Непрерывный восьмигранный слиток

 

Союз Советских

СоциаанСтическкх

Ресиублнк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«< 854561 (61) Дополнительное к ввт. свид-еу (22) Заявлено 07. 06. 78 (21) 2624897/22-02 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 150881 Бюллетень N9 30

Дата опубликования описания 15. 08. 81 (51)М. Кл.

В 22 0 11/00

Государственный комитет

СССР по делам изооретеиий и открытий (53) УДК 621. 746. 27 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.Е. Гирский, Ф.М. Мурасов, Б.И. Сахнов и В.И. Подкин

I (71) Заявитель (54) НЕПРЕРЫВНЫИ ВОСЬМИГРАННЫЙ СЛИТОК

Изобретение относится к металлургии, точнее к отливке слитков, используемых для последующей прокатки, и предназначено преимущественно для получения сортовых слитков на установке непрерывной разливки стали.

Известен непрерывный восьмигранный слиток, имеющий широкие грани, узкие грани, ширина которых равна

0,5-0,7 расстояния по оси между широкими гранями, и переходные грани,ках<дая из которых образует с узкой гранью угол, равный 120-130,причем о все грани слитка выполнены плоски(1). 15

Данный слиток позволяет получать качественный сортовой прокат сечением до круга 170 мм и квадрата

150 мм с четырехпятикратным коэффициентом вытяжки при соблюдении per- 20 ламентированных оптимальных параметров технологии выплавки и непрерывной разливки стали.

Однако в условиях валового ста- леплавильного производства поддержи25 вание оптимальных значений технологических параметров выплавки и разливки (режима чистого кипения, содержания фосфора и серы в металле, температуры металла, скорости раз- 30 ливки и др.) на всех плавках не представляется возможным. В результате при расплавлении с поних<енным содержанием углерода, повышенном содержании фосфора и серы в металле, повышенной скоростью разливки, перегретом металле, и т.д. в слитке происходит образование наружных продольных трещин в районе узких и переходных граней, а также внутренних трещин в промежуточной зоне слитка.

Так, например, при отливке известных слитков из стали марок Ст. 3, 10-50, 20х-40х, 40ХН, 50I количество слитков с нарух<ными продольными трещинами составляет 14,2-26,1%, а количество слитков с внутренними трещинами — 3,1-6,7%. При этом на

7,7-11,8% разлитых плавок наблюдаются прорывы металла в продольные трещины (под кристаллизатором),что приводит к увеличению брака (металла, отлитого не по прямому назначению) до 5,2-8,3Ъ.

Объясняется это тем, что указанный непрерывный слиток по условиям затвердевания приближаетс < . прямоугольному сли тку < В корочк< к<)торОГО по поперечному сечени1<1 возникают значительные по величине термические

8545б1 напряжения ° Причиной образования указанных напряжений является то, что вследствие большой абсолютной усадки широких граней и малой жесткости корочки слитка в поперечном сечении контакт слитка со стенками кристаллизатора в районе узких и переходных граней нарушается значительно раньше, чем в районе широких граней.

Кроме того, корочка слитка в районе узких и переходных граней ведет tð себя по-разному, а именно: в районе углов контакт нарушается раньше, чем в средней части узких и переходных граней. При этом, как показывают опытные работы, в контакте с кристаллизатором находится лишь 10-20% ширины каждой из этих граней, а разность температур поверхности слитка в районе узких и переходных граней и широких граней на выходе иэ кристаллизатора достигает 210-270 С. 20

В результате в корочке слитка по поперечному сечению возникают значительные по величине термические напряжения, которые вследствие низкой сопротивляемости плоских узких и переходных граней слитка ферростатическому давлению и приводят к указанному дефекту.

Известен также непрерывный восьмигранный слиток, имеющий широкие грани, вогнутые узкие грани, ширина которых равна 0,5-0,7 расстояния по оси между широкими гранями, и вогнутые переходные грани, каждая из которых образует с узкой гранью угол, равный 120-130 . Радиус кривизны узких и переходных граней слитка равен 1,2 ширины соответствующей грани, а стрела прогиба узкой грани равна стреле прогиба переходной грани (2).

