Способ управления процессом кристаллизации металла Советский патент 1982 года по МПК B22D11/00 

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМКРИСТАЛШЗМШИ МЕТАЛЛА

Изобретение относится к металлургии.

Известен способ управления тепловым режимом, заключающийся в регулирований подачи охладителя в зависимости от разности температур охладителя на входе и выходе из кристаллизатора, скорости вытягивания слит ка и расхода охладителя 1.

Однако в указанном способе скорость кристаллизации непосредственно не контролируется, а по измеряемым параметрам нельзя с достаточной достоверностью судить о глубине жидкой фазы.

Известен способ измерения глубины жидкой фазы слитка выливанием жидкого остатка, вводом сернистого железа, свинда или других инородных материалов, вводом радиоактивных изотопов 2,

Недостатками способа являются отсутствие непрерывности контроля глубины жидкой фазы слитка, необходимость разрушения отливаемого слит ка, высокая стоимость измерения. Следствием указанных недостатков является невозможность промышленного применения способа для управления процессом кристаллизации.

Наиболее близким к предлагаемому является способ обработки кристаллизующего металла, включающий ввод одного электрода в жидкую фазу металла, установку другого электрода в твердой фазе слитка и пропускание электрического тока через фронт кристаллизации. В указанном изобретении используется эффект Пельтье для дополнительного отвода тепла из осевой зоны слитка L3J.

Однако данный способ не позволяет контролировать скорость кристаллизации .

Цель изобретения - повышение качества слитка путем обеспечения заданной скорости кристаллизации. Поставленная цель достигается тем, что в процессе, включающем вво электродов в жидкую и твердую фазы, измеряют температуру горячего и холодного слоя, определяют ток замкну той цепи, при увеличении тока увеличивают подачу охлаждающей жидкости, а при уменьшении - уменьшают. С точки зрения кристаллических процессов на границе контакта расплав - твердая фаза поддерживается стоянная темпера тури., отличная от температуры контактов разнородных проводников в замкнутой электрической цеш-1. В связи с этим согласно эффекту Зеебека на электрод х возникает термоэлектродвижу1дая сила, величина которой определяется по фо мула E-ot (Т -Та), термо ЭДС, В| где Е об коэффициент пропорциональности, В/град т -Е - a-iгде I - величина тока.; А; R. - сопрои;вление внешней цепи, г - внутренпее сопротнвлеьше источника. Ом. В пропассе кристаллизации изыеяяетс5 соотиоиетше язвдкой и твердой фаз. Поскольку удельное электрическое сопротивление фаз различно, то меняется nojjHoe сопротивление з кнутой цепи и в соответствии с (2J меняется величина протекаемого тока Таким образом, по велишще протекаемого тока судят о соотношении скидкой и твердой фаз слитка. На фиг, 1 показан грасрйк изменени удельного электрического сопротивле ния свинцаJ на фиг, 2 - приндг-шиальная схема экспериментальной уста новки, на фиг, 3 - результаты иссле дования при постоянной интенсивности охлшкдения, на фиг, 4 - то же, п переменной интенсивности охлаж;дения на фиг с 5 - схема реализацрш способа в промышл,енных условиях. Испытание предлагаемого способа проводят в лабораторных условиях при разливке свинцовых слитков. Из фиг. 1 следует, что удапьное электр ческое сопротивлеш е свинца при переходе из ж-здкого состояния в твердое уменьшается в ,94 раза. Испытания способа производят следующим образом. В нредварительно нагретую изложницу 1 заливают расплавленный свинец. Для предупреждения затвердевания свинца сверху включают нагреватель 2. Медный электрод 3 погружают в расплав 4, а свинцовый электрод 5 контактирует с твердой фазой 6. Холодный спай медного 7 и свинцового 8 проводов погружают в сосуд с тающим льдом. Таким образом, в замкнутой термоэлектрической цепи обеспечивается постоянная термо ЭДС за счет постоянной разности температур горячего (зона раздела фаз свинца) и холодного спаев. Величину тока в цепи измеряют гальванометром 10. Изложницу охлаждают с помощью форсунок 11. Глубину жидкой фазы измеряют методом зондирования. Из фиг, 3 и 4 следует вывод, что. величина протекаемого тока однозначно определяется глубиной жидкой фазы ( 12 - глубина лунки, 13 - величина тока}, При промьшшенной реализации пр-едлагаемого способа на МНЛЗ электрод 14 погружают в расплав 15, электрод 16 вводят в контакт с твердой фазой 17, Блок 18 измеряет величину протекаемого тока и формирует управляющий сигнал регулирующему органу 19, который изменяет интенсивность охлаждения слитка-. Пример. На промышленной МНЛЗ отливают слиток сечением 1200200 мм. На выходе из кристаллизатора необходимо поддерживать толщину твердой фазы 25 мм, что осуществляют предлагаемым способом. Графитовый электрод погружают в расплав в зоне мениска, а стальной электрод вводят в контакт с твердой фазой слитка на выходе из кристаллизатора. К графитовому электроду подключают медный провод, а к стальному - стальной. Спай медного и стсшьного проводов термостатируют. Вешичину протекающего электрического тока измеряют. При уменьшении толщины твердой фазы слитка общее сопротивление термоэлектрической цепи увеличивается, а следовательно, величина протекающего тока уменьшается. Пропорционально величине уменьшения тока формируется сигнал на увеличение интенсивности охлаждения слитка.

Формула изобретения

Способ управления процессом кристаллизации металла, включающий ввод одного электрода в жидкую фазу металла, установку второго электрода в твердой фазе слитка, отличающийся тем, что, с целью повышения качества слитка путем обеспечения заданной скорости кристаллизации, измеряют температуру горячего и холодного спая, определяют ток замкнутой цепи, при увеличении тока увеличивают подачу охлаж-S

P-W 5м-м

084896

дающей жидкости, а при уменьшении уменьшают.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 5 1. Авторское свидетельстйо СССР № 197099, кл. Б 22 D 11/00, 1967.

10 УНРС. Непрерывная разливка стали. Сборник № 1. М., Металлургия, 1973, с. 41-46.

г:с

фи$.1