Спосіб обробки металу в кристалізаторі машини безперервного лиття заготовок (мблз)

Реферат: Спосіб обробки металу в кристалізаторі машини безперервного лиття заготовок (МБЛЗ) містить введення в рідкий метал, що кристалізується, вибухових речовин в герметичній оболонці. При цьому герметичні оболонки з вибуховими речовинами розташовують на сталевій стрічці з відстанню між оболонками 400-550 мм, і вводять її в рідкий метал зі швидкістю, яка визначається з виразу: Vв=3,5Vр, де: Vв - швидкість введення сталевої стрічки з вибуховою речовиною, м/хв; 3,5 - коефіцієнт введення стрічки з вибуховою речовиною в герметичних оболонках; Vp - швидкість розливання сталі, м/хв. UA 118502 U (12) UA 118502 U UA 118502 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до металургії, в основному до способу обробки рідкого металу в процесі його кристалізації, і може бути використана для отримання безперервнолитих заготовок поліпшеної якості. Відомий спосіб зовнішнього впливу на розплав, що кристалізується, за допомогою потужних коливань, які створюються механічною вібрацією "Спосіб віброімпульсного впливу на розплав" [SU № 519899, B22D 27/08, B22D 7/00, 25/07]. Недоліки цього способу: технічна складність виготовлення обладнання, його дороговизна. Відомий також спосіб підвищення якості структури металу шляхом додавання порошкоподібних модифікаторів "Спосіб отримання сталевих злитків" [SU № 835609, B22D 7/00, B22D 7/00. 07/06]. Недоліком цього способу є локальність впливу і підвищення вмісту несприятливих гострокутних неметалевих включень Аl2О3 в сталі. Як прототип запропонований "Спосіб обробки рідкого металу в процесі його кристалізації" [патент України № 89775, B22D 7/00, B22D 27/08. 25/04], в даному способі була вирішена задача обробки рідкого металу в процесі його кристалізації, за рахунок введення в рідко-тверду частину зливка, який кристалізується, добавок у вигляді герметичної оболонки з вибуховою речовиною, або речовини з температурою кипіння в інтервалі від 100 °C до температури твердіння металу і введення в рідку сталь добавок через однакові інтервали часу, кількість введення визначалося в залежності від маси зливка. Недоліком цього способу є складність введення добавок вибухової речовини в кристалізатор машини безперервного лиття заготовок (МБЛЗ) із заданими інтервалами часу, що не дозволяє поліпшити макроструктуру, знизити хімічну неоднорідність і зменшити кількість тріщин в безперервнолитій заготовці. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити спосіб обробки металу в процесі його кристалізації, в якому зміна умов введення вибухових речовин дозволить поліпшити макроструктуру безперервнолитої заготовки і підвищити якість готової металопродукції. Для вирішення поставленої задачі в способі обробки металу в кристалізаторі МБЛЗ, який містить введення в метал, що кристалізується, вибухових речовин в герметичній оболонці, відповідно до корисної моделі, герметичні оболонки з вибуховою речовиною розташовують на сталевій стрічці на відстані між оболонками 400-550 мм, і вводять в твердіючий метал зі швидкістю, яка визначають з виразу: Vв=3,5Vp, де: Vв - швидкість введення сталевої стрічки з вибуховою речовиною, м/хв; 3,5 - коефіцієнт введення стрічки з вибуховою речовиною в герметичних оболонках; Vp - швидкість розливання сталі, м/хв. Розташування герметичної оболонки з вибуховою речовиною на сталевій стрічці з інтервалом в 400-550 мм і коефіцієнт введення стрічки 3,5 сприяють формуванню щільної затверділої кірки в кристалізаторі, їхнє підвищення або зменшення призводить до руйнування затверділої кірки або навпаки до недостатнього ущільнення, що визначено експериментально. Введення вибухових речовин окремими порціями з певною швидкістю сприяє поліпшенню щільності структури, що можна порівняти з вібровпливом з наднизькою частотою. Суть методу полягає в наступному: при введенні добавок в герметичній оболонці в рідкотверду зону безперервнолитої заготовки за рахунок високої температури відбувається вибухоподібне розкладання або випаровування добавок, які вводяться, через що виникає високий тиск, який розриває оболонку з появою ударної хвилі, і розподіляється в навколишньому металі. Ця, хвиля впливає на виступаючу щітку дендритів і ламає їх, що знижує розміри первинних дендритів в 2 рази і скорочує зону стовпчастих кристалів. Ліквати і неметалеві включення, які накопичилися в рідко-твердій зоні металу відриваються від поверхні дендритів і спливають. Уламки дендритів, потрапляючи в обсяг металу стають новими центрами кристалізації. Обламування вісей дендритів призводить до зменшення ширини зони стовпчастих кристалів, а ущільнення уламків дендритів призводить до згущення осьової частини, зменшуючи ліквацію. Підвищення інтенсивності переміщення теплових потоків до кордону кристалізації від вибухів призводить до зниження загальної тривалості затвердіння заготовки на 20-30 %. Скорочення протяжності лунки рідкого металу забезпечує зменшення усадочних і лікваційних процесів, що створює при безперервном розливанні сталі всі умови для отримання щільної макроструктури заготовки. Застосування даної технології зменшує усадкову рихлість в заготовках і підвищує вихід придатного прокату зі сталі. 