способ получения биметаллической полосы

Формула изобретения

Способ получения биметаллической полосы, включающий подачу в кристаллизатор полосы основного металла в твердом состоянии, подачу в кристаллизатор жидкого металла плакирующего слоя и его соединение с полосой основного металла, вытягивание биметаллической полосы и ее обжатие, отличающийся тем, что соединение плакирующего слоя с полосой основного металла осуществляют на выходе из кристаллизатора при сближении кристаллизующейся корочки плакирующего слоя с полосами основного металла, одновременном обжатии и вытягивании биметаллической полосы подвижными профилированными стенками разъемного кристаллизатора, при этом вытягивание биметаллической полосы из разъемного кристаллизатора осуществляют со скоростью

v = K²H/²,

где K коэффициент кристаллизации;

H высота расплава плакирующего металла в кристаллизаторе;

толщина корочки плакирующего слоя на выходе из кристаллизатора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывному литью металла.

Задачей настоящего изобретения является улучшение качества биметаллической полосы. Наиболее близким по технической сущности к предполагаемому изобретению, выбранному за прототип, является способ получения биметаллической полосы, включающий подачу в кристаллизатор полосы основного металла в твердом состоянии, подачу в кристаллизатop жидкого металла плакирующего слоя и его соединение с полосой основного металла, вытягивание из кристаллизатора биметаллической полосы и ее обжатие, при этом деформации подвергают плакирующий металл вместе с полосой основного металла (Э. Германн. Непрерывное литье. М. Гостехиздат, 1961, с. 344, рис. 974 [3]).

Однако данный способ не позволяет получить биметаллическую полосу хорошего качества с высокой производительностью. Это связано с тем, что для того, чтобы подать жидкий металл плакирующего слоя в кристаллизатор, зазор между вытягиваемой полосой основного металла в твердом состоянии и стенками кристаллизатора должен быть достаточно большим. При этом необходимо обеспечить кристаллизацию достаточно толстого слоя жидкого металла, что потребует уменьшения скорости непрерывного литья, т.е. снижения производительности.

Для повышения производительности способа, т.е. снижения времени кристаллизации жидкого металла плакирующего слоя, необходимо уменьшить зазор между полосой основного металла и стенками кристаллизатора, что затруднит подачу жидкого металла плакирующего слоя в кристаллизатор и может привести к разнотолщинности плакирующего слоя и, как следствие, к снижению качества биметаллической полосы. В связи с тем, что биметаллическая полоса перемещается, а кристаллизатор неподвижный, то между стенками кристаллизатора и биметаллической полосой имеет место рассогласование скоростей, что приводит к износу стенок кристаллизатора, задирам на поверхности плакирующего слоя, т.е. ухудшению качества биметаллической полосы.

Целью изобретения является повышение качества биметалла за счет улучшения его поверхности, структуры металла плакирующего слоя и сцепления слоев, а также повышение производительности.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения биметаллической полосы, включающем подачу в кристаллизатор полосы основного металла в твердом состоянии, подачу в кристаллизатор жидкого металла плакирующего слоя и его соединение с полосой основного металла, вытягивание биметаллической полосы и ее обжатие, сближение кристаллизующейся корочки плакирующего слоя с полосой основного металла до их контакта и обжатие биметаллического слитка с одновременным его перемещением по направлению литья осуществляют подвижными профилированными стенками разъемного кристаллизатора, причем вытягивание биметаллической полосы из неразъемного кристаллизатора проводят со скоростью

v = K² H/²,

где К коэффициент кристаллизации;

Н высота расплава плакирующего металла в неразъемном кристаллизаторе;

толщина корочки плакирующего слоя при выходе из неразъемного кристаллизатора.

В связи с тем, что сближение кристаллизующейся корочки плакирующего слоя с полосой основного металла осуществляют подвижными профилированными стенками разъемного кристаллизатора, то зазор между стенками кристаллизатора и полосой может быть достаточно большим, чтобы обеспечить надежную подачу в кристаллизатор жидкого металла плакирующего слоя, что позволит получить корочку плакирующего металла одинаковой толщины, т.е. улучшить качество поверхности биметаллической полосы. С другой стороны для того, чтобы получить достаточно тонкий плакировочный слой, потребуется сравнительно небольшое время для кристаллизации, т.e. имеется возможность увеличить скорость вытягивания биметаллической полосы и, соответственно, повысить производительность. Сближение корочки плакирующего слоя с полосой основного металла и обжатие биметаллического слитка осуществляют подвижными профилированными стенками разъемного кристаллизатора, средняя скорость которых равна скорости вытягивания биметаллической полосы, т.е. практически отсутствует рассогласование скоростей корочки плакирующего металла и полосы основного металла, что обеспечивает хороший контакт плакирующего слоя с полосой, а обжатие биметаллического слитка профилированными стенками разъемного кристаллизатора, т. е. ковка бойками обеспечивает надежное сваривание слоев и получение мелкозернистой однородной структуры металла плакирующего слоя, т.е. улучшение качества биметалла. В отличие от прототипа, где биметаллическую полосу подвергают обжатию после выхода из кристаллизатора, в предлагаемом способе обжатие биметаллической полосы осуществляют в кристаллизаторе, при этом полоса не охлаждается на воздухе, т.е. деформация осуществляется в узком температурном интервале, что исключает продольную разнотолщинность плакирующего слоя и тем самым повышает качество биметалла. Кроме того, отсутствие рассогласования скоростей подвижных стенок кристаллизатора и плакирующего слоя снижает износ стенок кристаллизатора и исключает образование задиров на поверхности биметаллической полосы, тем самым улучшает ее качество.