При отливке такого слитка количество слитков с внутренними трещинами в средней части узких и пере

Ч ходных граней сокращается до 1,83,2Ъ. 45

Объясняется это тем, что при такой конфигурации поперечного сечения слитка, формирующаяся корочка вогнутой грани выполняет роль арки, ïîâûшающей жесткость слитка в поперечном сечении. За счет этого абсолютная усадка широких граней уменьшается, а контакт корочки слитка со стенками кристаллизатора в районе -узких и переходных граней улучшается. В результате градиент температур поверхности слитка на выходе из кристаллиэатора уменьшается до 140-190 С, а это приводит к снижению величины термических напряжений и, следовательно, количеству внутренних трещин в слит- 69 ке.

Однако количество слитков с наружными продольными трещинами в районе узких и переходных граней сокращается незначительно и составляет 12,5-22,5%.65

При этом количество аварийно различных плавок по причине прорыва металла в продольные трещины хотя и сокращается (до 4,0-4,3%), но количество брака (металла, отлитого не по прямому назначению) остается значительным — 2,2-2,9Ъ.

Объясняется это тем, что при таком выполнении узких и переходных граней, выполняющих роль арки, усадка затвердевающей корочки затруднена, что приводит к возникновению растягивающих

I напряжений и продольных трещин в районе узких и переходных граней.

Кроме того, вследствие приближения углов между узкими и переходными гранями к прямым углам происходит их переохлаждение, что является причиной увеличения количества внутренних трещин в районе этих углов до б,8-5,3%.

Цель изобретения — повышение качества слитков.

Поставленная цель достигается тем, что узкие грани слитка выполнены с радиусом кривизны, равным 1,53,0 ширины узких граней, а стрела прогиба переходной грани в 1,5-2,5 раза меньше стрелы прогиба узкой грани.

Выполнение слитка с узкими и переходными гранями, имеющими радиус кривизны в 1,5-3,0 раза превышающий ширину соответствующей грани поз-! воляет уменьшить сопротивление усадке корочки кристаллизующегося слитка в районе узкой грани со стороны соответствующей грани кристаллизатора. По этой причине происходит и уменьшение вероятности образования наружных продольных трещин на узких гранях.

Кроме того, при таком выполнении слитка уменьшается вероятность образования внутренних трещин в районе углов между узкими и переходными гранями, так как в этом случае переохлаждения углов не происходит в результате увеличения их величины.

Однако, как показывают опробования, при таком выполнении слитка происходит увеличение образования наружных продольных трещин в районе переходных граней (с 12,5-14,8% до

15,б-1б,1Ъ).

Объясняется это тем, что при таком выполнении слитка в районе переходной грани возникают более затрудненные условия усадки, так как конфигурация переходной грани приближается к трапецеидальному виду.

В результате, особенно при разливке низкоуглеродистых сталей, образуются наружные продольные трещины в районе переходной грани ближе к углам.

Выполнение предлагаемого слитка с отношением стрелы прогиба узкой грани к стреле прогиба переходной грани равным 1,5-2,5 позволяет уменьшить сопротивление осадке ко854561 рочки кристаллиэирующегося слитка в районе переходной грани со стороны соответствующей грани кристаллизатора, не снижая жесткости корочки и способности ее сопротивляться изгибу под влиянием ферростатического давления. Это позволяет уменьшить вероятность образования наружных продольных трещин в районе переходных граней.

При выполнении слитка с узкими и переходными гранями, имеющими радиус кривизны, менее чем в 1,5 раза превышающий ширину соответствующей грани, его конфигурация приближает- ся к форме известного слитка (прототипа), а при радиусе кривизны узких и переходных граней, более чем в

3,0 .раза превышающим ширину соответствующей грани, - к известному слитку (аналогу) со всеми указанными для этих слитков недостатками. 20

При выполнении предлагаемого слитка со стрелой прогиба узкой грани, менее чем в 1,5 раза превышающей стрелу прогиба переходной грани, либо узкая грань приближается по фор- 25 ме к узкой грани известного слитка (аналога), либо переходная грань приближается по форме к переходной грани известного слитка (прототипа).

