитка, - ЗО врейейяо .,измеряет глубину жидкоме поставленная цель достигается тем, фаллической лунки в нескольких точчто по ходу Разливки замеряют глуби- ках, включая ось слитка. данные изну жидкометаллической лунки.одиовре- мерений поступают на функциональный менно в нескольких точкахlno сечению преобразователь 4, а значение максислитка, по этим данным вычисляют ве- З5 мальйой глубины лунки на оси слитка личину угла, образованного riepeceRa- поступает на устройство 6 сравнения. ющимися фронтами кристаллизаций в Функциональный преобразователь 4 с. вершине жидкометаллической луйки и учетом даннЫх по расходу охладителя, по полученным данным путем изьййения . вырабатываемых устройством 2, и данйнтенсивности охлаждения слитка под- 40 ных по скорости вытягивания слитка, держивают велйчину угла в верйяне поступающих от устройства 3, вычисжидкометаллической лунки s пределах ляет фактическое значение угла в

65-85, а максимальную глубину лунки вераняЕ жндкОМЕталЛИЧеской лУнки (р „. в пределах 0,8-1,1 от ширины слитка. В устройствах 5 и 6 происходит

Угол пересечения фройтов крйс- : 45 сравнение текущих значений ù. и таллизации в вершине жидкометалли- Ь „„с заданными. Если значение (щ, ческой лунки вычисляют по эмпиричес- и her, находятся в пределах 65 6 Àщ кой зависимости, полученной на осно- 485 и 0,8 в 4 hT r. а 1,1 в, где в— вании статистической обработки боль-: ширина слйтка, то яа вйходе 5 и 6 .шого массива экспериментальных данных. О сигналы равны О.

6, = y . Z (у{1+у) g{z)1 <11, При невыполнении этих условий cpajcj батывает логический элемент 7"ИЛИ", где Q — расход охладителя, кг/мин; сигнал с выхода которого поступает

V — скорость вытягивания. слит- на Устройство 2 для регулирования ка, м/минj, 5 Расхода охладителя и вызывает соотЬ) — глубина лукки, м; > - точ- ветствующее изменение расхода, т.е, ка измерения, 4 1,2...5, управляет интенсивностью охлаждения. т.е. глубина лунки измеря- Процесс управления продолжается до ется в пяти точках по сече- выполнения условий 65 4 4тек;4 85, нию слитка бО 0,8 в 4 hrer. 41,1 в.

K — коэффициент, учитывающий . Пример. В литейном цехе протип сплава, град/кг. изводилась отливка плоских слитков.

Как видно иэ (1), при постоянной 300 х 1300 мм из сплава Д16 в элекскорости разливки "угол прямо iipîïîð- тромагнитный кристаллизатор с исционалеы интенсивности охлаждения б5 пользованием предложенного способа с Ытка,. управления процессом кристаллизации

5 .6 719

В качестве устройства для регистрации формы Фронта кристаллизации использовался датчик, снабженный пятью измерительными головками. управление расходом охладителя осуществлялось с помощью модернизированного расходомера УВК-40 с электрическим выхо.- 5 дом. Скорость вытягивания слитка регистрировалась с помощью программного регулятора. Для получения сравнительных данных параллельно . проводилась отливка аналогичных слит- )0 .ков без применения предложенного crteсоба по действующей на заводе технологии. периферкя промеж . зона центр,2, 7933

2, 7846

2, 7707

2, 7944

2, 7900

2,7856

Х,б

2, 7888

2,7901 .

2 7934

2, 7881.

2,7713

2, 7531 периферия промт. s она центр

2,0 периферия

2,7950

2,7951

2,7940

2,7892

2, 7911

2,7700 промеж ° зона центр периферия промеж .зоне центр

3,0 2,7938

2,7881

2,7452

2,7948

2, 7953

2, 7936

4 0

t использование предлагаемого способа обеспечивает Следующие преимущества1 — повышение плотности центральной зоны слитками — сохранение .стабклЬного уровня плотности по сеченкю и вдоль оск слит ками — позьааение уровня механических свойств, что существенно повысит технблогкчность слитков прн обработ« ке давлением и улучшит качество штамИовок и других видов полу фабр» @ртов»

Температура расплава 710 С скоо рость вытягивания 80 мм/мин.Началь-, ный расход охладителя 10,5 кг/сек.

Заданные значения уар. ж70 hype, 4

= .320 мм. Вследствие неконтролируемых кслебаний температуры расплава, ско рости вытягивания, температуры.и дав- ления охладителя при литье без приМеханические свойства у слитков, отлитых с применением предложенного способа, на 2-3 кг/мм выше, чем у 55 слитков, отлитых по серийной технологии °

Как видно из таблицы, плотность центральной зоны слитка, отлитого с применением предложенного способа вьаае, чем у серийного на 3,5%.

Одновременно повьааается н плотность в промежуточной н периферийной зонах, причем распределение ппотностк по влечению и вдоль оси слитка стано» зится более равномерным.

17 6

Менения предложенного способа факти.ческие значения максимальной глубины лунки колебались s пределах hp ®

290-350 мм, а Фактические значения тек 87-55,. При изменении интенсивности охлаждения i процессе разливки при применении предложенного способа управления в диапазоне 9-14 кц(с угол в вершине жидкометаллкческой лунки поддержйвалк ка уровне с 75, а максимальную глубину лунки на уровне Ь = 320 мм. для сравнения качества слитков, отлитых по серийной технологии и с ,:применением предлагаемого способа управления, определяли плотность в центральной; промежуточной к периферийной зонах в различных сечениях по высоте слитка методом гйдростаткческого взвешивания образцов 15х30х60 ммр а также предел прочности к предел

;текучести по стандартным методикам.

Данные сведены з таблицу.

17 формула изобретения

Составитель В.Любешкин .Редактор Е.Братчикова Техред С. Мигай КоРРектоР Е.Лукач

:.Заказ 3760/10 Тираж 944 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва E-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал, ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 6.71 9 условно-годовая экономическая эф- . фективность от внедрейия способа при литье плоских слитков в условиях

coc àâëRåò около 100 тйс.руб.

Способ управления процессом кристаллизации- непрерывного слитка йри литье в электромагнитный кристаллизатор, включающий регулирование по- )p ложения вершины жидкометаллической лунки путем изменения интенсивности охлаждения, о т л и" ч а ю шийся тем, что, с целью повышения плотнос- ти центральной зоны слитка, а также обеспечения стабильности ее по высоте слйтка, по ходу разливки определяют "величину угла в вершине жидкометаллической лунки и по полученным данным корректируют интенсивность охлаждения слитка так, чтобы величина угла находилась в пределах 65-85 а макеимальная глубина лунки в пределах 0,8-1,1 ширины слитка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство 9384604, кл. В 22 D 11/10,.1973.

2. Патент Франции Р 2223116, кл. В 22 D 11/12, 1975.

3. КрасНо Б.И. Оптимальное управЛение режимами непрерывной разливки стали, М., Металлургия, 1970, с. 143-158.