Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при полунепрерывном литье слитков на многоручьевых машинах.
Целью изобретения является уменьшение расхода энергии.
Схема реализации способа иллюстрируется на Лиг.1-5.
На фиг.1 показано расположение трех слитков на трехручьевой машине полунепрерывного литья; на фиг.2 - график расхода мощности на трехручьевой машине; на фиг.З - график расхода мощности на двухручьевой машине; на фиг. - схема распределения температур в слое шлака при его нагреве; на фиг.5 - схема распределения температур при выключении тока нагрева на данном ручье.
Приняты следующие обозначения: 1, 2, 3 - слитки, формируемые в кристаллизаторе , электроды 5, 6, 7, твердая фаза слитка 8 и слой шлака 9.
Проведем пооперационное описание способа.
Первая операция заключается в том, что осуществляют разливку слитков 1, 2, 3 при заливке каждого металла в кристаллизаторы k и вытягивании из них слитков. Эту операцию для стали осуществляют при температуре жидкого металла 1 90-15Ю°С и при формировании в кристаллизаторах твердой оболочки толщиной мм. Наружная температура слитков под кристаллизатором ИОО-1200°С. После вытягивания слиткоо (гидравлическим или зубчато- реечным с электроприводом механизмом) , на заданную длину (5-С м). Слитки останавпиЕг.ют. После этого приступают ко второй операции, при которой прекращают заливку в кристаллизаторы жидкого металла и подводят к ним установки электронагрева 5, 6, 7, каждая из которых содержит три нерасходуемых (или рас- Дуемых) элек(Л
С
00
ю ю
СА) О
CJ
трода. Над слитками с твердой оболочкой 8 наводят -слой шлака 9, например, состава: CaF2 - 3%, А1203 - 59%, Si02 - 24%, СаО - 12%, MgO - 2%. лак можно подготовить отдельно в пециальной электропечи и залить его ттуда в кристаллизаторы. Можно до-- авить в кристаллизаторы и твердый люс АНФ-6.
Третью операцию начинают с того, что на машину 5 (фиг.1) подают ток илой 1800-2000 А, соединив ее с трансформатором (или иным источником тока напряжением В).
Как видно на фиг.2, мощность N подают на машину 5 в течение 27-60 с на участке АВ (фиг.2), после чего отключают источник тока от машины 5 и при реализации четвертой операции соединяют его с машиной 6, чему на фиг.2 соответствует участок СД.
При пятой операции соединяют источник тока с машиной 7 отключив ее от -машины подогрева. На фиг.2 этому соответствует участок EF. Эти операции последовательно повторяют, осуществляя все время подогрев, или подпитку только одного из трех отли- тых слитков, последовательно перемещая подачу мощности (и тока) от одного слоя к другому, что обеспечивает уменьшение полной мощности, требуемой для реализации процесса. Последняя операция после окончания кристаллизации слитков состоит в удалении их к нагревательным печам (или на склад) и подготовке машины к новой разливке. Если применяют двух- ручьевую машину полунепрерывного литья, то график подачи мощности обогрева мениска слитков соответствует фиг.З. Здесь сплошная линия иллюстрирует подачу мощности на один ручей, а пунктирная линия - на второй. Достаточно использовать один источник тока, но реализовать его не на нагрев мениска одновременно двух слитков, а на нагрев в каждый момент времени только, одного из них, так что расходуемая мощность равна Net а на (2М0) (см. фиг.З). При реализации нагрева слитка график изменения температуры t (у) имеет вид, показанный на фиг., где у - ось симметрии слитка с началом координат на мениске шлака. При установившемся
име к мениску металла поступает слоя шлака 9 тепловой поток:
g
А Зу
или в ft
()
h
,(0
0
5
0
5
0
5
0
где X - коэффициент теплопроводности шлака,
t - температура на мениске шлака ,
t - температура на границе шлака с металлом (фиг.М; h - толщина слоя шлака 9. Подавая мощность в течение време- 0 , мы затем включаем ее (переключаем на другой слиток) и слой шлака 9 на мениске металла охлаждается в течение времени
ни Ј
Ј« от t
до t з на его мениске. Для двухручьевой машины
i „ л 2
ВОЙ И -гприближенно Ј, Ъ0 , для трехручье- а для четырехручьео
..- Л
вой С, ЗА Ј0 . Чтобы процесс не нарушился, желательно, чтобы периодическое изменение температуры на поверхности шлака 9 (фиг.5) при у О не привело бы к существенному изменению температуры на мениске металла, при у h, т.е. на той поверхности обогрев которой мы должны обеспечить. Тогда, при реализации заявляемого способа мы можем вместо непрерывного нагрева мениска металла тепловым потоком согласно (1) с неизбежным перегревом шлака, обеспечить процесс с использованием тепла самого слоя шлака и с уменьшением его перегрева.
При периодическом изменении теплового потока на поверхности слоя жидкого шлака с частотой w вглубь слоя распространяется тепловая волна. Если толщина слоя шлака равна h, то решающее значение имеет безразмерная величина:
45
(2)
0
5
где а --т-, A - коэффициент тепло- с р
проводности; с - теплоемкость; р - плотность.
