Спосіб одночасного безперервного лиття прямокутних та квадратних заготовок різного поперечного перерізу на багатоструминних машинах криволінійного типу

Винахід стосується чорної металургії, точніше безперервного лиття заготовок квадратного та прямокутного поперечного перерізу на машинах криволінійного типу. Відомий спосіб безперервного лиття плоских злитків на установках криволінійного типу включає подавання рідкого металу у криволінійні кристалізатори під рівень, подавання шлакоутворюючої суміші, формування зливків, їх вигин, випрямляння, обтискування та витягнення із кристалізаторів зі змінними швидкостями. (А. С. СРСР № 1623046, кл. В22Д 11/00, 1989). Запропонований спосіб дозволяє полегшити умови спливання лікватів та газів із рідкої фази заготовки, зменшити ліквацію хімічних елементів. Проте, внаслідок деформації заготовок (вигин під кристалізатором, випрямляння та обтискування) виникають зовнішні та внутрішні тріщини, а також прориви металу. Це зумовлює низьку якість заготовок і зниження стабільності процесу лиття. Найбільш близьким по технічній суті і досягаємому ефекту до заявленого винаходу є спосіб одночасного безперервного лиття прямокутних заготовок різного поперечного перерізу на багатоструминних установках криволінійного типу (Безперервна розливка сталі, М, Металургія, 1970, с. 126 - 133). Відомий спосіб включає подавання рідкого металу у радіальні кристалізатори, технологічна вісь яких розташована по радіусу кривизни заготовок, формування заготовок, охолодження їх водоповітряною сумішшю у зоні вторинного охолодження та витягнення із радіальних кристалізаторів зі змінними швидкостями. Недоліком відомого способу є низька якість внутрішньої будови безперервнолитих заготовок через відносно високу кількість лікватів та нерівномірний характер їх розподілу по перерізу заготовок. Цe пояснюється тим, то в процесі безперервного лиття на криволінійних машинах з радіальними кристалізаторами асиметрично спливають ліквати, що призводить до одностороннього їх скупчування на малому радіусі кривизни, з'явленню лікваційних тріщин при деформації заготовки, Нерівномірному розподілу фізико-механічних властивостей у готовому виробі. Крім того, внаслідок розмиваючої дії струменю металу в районі малого радіуса кривизни, оболонка заготовки у кристалізаторі має нерівномірну товщину по периметру, що сприяє появленню нерівномірного відведення тепла, виникнення великих перепадів температур і високий термічних напруг у кристалізуючійся оболонці, і, як наслідок, сприяє утворенню зовнішніх і внутрішніх тріщин та проривів. Вказані недоліки призводять до низької якості заготівок і зниженню стабільності процесу лиття. В основу винаходу покладена задача удосконалення способу одночасного безперервного лиття прямокутних та квадратних заготовок різного поперечного перерізу на багатоструминних машинах криволінійного типу, в якому заготовки відливають у радіальні кристалізатори, великі радіуси кривизни яких розташовують на одному рівні при визначеному відношенні товщин заготовок великих та малих поперечних перерізів. Цим забезпечується більш рівномірне формування оболонки заготовок малих поперечних перерізів, зменшення одностороннього скупчування лікватів у районі малого радіуса кривизни, що викликає зниження кількості зовнішніх та внутрішніх тріщин і проривів металу, за рахунок цього підвищується якість та стабільність процесу лиття. Рішення поставленої задачі досягають тим, що в способі одночасного безперервного лиття прямокутних та квадратних заготовок різного поперечного перерізу на багатоструминних машинах криволінійного типу, що включає подачу рідкого металу із проміжного ковша в радіальні кристалізатори, формування заготовок, охолодження їх водоповітряною сумішшю у зоні вторинного охолодження та витягнення із радіальних кристалізаторів зі змінними швидкостями, згідно з винаходом заготовки відливають у радіальні кристалізатори, великі радіуси кривизни яких розташовують на одному рівні при цьому відношення товщин заготовок малих та великих поперечних перерізів становить 0,43 - 0,57. Винахід пояснюється кресленням, де зображена схема устаткування для реалізації заявляемого способу, загальний вид, де: 1, 4, 5, 6 - радіальні кристалізатори великих поперечних перерізів; 2, 3 - радіальні кристалізатори малих поперечних перерізів; A-A - рівень розташування великих радіусів кривизни кристалізаторів 1 - 6; R - великий радіус кривизни кристалізаторів великих поперечних перерізів; R1 - малий радіус кривизни кристалізаторів великих поперечних перерізів; r - великий радіус кривизни кристалізаторів малих поперечних перерізів; r1 - малий радіус кривизни кристалізаторів малих поперечних перерізів; а1 - товщина заготовок великих поперечних перерізів; а2 - товщина заготовок малих поперечних перерізів. Суть запропонованого способу одночасного безперервного лиття прямокутних та квадратних заготовок різного