Найдем соотношение между скоростью вытягивания биметаллической полосы V и толщиной корочки s металла плакирующего слоя.

Толщина корочки

(1)

где K коэффициент кристаллизации, м/мин^1/2;

время кристаллизации, мин

t = H/v, (2)

где H высота расплава металла в кристаллизаторе, м.

В результате из (1) с учетом (2) получим:

(3)

Отсюда

v = K² H/².

Данное соотношение позволяет в зависимости от заданной толщины корочки плакирующего слоя определять скорость вытягивания полосы.

На фиг.1 изображено устройство для получения биметаллического слитка; на фиг. 2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг.1.

Реализация заявляемого способа осуществляется с помощью устройства непрерывного литья заготовок. Устройство включает водоохлаждаемый кристаллизатор 1, который имеет постоянный контакт с бойками 2 и 3, наклонные поверхности которых являются продолжением полости кристаллизатора 1. Бойки 2 и 3 крепятся соответственно на суппортах 4 и 5. Каждый суппорт установлен на двух эксцентриковых валах: четвертый на валах 6 и 7, пятый на валах 8 и 9. Эксцентриковые валы 6, 7, 8 и 9 являются приводными, причем валы 6 и 7 имеют вращение против часовой стрелки, а валы 8 и 9 вращаются по часовой стрелке.

Рабочие поверхности бойков 2 и 3 в совокупности с боковыми стенками 17, 18, которые крепятся к торцевой поверхности кристаллизатора 1, образуют разъемный кристаллизатор, полость которого в нижнем рабочем положении бойков является продолжением полости кристаллизатора 1.

Устройство имеет подающий механизм 11.

Вытягивание биметаллической полосы 16 из кристаллизатора 1 осуществляется с помощью тянущих роликов 12.

Сущность способа получения биметаллической полосы заключается в следующем (фиг.1-4).

Жидкий металл плакирующего слоя 13 заливается в водоохлаждаемый кристаллизатор 1, совершающий возвратно-поступательные вертикальные перемещения с частотой, равной угловой скорости эксцентриковых валов. Одновременно с помощью подающего механизма 11 и тянущих роликов 12 через кристаллизатор 1 пропускают с заданной скоростью полосу 10 в твердом состоянии, которая является средним слоем биметаллической полосы 16. За счет отвода тепла стенками кристаллизатора 1 образуется замкнутая оболочка 14 металла плакирующего слоя. Затем оболочка 14 с жидкой фазой 13 и основной полосой 10 поступают в бойки 2 и 3 разъемного кристаллизатора. Бойки 2 и 3 одновременно с деформацией оболочки 14 с жидкой фазой 13 продвигают ее по направлению непрерывного литья. По мере прохождения оболочки 14 с жидкой фазой 13 через рабочие поверхности бойков 2 и 3 происходит сближение стенок оболочки 14 и приближение их к полосе 10, при этом происходит вытеснение жидкого металла 13, т.е. интенсивное перемешивание жидкого металла плакирующего слоя. Затем происходит смыкание стенок оболочки 14 с полосой 10 и обжатие биметаллической полосы, что обеспечивает надежное сваривание ее слоев. Калибрующие участки рабочих бойков 15 обеспечивают получение точных размеров биметаллической полосы и тем самым точную толщину плакирующего слоя, а также хорошее качество поверхности биметаллической полосы. Расстояние между внутренними поверхностями боковых стенок 17 и 18 определяет ширину биметаллической полосы.

Пример. В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор 1 подают жидкий металл 13 в виде стали марки 12Х18Н10Т, а через кристаллизатор пропускают полосу из стали 10 в твердом состоянии сечением 50 х 1200 мм. Из кристаллизатора со скоростью 4 м/мин вытягивают биметаллическую полосу 16 сечением 60 х 1200 мм, причем толщина плакирующих слоев 5 мм. Высота расплава плакирующего металла в кристаллизаторе 1000 мм. Толщину корочки плакирующего слоя перед обжатием задаем равной 10 мм. Таким образом, скорость вытягивания биметаллического слитка равна



Для того, чтобы получить толщину плакирующего слоя равной 5 мм, на участке обжатия корочку металла плакирующего слоя следует обжать на 5 мм, т. е. степень деформации равна 50% Такая степень деформации приводит к получению однородной мелкозернистой структуры металла плакирующего слоя.

Предлагаемый способ позволяет получить экономический эффект за счет улучшения качества биметалла (надежное сваривание слоев, мелкозернистая однородная структура металла плакирующего слоя, хорошее качество поверхности биметаллической полосы) и повышения производительности.