В первом случае в районе узких граней вследствие их низкой сопротивляемости изгибу под влиянием ферростатического давления возникают значительные по величине растягиваю-. щие напряжения, которые обуславливают высокую пораженность слитков наружными продольными трещинами (от 2,8 до 3,4%), внутренними трещинами в средней части узких граней (от 1,1 до 1,2%), а также большое количество аварийных раэливок (от 40

2,8 до 3,7%) по причине прорыва металла в продольные трещины.

Во втором случае в районе переходных граней образуются под влиянием затрудненной усадки наружные 45 продольные трещины (от 15,6 до 16,1%).

При выполнении предлагаемого слитка со стрелой прогиба узкой грани, более чем в 2,5 раза превышающей. стрелу прогиба переходной грани, либо узкая грань приближается по форме к узкой грани известного слитка (прототипа), либо переходная грань приближается по форме к переходной грани известного слитка (аналога).

В первом случае в районе узких граней образуются в результате затрудненной усадки наружные продольные трещины в количестве 8,6-11,4%.

Во втором случае вследствие низкрй сопротивляемости переходных граней Щ изгибу (под влиянием ферростатического давления жидкого металла) в районе последних возникают значительные по величине растягивающие напряжения.

Эти напряжения приводят к образованию Я у таких слитков продольных наружных трещин (5,8-6,9%), внутренних трещин в средней части переходных граней (0,9-1,3%) и большому количеству аварийных разливок (3,4-5,5%). иэ-эа прорыва металла в наружные продольные трещины.

На чертеже изображен слиток,поперечный разрез.

Слиток имеет широкие грани 1, вогнутые узкие грани 2 и вогнутые переходные грани 3. Радиус кривизны и стрела прогиба узких граней обозначена через R u L соответственно, а радиус кривизны и стрела прогиба переходных граней — через r и 6 Угол между переходной и узкой гранью -сг. .

Ниже приведены варианты конкретного выполнения предлагаемого слитка с размерами поперечного сечения по осям симметрии 270х370 мм.

Вариант 1. Ширина узких граней слитка равна 135 мм (т.е. 0,5 расстояния по оси между широкими гранями), угол с - 120 . При этих параметрах ширина переходных граней слитка равна 135 мм, а радиусы кривизны узких и переходных граней R u

r (при условии, что. отношение радиуса кривизны узких и переходных граней к ширинам соответствующих граней равно. 3,0) равны 405 мм и 405 мм.

Стрелы прогиба .узкой и переходной грани и 6 (при условии, что отношение стрелы прогиба узкой грани к стреле прогиба переходной грани равно 1,5) равны 6 мм и 4 мм соответственно.

Вариант 2. Ширина узких граней слитка равна 162 мм (т.е. 0,6 расстояния по оси между широкими гранями), угол с — 115 .

При этих параметрах ширина пери<одних граней слитка равна 94 мм, а радиус кривизны R (при условии, что отношение и к ширине узкой грани равно 2,24) равен 364 мм, радиус кривизны г (при условии, что отношение г к ширине переходной грани равно 2,15) равен 212 мм.

Стрелы прогиба L и 6 (при условии, что = 2,0) равны 10 мм и

5 мм соответственно.

Вариант 3; Ширина узких граней слитка равна 189 мм (т.е. 0,,7 расстояния по оси между широкими гранями), угол с(. - 130 . При этих параметрах ширина переходной грани слитка равна 63 мм, а радиусы кривизны к и г (при условии, что отношение R и г к ширинам соответствующих граней равна 1,5) равны

283,5 мм и 94,5 мм соответственно.

Стрелы прогиба L и г (при условии, что отношение atЕ = 2,5) равны 15 мм и 6 мм соответственно.

Указанные слитки опробованы при разливке 143 опытных плавок стали

854561 марок Ст. 3, 10-50, 20Х-40Х, 40НХ, 50Г на двухручьевой установке непрерывной разливки стали вертикального типа.

Кроме того, разлиты серии плавок с получением слитков того же сечения, имеющими радиус кривизны узких и переходных граней больше, чем предлагаемые пределы (вариант 4) и стрелу прогиба узких и переходных граней ,ниже нижнего (вариант 5) и выше верхнего (вариант 6) предлагаемых пределов (см. таблицу).

