Спосіб обтиснення безперервнолитих блюмів і заготовок у рідко-твердому стані

Спосіб обтиснення безперервнолитих блюмів і заготовок у рідко-твердому стані, при якому обтиснення блюмів і заготовок здійснюють у клітях послідовно розташованих по довжині злитка в зоні остаточного затвердіння, який відрізняється тим, що на першому етапі обтискають центральні ділянки злитка профільованими валковими парами першого ряду на ширині, яка дорівнює 80-90% від ширини рідкої фази зі ступенем деформації 0,61,2%, а на другому етапі обтискають раніше недеформовані крайові ділянки злитка гладкими валковими парами другого ряду з перекриттям по ширині грані злитка на величину, яка дорівнює не менше половини величини раніше недеформованої центральної ділянки з рідкою фазою зі ступенем деформації 0,8-1,4%. Винахід відноситься до області металургії, а точніше - до області обробки металів тиском і може бути використана при деформуванні безперервнолитих блюмів і заготовок у рідко-твердому стані. Відомий спосіб обтиснення безперервнолитих слябів у рідко-твердому стані, відповідно до якого при відливанні граням безперервнолитого злитка надається опукла форма, а витягування злитка виконується профільованими валками. Надалі виконується обтиснення опуклих граней за допомогою декількох пар циліндричних роликів розташованих по довжині злитка в точці передбачуваного остаточного затвердіння коли він знаходиться в двофазному стані. [Ас. №1771870А1 Способ непрерывной разливки заготовок прямоугольного сечения МПК B22D11/12, опубл. БИ №40, 30.10.92г.]. Недоліком даного способу є висока неоднорідність деформації, і як наслідок високий рівень напружень в областях безперервнолитого злитка, що у даний момент кристалізуються. Процес кристалізації злитка є динамічним, залежним від цілого ряду параметрів: хімічний склад сталі, що розливається, швидкість витягування злитків. Тому , кожна пара роликів буде мати своє профілювання, що відображує процес кристалізації на сугубо конкретний момент часу. Унаслідок цього при будь-яких коливаннях технологічних параметрів метал, що прилягає до фронту кристалізації, буде одержувати різний ступінь деформації. У результаті цього можливе виникнення розтяжних напружень які перевищують межу міцності, і як наслідок, утворення як внутрішніх тріщин, так і тріщин що виходять на поверхню злитка, що кристалізується. Відомий спосіб обтиснення безперервнолитих блюмів відповідно до якого, обтиснення безперервнолитого злитка, що знаходиться в двофазному стані здійснюють за допомогою декількох пар циліндричних валків розташованих по довжині злитка в області остаточного його затвердіння. [Модернизация установки непрерывного литья блюмов на заводе фирмы Тиссен шталь в Дуйсбурге. Э. Зовка и др.У/Черные металлы.-1995.№10- с.33-38.]. Даний спосіб є найбільш близьким до винаходу, що заявляється, і тому прийнятий як прототип. Разом з тим, до недоліків даного способу варто віднести високий рівень напружень у кутах злитка і неоднорідність деформації по його перетині. Безперервнолитий злиток у зоні оста (19) UA (11) 75537 (13) C2 (21) 20041008414 (22) 18.10.2004 (24) 17.04.2006 (46) 17.04.2006, Бюл. № 4, 2006 р. (72) Смирнов Євген Миколайович, Смірнов Олексій Миколайович, Несвіт Володимир Василійович, Григор'єв Михайло Володимирович, Белобров Юрій Миколайович, Скляр Віталій Олександрович, Передерєєв Віталій Володимирович (73) ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ (56) RU 1681454 C, 25.07.1995 RU 2158654 C1, 10.11.2000 JP 08099156 A, 16.04.1996 EP 0258894 A2, 09.03.1988 3 75537 4 точного затвердіння характеризується недеформовані крайові ділянки злитка гладкими нерівномірним розподілом температури по перевалковими парами другого ряду з перекриттям по тину кірки, що закристалізувалася, і, відповідно, ширині грані злитка на величину, яка дорівнює не нерівномірним розподілом механічних властивоменш половини величини раніше недеформованої стей, а також наявністю серцевини, яка не центральної ділянки з рідкою фазою зі ступенем закристалізувалася. Кути злитка охолоджуються деформації 0,8-1,4%. інтенсивніше ніж бічні грані і, як наслідок, мають Спосіб, що заявляється, здійснюється наступбільш низьку температуру і більш високий опір ним чином. деформації. Експериментальні дослідження покаБезперервнолитой злиток одержує зують, що при деформуванні злитка з таким темдеформацію в зоні передбачуваного остаточного пературним полем, деформація проникає в усерезатвердіння, коли він знаходиться в двофазному дину злитка в найбільшій мірі в центральній стані, в обтискних клітях, розташованих по довжині області по ширині грані злитка, що обтискається. У злитка в цій зоні в кілька етапів. Під час обтиснентой же час, висота проникнення деформації у ня