поперечного перерізу на багатоструминних машинах криволінійного типа розглядається далі. Коли струмінь рідкого металу попадає на оболонку, яка кристалізується на великих радіусах кривизни радіальних кристалізаторів, то нерівномірно розмивається висхідними потоками металу оболонка заготовки, розмішена на малих радіусах кривизни. Однак, при установлюванні оптимальних співвідношень товщин заготовок, відливаємих у радіальні кристалізатори малих і великих поперечних перерізів зменшується вплив висхідних циркуляційних потоків металу, що знижує розмивання оболонки заготовок на малім радіусі кривизни. Це, в свою чергу, спричиняє утворення більш рівномірного фронту затвердіння по периметру заготовок, зниженню температурних градієнтів, зменшенню кількості тріщин та проривів. Крім того, внаслідок зменшення впливу висхідних циркуляційних потоків металу ліквати більш рівномірно розподіляються по перетину та висоті окремих заготовок, що знижує лікваційні тріщини та підвищує фізико-хімічні властивості металу. Таким чином, впровадження у виробництво запропонованого способу забезпечує підвищення якості заготовок і стабільність процесу лиття. На підставі лабораторних досліджень і дослідних розливок металу із проміжного ковша у радіальні кристалізатори різних поперечних перерізів на багатоструминних машинах криволінійного типу лікваційні стрічки, розмішені на малому радіусі кривизни, а також тріщини та прориви металу залежать від рівня розташування радіальних кристалізаторів та визначеного відношення товщин заготовок малих і великих поперечних перерізів. При відношенні товщин заготовок менше 0,43 відливка їх у радіальні кристалізатори з малим поперечним перерізом товщиною менше 150мм утруднена через погіршення умов підводу металу під рівень глибокого проникнення у рідку фазу злитка включень лікватів, які не встигають сплисти на поверхню при великій швидкості розливки, незадовільної роботи шлакоутворюючої суміші внаслідок невеликої відстані між зовнішньою поверхнею заглибного станина та мідними стінками радіального кристалізатора. Це призводить до зависання оболонки заготовки, яка формується у кристалізаторі, проривам металу, а також підвищенню кількості включень лікватів. Відливка заготовок з великим поперечним перерізом також утруднена внаслідок необхідності виконання додаткової утримуючої системи у зоні вторинного охолодження і небезпечності прориву металу під кристалізатором. При співвідношенні товщин заготовок більше 0,57 якість відливаємих заготовок у радіальні кристалізатори малого поперечного перерізу погіршується. Це пояснюється великим скупченням лікватів внаслідок погіршення умов їх спливання та схильністю заготовок до утворення тріщин при розмиванні оболонки зливка на малому радіусі. Запропонований спосіб був випробуваний при одночасному безперервному литті заготовок, товщини яких змінювались на малому поперечному перерізі від 150 до 267мм, а на великім поперечнім перерізі від 270 до 360мм, на шестиструминній МНЛЗ криволінійного типу, радіальні кристалізатори, розташовані на одному рівні, мали радіус кривизни 14м. Спосіб здійснювався таким чином. Сталь з хімічним складом, %: 0,19 С, 0,55 Mn, 0,3 Si, 0,030 S, 0,25 Ni, 0,25 Cu, 0,25 Cr, 0,02 Al направляють на МНЛЗ у сталерозливних ковшах місткістю 250т. Із сталерозливного ковша метал подають у проміжний ківш місткістю 49т, із якого сталь одночасно розливають у чотири радіальних кристалізатора великого поперечного перерізу зі швидкістю витягання 0,5 - 0,7м/хвил., і у два радіальних кристалізатора малого поперечного перерізу зі швидкістю витягання 1,0 - 1,5м/хвил. Результати опробования заявляемого способу наведені у таблиці. Таким чином, запропонований спосіб одночасного безперервного лиття прямокутних та квадратних заготовок різного поперечного перерізу на багатоструминних машинах криволінійного типу забезпечує підвищення якості макроструктури заготовок за рахунок зниження лікваційних стрічок та тріщин у проміжній зоні в середньому в 1,4 рази та підвищення стабільності процесу лиття за рахунок скорочення кількості проривів металу на 11,25%. Таблиця Результати опробування способу одночасного безперервного лиття прямокутних та квадратних заготовок різного поперечного перерізу на багатоструминних машинах Варіанти запропонованого способу - відношення товщин заготовок* Показники 1 2 3 4 5 0,42 0,43 0,50 0,57 0,6 7 11 13 15 Коефіцієнт відносної нерівномірності R фронту затверднення заготовок у R1 Розливка під рівень не 12 14 16 18 початковий період затверднення (до r здійснилась через 10 12 14 16 30сек), % r1 зависання оболонки 13 15 17 19 R зливка та проривів 4 5 5 7 Лікваційні стрічки і тріщини у R1 металу під 6 6 6 7 проміжній зоні (середня довжина на 1 r кристалізатором 3 3 4 5 темплет), мм r1 4 5 5 7 Кількість проривів металу під 90 3,6 3,5 3,5 4,0 кристалізатором, % * - усереднені дані по 3-х плавках - 12 темплетів на варіант