Также разлита серия плавок (вариант 7) с получением известного слитка (прототипа).

Полученные слитки подвергают ви- 5 зуальному осмотру на наличие наружных продольных трещин. От слитков каждой плавки вырезают по шесть макротемплетов оТ участков, соответствующих началу, середине и концу 20 разливки. После механической обработки темплеты травят в 50%-ном водном растворе соляной кислоты, после чего производят оценку качества литого металла согласно шкале оценки макро- . структуры сортовых непрерывных слитков разработки ЦНИИЧИ им. И.П. Вардина.

Результаты опробования представлены в таблице, в которой также показаны результаты валкового производства известного слитка (аналога) вариант 8.

Результаты, представленные в таблице, показывают, что применение предлагаемого слитка позволяет по сравнению с,известным слитком (прототипом) снизить количество слитков с наружными продольными трещинами с 12,5-26,1% до 0-0,4Ъ, с внутренними трещинами в средней части узких и переходных граней с 1,5-3,2% до 0-0,3% и с внутренними трещинами в районе углов с 5,3-6,8% до ОВ.

Как показывают опробования предлагаемого слитка,его применение позволяет повысить выход годного на

2,2-2,9%.

854561 с немо о о и.н м мо аЪ, ° С Ъ I аЪ 44Ъ

% Ь В М М ъ

О О О О Ю О 10 аА СЧ с4 СЧ

I 1 ое х ао

1O! О! ИН нхх! ио! оаэи м аехе

ЕасЪЦОИZ и

ФФФЙМ ех

ывхI III5а а5

40 4СЪ с

СЧ 4СЪ

° Ф 1

РЪ

СО

CD о

Х !4

Ф Da а х ео ххК сч 4СЪ Ch СЧ CV

М Ю % М \

О О О О О О О О с"Ъ с-4 3 Я

МР Ф а !:о ох x )ec ахнахх г4 %-4 4Ч CD СО aA M О\

Ъ % М % с с

О О О О РЪ О СЧ СЧ г4 О

М

Ц C хне

v!cом3 д 3 p йй

С Ъ 44 Ю а.4 С Ъ 40 0Ъ СЧ г1 аА ч3

% % Ю % с с М с ъ

О О О О О О 4Ч О -4 а-4 О О

5е о

444аХХЙ н с с сЧ 40

° 4

0Ъ аА т aD

Ф 4

00

М аА т4 а

° Ф

CD г4

Ю

° Ф

CD Ф

Ю ао 1у

1 ХФ

Феях ах МCII ов У

О0 с с г4

СЧ т.4

all с ф

4СЪ сЧ M сЧ

О (Ч с

CD сЧ с

1 4II IcI ° ХО!:ОН аА СО с Ъ х

Ю сч

О. аА

Ю т-4

A и

О Ю х

Ю сч

° с с с Ъ О сч

Н О

О 4.4

О Ж

44Ъ Х

4СЪ Ю

РЪ ср

Л О сЧ

° )

НО

О

РЪ х н ю

О

Ф

Х 1 1 х Ф ецc6

Е2Е ХЕ4ООса

И!".ххецхх х ЙО х ФЙО а К н и ае ан ае е сои,!.ойихх.

CD

М

РЪ

4с

М сЧ У

М

%-4

О

%-4 аА

М сч

1 аА

М

° -4

Ю с сЧ

Х 3 1 I I 1

Х ФХЦФ !4Е

ФОсъОа ЕОа

3Da3ХЙХхХс4 охюэ хе х мх ахи аахм нюаеяехеяе оаыиххйихх

Ю

РЪ

1 aA

44

C) % сзЪ

1 аА

° .4 Ю

4СЪ

М () Ю

% с ) Х м

1 I 1 Х

Э Ф 444 Х Х Ф Ф

Иаe Хсъeæ ХЕ

О V III W X X X х е>вх Ф ахи

3 х 5 х х Й "-! >, r

О ъ с"Ъ

I аА ъ °

4.4

М с Ъ

4А

Ю а-4

Ю

М а0

1 аА

Ю сеЪ

Ъ

4 Ъ

I И с

Ф Н

Ф Х

Ф Ф

Н Ф х а

Ц о о1

o* е Ф эа. хн

Ц в ох ж е

Da Ф

g p c4a> оое иЕ хМвЯ

Фаях ххххх х

О

4Ч

М с Ъ О

4Ч н ю о х

Ю

Ф и

О аА .О аА Ж

I Х аА О с Ъ Ю х

О и Ф О.