злитка в такому стані відбувається витиснення бічних граней складає лише 80-90% від висоти рідкої ликвованої серцевини з зони кінцевого проникнення деформації в центральній області. затвердіння. А також компенсується усадка метаТакий нерівномірний розподіл деформації негалу. Унаслідок цього відбувається зниження осьової тивно позначається на рівномірності пророблення пористості і ліквації. різних шарів металу. Запропонований спосіб передбачає поділ обДо недоліків даного способу можна віднести і тиснення в кожній із обтискних клітей блоку ті, що при його реалізації ділянки злитка, які мають «м'якого» обтиснення на дві взаємозалежні стадії. різну температуру, а отже, і різний рівень На першому етапі обтискають центральні ділянки механічних властивостей одержують одночасне злитка профільованими валковими парами першообтиснення з однаковим ступенем, це приводить го ряду на ширині яка дорівнює 80-90% від ширини до того, що виникають великі градієнти напружень рідкої фази зі ступенем деформації 0.6-1.2%. Виу перетині кірки, що закристалізувалася, і як користання профільованих валків на першому наслідок, виникнення тріщин у безперервно- литоетапі обумовлюють особливості кристалізації безму злитку. перервнолитих злитків прямокутного чи квадратЗагальними ознаками винаходу, що ного перетину. У цьому випадку в результаті більш заявляється, і найближчого аналога(прототипу) є: інтенсивного охолодження кутів, області металу, - обтиснення безперервнолитих блюмів і загощо прилягають до них будуть мати підвищений товок здійснюють у клітях розташованих рівень механічних властивостей, і в першу чергу послідовно по довжині злитка в зоні остаточного міцностних. У результаті цього зростає частка затвердіння. пружної складової в загальній деформації злитка. В основу винаходу поставлена мета подальРазом з тим, додання обтискним валкам шого удосконалення способу обтиснення безпереспеціального профілювання буде сприяти більш рвнолитих блюмів і заготовок у рідко-твердому повному проникненню деформації усередину стані, при якому за рахунок підвищення злитка. Крім того, реалізація в цьому випадку ободнорідності деформації зменшується осьова тиснення не на всій ширині грані злитка, що пористість і ліквація і знижується число тріщин, що обжимається, буде доцільної, оскільки буде сприязабезпечує підвищення якості безперервнолитих ти зменшенню розтяжних напружень у кутах злитблюмів і заготовок. ка. Поставлена задача досягається тим, що Застосування обтиснення на ширині яка спосіб обтиснення безперервнолитих блюмів і задорівнює 80-90% від ширини рідкої фази обумовготовок у рідко-твердому стані включає обтисненлено саме особливостями процесу деформації. ня блюмів і заготовок у клітях, послідовно розтаОбтиснення безперервнолитих блюмів у клітях шованих по довжині злитка в зоні остаточного блоку «м'якого» обтиснення класифікується як затвердіння, відповідно до винаходу на першому прокатка високих смуг. У цьому випадку етапі обтискають центральні ділянки злитка спостерігається нерівномірність розподілу профільованими валковими парами першого ряду пластичної деформації не тільки по висоті перетина ширині яка дорівнює 80-90% від ширини рідкої ну кірки, але і по її ширині. Крім того, фази зі ступенем деформації 0.6-1.2%, а на друспостерігається коливання технологічних гому етапі обтискають раніше недеформовані параметрів розливки, що приводять у свою чергу крайові ділянки злитка гладкими валковими парадо коливань товщини кірки вертикальних граней ми другого ряду з перекриттям по ширині грані злитка. Однак, технологічний регламент процесу злитка на величину, яка дорівнює не менш полобезперервного розливання не дозволяє коливативини величини раніше недеформованої ся параметрам у межах більш ніж на 5%. У цьому центральної ділянки з рідкою фазою зі ступенем випадку, обтиснення на ділянці не більш 90% від деформації 0,8-1,4%. ширини незакристалізовавшейся серцевини в усіх Новим у запропонованому рішенні є: випадках буде гарантувати, що буде обжиматися а) на першому етапі обтискають центральні тільки грань злитка яка не закристалізувалася. ділянки злитка профільованими валковими парами Обтиснення ж вертикальних граней злитка, що першого ряду на ширині яка дорівнює 80-90% від закристалізувалися, не буде. Зменшення ж велиширини рідкої фази зі ступенем деформації 0,6чини менш 80% також не бажано, оскільки буде 1,2%; відбуватися погіршення якості обробки злитка в б) на другому етапі обтискають раніше загальному обсязі. 