1 UA 118502 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Дана технологія впливу має теплофізичну дію, змінює характер і кінетику процесу затвердіння. Під час вибуху затверділа кірка металу більш щільно притискається до стінок кристалізатора, що покращує тепловідвід і прискорює процес формування заготовки. Як добавки використовують вибухові речовини або речовини з температурою кипіння або сублімації в інтервалі температур від 100 °C до температури затвердіння металу, який обробляється: Речовини, які випаровуються без зміни хімічного складу, наприклад: хлорид натрію (Ткип = 1 465 °C); хлорид калію (Ткип = 1407 °C); кальцій (Ткип - 1483,85 °C); магній (Ткип = 1090 °C). Тверді речовини, які випаровуються (субліміруют) з розкладанням або без нього, наприклад: хлорид амонію (Тсуб = 337,6 °C). Речовини, що розкладаються вибухоподібно з виділенням великої кількості летючих продуктів (вибухові речовини), наприклад: нітрат амонію (Ткип = 235 °C, швидкість детонації 2570 м/с). Тринітротолуол, паранітротолуол (Т кип = 295° С, швидкість детонації 6700-7000 м/с). Суміш вибухових речовин і речовин які випаровуються, наприклад: нітротолуоли (тринітротолуол або паранітротолуол) і кальцій; нітротолуоли і хлорид натрію; нітротолуоли і силікокальцій. Спосіб обробки був випробуваний в умовах ПАТ МК "Азовсталь". Вибухова речовина (паранітротолуол) вагою в 2 г містилась в герметичні оболонки і розміщувалась на сталевій стрічці з інтервалом 500 мм. Підготовлену стрічку з вибуховою речовиною заправляли в трайбапарат і вводили її в обсяг кристалізатора з рідким металом. Швидкість подачі стрічки становила 5,25 м/хв. Експерименти проводили зі сталлю 09Г2С. Приклади макроструктури литих заготовок наведені на Фіг. 1 (а - дослідної безперервнолитої заготовки, б - порівнянної безперервнолитої заготовки). Отримано такі дані після узагальнення отриманих результатів: осьова хімічна неоднорідність зменшилася від 1,68 до 1,17 бала; осьова рихлість зменшилася від 2,00 до 1,52 бала; точкова неоднорідність зменшилася від 1,10 до 0,97 бала. Тріщини, бал: перпендикулярні зменшилися з 0,70 до 0,60; гніздообразні зменшилися з 0,07 до 0; кутові зменшилися з 0,12 до 0. На Фіг. 2, наведена мікроструктура осьової зони заготовок (а - дослідної безперервнолитої заготовки, б - порівнянної безперервнолитої заготовки). Мікроструктура сталі 09Г2С зазнає певних змін. У ряді випадків спостерігається зменшення довжини одиничної мікротріщини і загальна кількість мікротріщин. З вищевикладеного випливає, що спосіб обробки рідкого металу в процесі його кристалізації надає комплексний вплив на формування зовнішньої та внутрішньої будови безперервнолитої заготовки. В результаті цього зменшуються прояв зовнішніх і внутрішніх дефектів в готової продукції. Відзначено значне збільшення швидкості кристалізації. Введення стрічки з вибуховою речовиною в герметичній оболонці дозволило, поліпшити макро і мікроструктуру, знизити осьову хімнеоднорідність в безперервнолитих заготовках в 1,4-1,7 рази, осьову рихлість в 1,31,5 рази, загальну кількість внутрішніх тріщин в 1,2 разу, точкову неоднорідність до 10 %. Запропонована технологія дозволяє отримати гарантоване поліпшення литої заготовки. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 Спосіб обробки металу в кристалізаторі машини безперервного лиття заготовок (МБЛЗ), що містить введення в рідкий метал, що кристалізується, вибухових речовин в герметичній оболонці, який відрізняється тим, що герметичні оболонки з вибуховими речовинами розташовують на сталевій стрічці з відстанню між оболонками 400-550 мм, і вводять її в рідкий метал зі швидкістю, яка визначається з виразу: Vв=3,5Vр, де: Vв - швидкість введення сталевої стрічки з вибуховою речовиною, м/хв; 3,5 - коефіцієнт введення стрічки з вибуховою речовиною в герметичних оболонках; Vp - швидкість розливання сталі, м/хв. 2 UA 118502 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3