Способ охлаждения слитка при непрерывном литье в электромагнитный кристаллизатор Советский патент 1982 года по МПК B22D11/124 

(54) СПОСРОБ ОХЛАЖДЕНИЯ СЛИТКА

ПРИ НЕПРЕРЫВНОМ ЛИТЬЕ В ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КРИСТАЛЛИЗАТОР

Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывной разливке металлов в электромагнитный кристаллизатор. Наиболее близким по технической сущнос ти к предлагаемому является способ непреры ного литья в электромагнитный кристаллизатор. Способ включает охлаждение слитка с помощью нескольких поясов охлаждения, рас положенных на разных уровнях. С целью обеспечения высокого качества боковых поверхностей отливок и. структуры формирующ гося слитка, над закристаллизовавшейся часть слитка сохраняют слой жидкого металла высотой 15-80 мм, а охлаждающую среду подают на боковую поверхность слитка вблизи жидкой зоны на расстоянии, обеспечивающем расположение фронта кристаллизации я поверхности слитка в пределах высоты индуктора. Способ обеспечивает высокое качество поверхности слитков алюминиевых сплавов толщиной до 300 мм 1 . Однако в ходе освоения промышленной технологии непрерывного литья крупногабарит ных плоских слитков толщиной 400 мм и более выяснилось, что известный способ охлаждения приводит к снижению качества внутренней структуры слитка. Это проявляется в том, что возникает неравномерность структуры по сечению слитка, так назьшаемая полосчатость структуры. Участки - с равномерной мелкозернистой структурой чередуются с участками грубой структуры с хаотическим расположением зерен. Отмеченное снижает уровень механических свойств слитка, создает неравномерность распределения свойств по сечению. В ряде случаев это служит браковочным признаком и является причиной снижения выхода годного при литье крупногабаритных плоских слитков. Причиной указанного явления служит неоптимальность распределения интенсивности охлаждения на поверхности слитка. Температура поверхности слитка снижается медленно и на уровне нижнего пояса охлаждения остается в пределах 200-250° С. Вследствие этого фронт кристаллизации в спитке имеет сложную форму, что создает существенно различную скорость кристаллизации в различных точках поперечно390го сечения слитка. Непостоянство скорости кристаллизации служит главной причиной возникновения разноструктурности в слитке. Цель изобретения - повышение качества структуры крупногабаритных плоских слитков Поставленная цель достигается тем, что в способе непрерьшного литья в электромагнитный кристаллизатор, включающем создание неравномерной интенсивности теплоотвода вдол оси слитка теплоотвода с помощью нескольки поясов охлаждения, охлаждение ведут с возрастающей интенсивностью в пределах (2080) 15 вт/м от верхнего пояса к нижнему, причем температуру поверхности слитка изменяют от 500-630° С в пределах высоты индук тора до 80-100°С. на уровне нижнего пояса охлаждения. Создание возрастающей интенсивности теплоотвода способствует формированию конусообразной формы жидкометаллической лунки. При этом скорость кристаллизации во всех точках поперечного сечения слитка практически постоянна, что обеспечивает получение равномерной мелкозернистой структуры. Кроме того, интенсификация охлаждения снижает максимальную глубину лунки и улучшает механические свойства металла. Для слитков деформируемых алюминиевых сплавов, получаемых методом непрерывного литья в электромагнитный кристаллизатор, необходимо обеспечить положение фронта кристаллизации на поверхности слитка в пределах высоты индуктора. Это условие играет важную роль для устойчивого формирования качественной поверхности слитка. Поэтому интенсивность охлаждения на уровне верхнего пояса выбирают так, чтобы температура поверхности слитка в пределах высоты индуктора находилась в диапазоне 500-630° С, т.е. температуры солидуса деформируемых алюми ниевых сплавов. Экспериментально устансшлено, что интенсивность охлаждения в верхнем поясе для вьшолнения этого условия должна быть не менее 20-15 вт/м. Снижение темпе ратуры поверхности слитка до 70-100° С на уровне нижнего пояса охлаждения достигается увеличением интенсивности охлаждения на уро не нижнего пояса до 80-10 вт/м. По предлагаемому способу производят охлаждение крупногабаритного плоского слитка 400x1600 мм из сплава АМГ-2. Скорост литья 75 мм/мин. Используется электромагнит ный кристаллизатор с двумя поясами охлаждения, расстояние между которыми 25 мм. Подача воды на слиток в первом поясе осуществляется под прямым углом, а во втором поясе - под углом 30-45 . Расход воды в верхнем поясе устанавливают (на одну иоирокую грань слитка) 3,0 л/с-м., а в нижнем поясе - 4,0 л/с-м. Начальная температура воды, подаваемой на слиток 15° С. Максимальная глубина лунки в центре слитка 450 мм. Высота слоя жидкого металла, сохраняемого в процессе литья над эакристаллизовавщейся частью слитка 40-50 мм. Для измерения температуры поверхности слитка использовали хромельалюминиевые термопары диаметром 0,3 мм с записью сигналов на потенциометр КСП-4. По данным температурных измерений установлено, что температура поверхности слитка изменялась от 625° С в зоне индуктора электромапштного кристаллизатора до 85°С в зоне нижнего пояса охлаждения, после чего монотонно снижалась до 70° С на длине слитка , 1200 мм. С учетом указанного расхода воды и температуры поверхности слитка определяют соответствующие значения теплового потока на поверхности слитка путем численного решения на ЭВМ задачи о температурном поле слитка. По результатам расчетов получено, что тепловой в зоне между поясами охлаждения увеличивается от 2310 т/м до 75-10 вт/м. С применением предлагаемого способа охлаждения отлито 3000 т слитков из сплава АМГ-2. Макроструктура слитков характеризуется высокой степенью равномерности по сечению, что обеспечивает выход годного на уровне 87,0%. При этом достигается высокая пластичность металла (относительное удлинение 85-98%) в интервале температур прокатки 420-480° С. Одновременно производят отливку аналогичных слитков с применением охлаждения, при этом устанавливают уменьшающуюся вдоль слитка интенсивность охлаждения. Расход воды в верхнем поясе устанавливают 3,0 л/СМ., а в нижнем поясе 2,3 л/СМ. Исследования макроструктуры слитков показывают, что в этом случае макроструктура по сечению неравномерна, а в центральной зоне слитка отмечается формирование осевой пористости. Относительное удлинение при температурах прокатки 420-280° С не превышает 82%, т.е. ниже, чем по предлагаемому способу. Таким образом, реализация предлагаемого cnocofe позволяет повысить качество крупногабаритных плоских слитков из алюминиевых сплавов при непрерывном литье в электромагнитный кристаллизатор. Освоение производства качественных крупногабаритных слитков обеспечивает соответствующее повьпиение мощностей прокатного производства, повьппение качества листовой продукции, повышение выхода годного при прокатке.

59009516

Формула изобретенияностью в пределах (20-80) 15 вт/м or верхСпособ охлаждення слитка при непрерыв- поверхности слитка изменяют от 500-630° С ном литье в электромагнитный кристаллизатор, в пределах высоты индуктора до 80-100 С включающий создание неравномерного вдоль s на уровне шгжиего пояса охлаждения, оси слитка теплоотводд с помощью несколь-Источники информации,

ких поясов охлаждения, отличаю-щ«нятые во внимание при зкспертнэе

щ и и с я тем, что. с целью повьпиения,

качества крупногаба1жтных плоских слитков,1. Авторское свидетельство СССР N 437331,

охлаждение ведут с возрастающей интенсив- кл. В 22 О 11/00, 1969,

негр пояса к нижнему, причем температуру