5 75537 6 Крім того, при такій класифікації процесу на рівні 0,8-1,4 обумовлена тими ж причинами, що «м'якого» обтиснення, а саме, як прокатка високих й у випадку обтиснення центральної частини грані смуг, буде спостерігатися нерівномірний розподіл злитка. Однак у цьому випадку необхідне тертя по ширині контактної поверхні на ділянці, що збільшення відносної деформації в порівнянні з обжимається. У результаті цього глибина проникобтисненням центральної частини на 16,7-33,3%, з нення деформації стиску неоднакова по ширині метою врахування зростаючої частки пружної розкату: у граничних областях валка висота складової в загальній деформації, прикладеної до продеформованої зони дорівнює 0,85-0,90 від безперервнолитого злитка. деформації по осі валка. Це приводить також до Приклад зменшення напружень в областях металу, що меПеревірка способу обтиснення безперервножують із фронтом кристалізації. У цьому випадку литих блюмів і заготовок у рідко-твердому стані цілком обгрунтованим є і вибір інтервалу здійснювалася в умовах діючої МБЛЗ, що відливає реалізованих ступенів деформації на рівні 0,6безперервнолиті блюми перетином 335Х400 мм з 1,2%. вуглецевих, низьколегованих і легованих марок Застосування обтиснень зі ступенем стали. Швидкість витягування блюмів складала деформації менш 0,6% приведе до недостатнього 0,6-0,9 м/хв. проникнення деформації в усередину злитка і до Досліджувана марка стали 09Г2С. зниження ефективності процесу, унаслідок Початкова температура металу складала наявності пружної складової (на рівні 40-50%) у 1527°С. Середня інтенсивність охолодження по загальній деформації, прикладеної до безперезонах мала наступні значення: рвнолитого злитка. Застосування ж обтиснень зі а) кристализатор 618-1500 Ут/м2 ДО; ступенем деформації більш 1,2% приведе до пояб) 1-я зона вторинного охолодження 435-445 ви високих напружень на границі фронту Ут/ м2 ДО; кристалізації, що може викликати осьові тріщини. в) 2-я зона вторинного охолодження 450-460 На другому етапі обтискають раніше Ут/ м2 ДО; недеформовані крайові ділянки злитка гладкими г) 3-я зона вторинного охолодження 580-590 валковими парами другого ряду з перекриттям по Ут/ м2 ДО; ширині злитка на величину, яка дорівнює не менш д) охолодження на повітрі 100 Ут/ м2 ДО. половини величини раніше недеформованої Для вищенаведених умов відстань від меніска центральної ділянки з рідкою фазою зі ступенем рідкої сталі в кристализаторі до точки початку придеформації 0,8-1,4%. При цьому деформуються кладення обтиснення складала 15 метрів. бічні грані злитка, що вже закристализувалися. Контроль якості обробки безперервнолитих Однак у цьому випадку необхідне перекриття блюмів у рідко-твердому стані з використанням ділянок на величині не менш половини величини нового методу здійснювали по макрошліфах попераніше недеформованої центральної ділянки з речного переріза блюма. Результати обробки безрідкою фазою. Саме це перекриття дозволяє враперервнолитих блюмів по запропонованому хувати динаміку процесу кристалізації злитка, що способі приведені в таблиці 1. виражається в постійному збільшенні товщини Таким чином, запропонований спосіб кірки, що закристалізувалася. Відсутність перезабезпечує досягнення технічної задачі криття на величину менш зазначеного значення, підвищення однорідності деформації з метою може привести до того, що частина металу взагалі зменшити осьову пористість і ліквацію і знизити не одержить деформацію і знизить якість обробки число тріщин, що забезпечить підвищення якості злитка за рахунок неоднорідності деформації. безперервнолитих блюмів і заготовок. Регламентація інтервалу ступеня деформації Таблиця 1 Валки 1-го ряду № п/п Спосіб 1.1 Розмір центральної ділянки, % від ширини рідкої фази Відомий прототип 2.3 2.4 Параметри макроструктури блюму, бали Перекриття, % від Ступінь ширини дефор недеформованої мації, % центральної зони Осьова ліквація Тріщини деформаційного походження 2,0 2,0-2,5 Центральна (осьова) пористість 1,5 ні/так 70,0 2.1 2.2 Ступінь дефор мації, % Валки 2-го ряду Спосіб який пропонується 0,9 60,0 1,1 2,0 2,0 ні 80,0 0,9 60,0 1,1 1,0 1,5 ні 85,0 0,9 60,0 1,1 0,5 1,0 ні 90,0 0,9 60,0 1,1 0,5 1,0 ні 7 75537 8 2.5 100,0 0,9 60,0 1,1 1,0 1,0 так 2.6 85,0 0,5 60,0 1,1 2,5 2,0 ні Продовження табл. 1 Валки 1-го ряду Валки 2-го ряду Розмір центральної ділянки, % від ширини рідкої фази Ступінь дефор мації, % 2.7 85,0 0,6 60,0 2.8 85,0 1,2 2.9 85,0 2.10 № п/п Параметри макроструктури блюму, бали Перекриття, % від Ступінь ширини дефор недеформованої мації, % центральної зони Центральна (осьова) пористість Осьова ліквація Тріщини деформаційного походження 1,1 1,5 1,5 ні 60,0 1,1 1,0 1,0 ні 1,5 60,0 1,1 1,0 1,0 так 85,0 0,9 40,0 1,1 1,5 2,0 ні 2.11 85,0 0,9 50,0 1,1 1,5 1,5 ні 2.12 85,0 0,9 60,0 0,7 2,0 2,0 ні 2.13 85,0 0,9 60,0 0,8 1,5 1,0 ні 2.14 85,0 0,9 60,0 1,4 1,0 1,0 ні 2.15 85,0 0,9 60,0 1,6 0,5 0,5 так Спосіб Комп’ютерна верстка М. Клюкін Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601