Способ непрерывного литья заготовок

Способ непрерывного литья заготовок

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

А.И. Энгоян, В .И. Шусторович, А.С. Смоляк в, и С.А. Филатов

Ы,"Всесоюзный ордена Ленина научно-исследов тельвкиЧ1 и проектно- конструкторский институт металяурсвщескОго

«» машиностроения (22) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК

Изобретение относится к металлургии, конкретно к непрерывному литью металлов.

Известен способ непрерывного литья при котором жидкий металл.поЭ

5 дают в кристаллизатор с последующим вытягиванием Формирующегося слитка, при этом кристаллизатор совершает возвратно-поступательное перемеще" ние с определенной частотой f u

10 амплитудой А, причем минимальное время движения кристаллизатора вниз со скоростью, большей скорости вытягивания слитка, должно быть не менее 0,3 с (1 ).

Однако известный способ не обеспечивает непрерывности процесса литья, который может нарушиться при возникновении внешних периодических воздействий на него, поскольку в этом случае заданные скорости движения 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 (ИНЛ3) возможны случаи, когда на движущийся с определенной скоростью слиток или кристаллизатор влияют внешние периодические воздействия, например гармонические колебания. Характерным примером такого внешнего гармонического воздействия на слиток являются вибрацион3 933197 ные 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 1о в диапазоне (о - 40-50 Гц, а дополнительное виброперемещение составляет S - 0,2-0,6 мм, (при этом амплитуда равна — 0,1-0,3 мм). Это

- соответствует дополнительной скорос;Л ти, равной / = Ж вЂ . cosset) t которая накладывается на основную скорость х-» вытягивания слитка Vo Ä, где и го круговая частота, равная (ю .= 2Я;Ю

Примером гармонического воздействия на кристаллизатор может слуС жить работающий вибратор, установленный на раме качания кристаллизатора. Следует отметить, что в настоящее время вибраторы начинают находить все большее применение на

ИНП3 и предназначаются для улучшения качества отливаемых слитков, зо для уменьшения усилий трения в кристаллизаторе и других целей. При этом параметры колебаний, сообщаемых виб" ратором, могут меняться в значительных пределах, например частота g = 30-100 Гц, а амплитуда — = 0 01-0 5 мм (полное вибропере2 мещение 5 - 0,02-1,0 мм).

При работе вибратора с частотой

О)В и амплитудой вЂ, на скорость

5в движения кристаллизатора, качающегося с частотой и амплитудой А, равную

Ф,Р

V - f А cos f t накладывается до45 полнительная скорость От вибратора, равная ЧдВ =О/ 2 oos юВ t, где f

+ и щ - круговые частоты сост ветствен.

В но равные: f = 2Г f,(р1 =2 s.

Как правило, частота внешних гармонических воздействий в несколько десятков раз превышает частоту качания кристаллизатора, равную 1

2,5 Гц (60-150 качаний в мин) .

Наличие дополнительной скорости на слитке или кристаллизаторе нарушает условие, обеспечивающее наличие номинального времени опережения и приводит к прорывам жидкого металла под кристаллизатором.

Цель изобретения - повышение стабильности процесса литья при возникновении внешних периодических воздействий на процесс.

Цель достигается тем, что в способе непрерывного литья заготовок, включающем 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, скорость возвратно-поступательного перемещения увеличивают на величину, которая в 1,1-2,0 раза превышает скорость движения кристаллизатора или слитка, возникающую от периодических воэдействий.

На.фиг. 1 дан график соотношения скоростей кристаллизатора и слитка при нормальном процессе литья; на фиг. 2 - график скорости кристаллизатора при наличии внешних гармонических воздействий на слиток; на фиг. 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, возникающел

МУ ПРИ ЭТОМ: \/ uu. — cOS m (э +

9 2

Таким образом, суммарная скорость сритка составляет

1 /сл Чо л+а — co5

В этом случае суммарная скорость слитка превышает максимальную скорость кристаллизатора, проведенную на фиг. 2 пунктиром и равную /кР« f Agosh, Для тогО» чтОбы при этой скорости слитка соблюдалось номинальное время опережения, кристаллизатору сообщают частоту f>> и амплитуду А< 7 А, при которых его скорость превышает суммарную скорость слитка, т.е.

Ъ

f.„A„ces5 4 у

6 uu1 — Coque% . оси.

33197 6

t0

5 9

Рассмотрим другой пример, когд » внешние гармонические воздействия приложены к кристаллизатору. В этом случае для обеспечения опережения должно соблюдаться условие

Ч = f Д cosf." »

КР л

+ + — ©(я щ Ь 79 о.сл

2. т.е. наименьшая скорость кристаллизатора за время Ф я (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 случае 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.

Пример. В качестве объекта рассмотрим совмещенный литейнопрокатный агрегат. Выплавленный в электропечи жидкий металл (марка

55СМ5ФА) при 1570 С из промежуточной емкости поступает в кристаллизатор сечением 80х60 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 затверде. вания. Вытягивание заготовки из кристаллизатора осуществляется тяну. ц|е-правильным устройством со средней скоростью, равной 2,2 м/мин, которая контролируется на пульте управления, куда сигнал поступает от тахогенератора, установленного на приводе механизма тянуц|е-правиль. ного устройства. При этом с момента начала вытягивания заготовки из кристаллизатора последнему начинают сообщать с помощью электромеханичес-. кого привода возвратно-поступатель20 а5

35 ю

Ж

55 ное перемещение по синусоидальному кинематическому закону со. среднеи

1 25 Гц, синхронизированной со скоростью вытягивания, и с двойной амплитудой (полным ходом пе ремецения) равной Н - 15 мм.