4С4 с

О с

4СЪ и

1 Х аА О

CA CI х

О й4

° 1 О аА

Ю

44Ъ и

1 Х аА О (Ъ 44е х

CD

4 Ч

Ь

CA О сч

Н О и х х

О и О

ФЮ 4Ч аА ъ с

О ° 4 Ъ О

-4СЪ Ж СЧ

44Ъ О Н О

l aI O

Ъ х

Ой

Ф О аА

М

О аА Ж

1 Х аА О с ) чй

854561

1 и х х к о

М

ФФО

04 йОО

Онхий

9 К оЕнеа

m 0õõ

9 дР ф х

Я х х

СЧ С"Ъ П3

М

СЧ 1О 1Г) 9

K к о ц о

0, И

Х 0, хх1mo акм а

11I aa) О оо3ох

mxsmV

1 н и х к о

РЪ

cl

C) 3

4 ъ

1Ц ео х к а о !

110, III I

Х I Я х

Ц

9 1 а! ц и I.е

I 04 и

1 х I m х

I 00 РЪ ъ 3Ь

1 1!Ъ О

5 о к о

I

u e

1 а

Е Ц4 ц о

92959 х н О,х х и

С Ъ

Х I I е ц Ж

01ЭХХЭ

0 нХх ихихе х .е 9 ! О,.

m I.mхWъ4

СЧ

С Ъ

I хе!

МЕЕХХ I

0,х ац! оеоа

@ХИХ4

М (Ч н

1 .1:

CO с3 н охкх!

XXOX I н >ъцЫ1 хао9 l кроа

Ig

Хе

Юехх

0,Х Х Ф

OaaI 0

А

СЧ

С )

НI

Нl

Ю (Ч

1 (б н и гч о

4Ч но

v по (Ч но

Ин! 1

Ф aIj p td

0 хевса

ЕКХХ4

Е4@Õ94Е ао хм аоаxe а0)аНаеде

ИИ>4ИИИХХ о

М -1

3 1 I 1 I п хцм цю исоа еоа

>ХХ4ХХХ

Х 1Ц Э Х 9 рх а х аа х а х и х х 3 и х хех х х

I I

ЮЛХХ944 аа Х в Ф х Х Е

vm»хххх

9 > Х 9 0 Х (б ххалахла

ХЦХХ4Я 4

1 е

5 о х н (Ч с

Н1

I Ф х

0 Н ю х

Щ Ф

Г

I

1 .1

1

1

I

I

1

I

Э х е

5 о х н о о

1-ю и е

1 х к о

М

1 о

9 х

3 о х н о ое

0 0 и н

Щ 9дР

1! ф х с м К 11 М

Я ККх

Z9OX ай ц

Х о с Чч

C)

° О

Q 4Ь !

1Ъ Ж

1 Х ао

РЪ сй с о о

an

М о

Ю Ф

I Х ао

854561

14

Формула изобретения

Составитель В. Битков

Техред М. Рейвес Корректор С. Корниенко

Редактор Е. Дорошенко

Заказ 6569/14

Тираж 869 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва,Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная,4

Непрерывный восьми:ранный слиток, содержащий широкие грани, вогнутые узкие грани, ширина которых равна

0,5-0,7 расстояния по оси между широкими гранями, и вогнутые переходные грани, каждая иэ которых образует с узкой гранью угол, равный 120-130 о т л и ч а ю щ и и с .я тем, что, с целью Повышения качества слитков, узкие грани выполнены с радиусом кривизны, равным 1,5-3,0 ширины узких граней, .а стрела прогиба переходной грани в 1,5-2,5 раза меньше стрелы прогиба узкой грани.

Источники инфбрмации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 546427, кл. В 22 0 7/00, 1975.

2. Технологическая карта 9НР-77- 15, п/я P-6760 °