Для того, чтобы колебания температуры не проникали вглубь слоя, необ2 Х ходимо А 1,0 или СО -ЯТь СМ
Ф.М. Морс, Г. Фешбах. Методы теоретической физики. Методы. Изд. иностр. литературы. Москва, I960, том II с. 5МО.
Поскольку период одного цикла Т
2fr -т--, то условие затуха
ний имеет вид Т« - -E-P-L1.,
- -7Г-, то условие затухания колебаг
Принимая, что Т меньше на порядок
величины
Ъ
) и равен ;
т ,Д Cph
I - L 10 10
тогда при С Дж/кг-гр; р 2600-2800 кг/м3; Т 29 Вт/Мтр и h 0,08-0,1 м, получили
-
(2,. (eijHooiig
to 290 - с.
Таким образом, если время осуществления подогрева мениска и время паузы равны половине Т, то эти величины 20 0,5 () 27-60 с.
Указанное обосновывает оптимальность принятой величины времени подогрева каждого из слитков. Если принять время нагрева меньшим нижнего предела, т.е. 27 с, то потребуется излишне часто осуществлять переключение источника тока с одного слитка на другой, что усложнит работу переключателя и время нестационарных (нестабильных) процессов в жидком шлаке и металле.
Если же увеличить время нагрева более верхнего нагрева предела, равного 60 с, то в периоды пауз температура шлака и металла будет снижаться чрезмерно, что вызовет кристаллизацию металла на мениске и образование усадочной раковины, т.е. ухудшит эффективность электрошлакового обогрева мениска слитков.
Приведем конкретный пример реализации способа.
Осуществляют отливку двух слитков диаметрами 500 мм из 5ХНМ. Слитки отливали со скоростью 0,1 0-0,12 м/мин,
Т
баядок
р р
естпауины
а после их остановки навогили слои шлака температурой 1700°С, толщиной h 0,1 м. Шлак, в основном, состоял из флюса АНОб с добавками Si20 и Мр.О. Нагрев начинали трехэлектродными машинами с графитовыми электродами после 0,75 мин 5 с после окончания подачи металла при силе тока Q 2000 Л на одну фазу и напряжении 50 В, при полезной мощности 100 кВт на одну фазу и полной мощности трансформатора кВт. Поскольку площадь
/V
мениска каждого слитка -г- 0,52 15ч
0,197 м2, то удельная мощность на
2kO единицу поверхности
R-pU , 1 У /
1210 -21-.
Используются электроды марки ЭГ-0 диаметром 80 мм.
г
Формула изобретения
1. Способ отливки слитков на многоручьевой машине полунепрерывного литья, включающий разливку металла в кристаллизатор и вытягивание слитков с одновременным нагревом после окончания разливки мениска электродами, погруженными в слой шлака, периодическим подключением и отключением электрического тока на электродах, отличающийся тем, что, с
целью уменьшения расхода энергии, разливку металла ведут в несколько кристаллизаторов, а упомянутое периодическое подключение осуществляют со сдвигом по фазЈ между слитками.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в любой момент времени осуществляют нагрев мениска только одного из слитков.
3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ичающийся тем, что время фазы нагрева мениска каждого слитка равно 27-60 с.
«о
«r Ч/ V.
/V
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Устройство для измерения уровня металла в кристаллизаторе | 1980 |
|
SU942868A1 |
Способ получения образца для контроля процесса непрерывного литья | 1980 |
|
SU876271A1 |
Способ полунепрерывного литья металлов | 1980 |
|
SU984647A1 |
Слиток | 1984 |
|
SU1250385A1 |
Машина полунепрерывного литья слитков крупных сечений | 1983 |
|
SU1126362A1 |
Способ непрерывной и полунепрерывной разливки металлов | 1977 |
|
SU758632A1 |
Установка полунепрерывного литья металлов | 1983 |
|
SU1119770A1 |
Машина полунепрерывного литья металлов | 1977 |
|
SU954163A1 |
Машина непрерывного литья металлов наклонного или горизонтального типа | 1983 |
|
SU1096023A1 |
Затравка для машины полунепрерывного литья | 1983 |
|
SU1097437A1 |
Использование: в мерной металлургии, в частности при полунепрерывном литье слитков, преимущественно крупного сечения. Сущность изобретения: способ включает заливку металла в кристаллизаторы, вытягивание из них слитков и нагрев мениска электродами. При этом осуществляют периодическое включение тока со сдвигом по фазе между слитками. з.п. ф-лы, 5 ил.
тъ
, .-/;: ,;: i «
ЛЛ - .ЦТ
2 4
Я«2.3
Способ начала электрошлакового обогрева слитков | 1977 |
|
SU656258A1 |
Машина для добывания торфа и т.п. | 1922 |
|
SU22A1 |
Авторы
Даты
1993-06-15—Публикация
1991-06-03—Подача