Передний неровнь!й конец отливаемой заготовки после выхода иэ тянущепрааильного устройства обрезается устройством плазменной резки. Далее отливаемая заготовка продолжает движение по роликовой проводке, за которой установлены три пары направляющих приводных роликов, подающих заготовку 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 заготовка обжимается двумя вертикально расположенными валками задающей клети, которые подают ее непосредственно в планетарный стан для прокатки, причем скорость вращения валков задающей клети синхронизирована со скоростью вытягивания заготовки, длина которой к этому моменту времени составляет более 20 м.

Планетарный стан содержит две пары сепараторов, расположенных в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях и сдвинутых относительно вертикали на 45 . Ha каждом из сепарато о ров установлено десять консольных рабочих валков диаметром 175 мм, предназначенных для прокатки отливаемой непрерывнолитой заготовки.

Скорость вращения сепараторов также синхронизирована со скоростью вытягивания и составляет h - 135 об/мин, В момент начала прокатки начинается совмещение процесса литья и прокатки, т.е. на ННЛ продолжает не прерывно отливаться заготовка, а на участке прокатки она прокатывается, в результате чего получают ко" нечный продукт - проволоку диаметром 8 мм.

При прокатке на двигающуюся со скоростью вытягивания заготовку накладывается дополнительное виброперемещение с частотой, равной частоте рабочих ударов рабочих валков о заготовку и составляющей ю 45 Гц

7 93319 (при скорости врац1ения сепараторов

hc " 135 об/мин), и средним перемещением, равным О,б мм (при этом амплитуда А - 0,3 мм), зависящим от соотношения скоростей подачи эаготов ки в стан и вращения сепараторов, от температуры заготовки и других факторов.

Вибрация заготовки препятствует залечиванию разрывов применисковой щ части заготовки, которые связаны . с возвратно-поступательным перемещением кристаллизатора. Вследствие этого, когда незалечившийся разрыв по мере вытягивания заготовки достигает низа кристаллизатора (прибли зительно через 15-17 с с момента начала совмещения), происходит про" рыв жидкого металла, т.е. нарушение. процесса литья. В этом случае про" цесс литья прекращают, а оставшийся в ковше жидкий металл сливают в изложницы.

Рассмотрим каково при этом соотношение скоростей кристаллизатора 2s и слитка. Максимальная скорость крис таллизатора при ходе вниз равна

= 2lc fAC,о 2В Я.З.1.4...1 ЯУ вЂ”" (,1

"- 68,9 мм(свк =-3,б Зм/

Пока нет вибрации на слитке, скорость кристаллизатора Ч = - 3,53 мlмин

КР и по абсолютной величине больше корости слитка Чо = 2,2 м/мин. 35

При этом время опережения, определяемое фоомчлой . 4 Чся 1000 — $3 - — ЯгссОЬ вЂ”. 180 7ь д Е о равно

О М 11 б Г

= О,2ЪС

45 и, как показывает расчет, находится в допускаемом диапазоне, равном

0„15-0,3 с. При наличии вибрации суммарная максимальная скорость слитка равна 50 Ч =. V +М =Y г $@UU СО, 2ЯС+

Ь

=-2,2+2 3,М 45 Оъ(- )=

2. 2- 09= -7, /МИН

Как видно из расчета, Чс ЧкР, а следовательно, опережение отсутствует.

7 8

В 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 f =1,25 Гц

Н а амплитуда А - — - 7 5 мм, кристал2 лизатору сообщают частоту качания, равную f - 2,0 Гц, а амплитуду

А " 17 мм (полный ход перемещения кристаллиэатора при этом составляет

Н1 - 34 мм).

Рассчитаем максимальную скорость движения кристаллизатора вниз при новых параметоах.

Ч1„ = 2 1„А„сне 2ву, := мм

2 3, 14.2 47+1)="2 3,6 сек 12 В мин

Й ким образом, скорость кристаллизатора Ч., - - 12,8 превышает м мин по абсолютной величийе суммарную максимальную скорость слитка, равную м

Ч,„=- 7„3 мин

Следовательно, при таком соотношении обеспечивается опережение, . которое при наличии вибрации на слитке обеспечивает эалечивание разрывов корки и нормальный процесс литья.

При этом время опережения составляет оп 2,0! 490 2-3,44 2 () 47 eo/"

= 4s3c что является допустимым для нормального процесса литья.

Формула изобретения

Способ 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-шийся тем, что, с .целью повышения стабильности процесса литья при возникно- . вении внешних периодических воздей9 ствий 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 10 вратно- Источники инФормации, еличи- принятые во внимание при экспертизе

1-Z,O 1. Лебедев В.И. и Евтеев Д.fl. ия Оптимальные параметры синусоидально зни» j го закона возвратно-поступательного движения кристаллизатора. "Сталь", И 4, 1973, с. 315.

cnsf

933197

Составитель А. Попов

Редактор Н. Ьагирова Техред M. Tenep Корректор У, Пономаренко .Заказ 4013/10 Тираж 852 Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, .г1осква, N-35, Раушская наб., д. 4/5

Ф

° В

ЮЮ е ss

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