| Приоритети: | Чертежи към патент България 2142861
Изобретението се отнася до метод за непрекъснато леене на перитектични стомани.
Най-близък по техническа същност и постигнат ефект е методът за непрекъснато леене на перитектични стомани за производство на тънки плочи, при който леенето се извършва в охладена форма, направена конична поне в едно сечение (виж заявка DE N 3427756, клас B 22 D 11/04, 28.03.85).
При охлаждане под 1493°С има непрекъсната трансформация на делта фазата в гама фаза, докато само гама фазата присъства при Т1.
На фиг. 1 показва горния ляв ъгъл на диаграмата желязо-въглерод, на която се основават горните методи на втвърдяване.
Следователно, в температурния диапазон между 1493 o C и T 1 делта фазата, превръщайки се в гама фаза, претърпява промяна на решетката от тялоцентрирана (CCC) към гранецентрирана кубична (CFC). Такава подмяна на решетката води до термично свиване, различно от термичното свиване на останалия твърд разтвор (гама фаза). Различното свиване води до силна склонност към неравности и повърхностни неравности и вдлъбнатини.
Податливостта на пукнатини е металургичен резултат от факта, че тези стомани имат силна тенденция да образуват вдлъбнатини и следователно са склонни да имат първивтвърдяване с несъвършени, неравномерни аустенитни зърна и последващо намаляване на пластичността и пластичността в горещо състояние.
Всички тези проблеми от металургичен характер досега възпрепятстваха непрекъснатото леене на перитектични стомани и принудиха производителите да избягват типичния диапазон на тези стомани (0,10 до 0,15%) и да се опитват да получат подобни механични свойства чрез регулиране на процента в състава на други компоненти, като манган, силиций и др.
Статията „Gallatin Steels, следвайте пътя на тънките плочи“ в Търговския журнал на Iron and Steel International от 1994 г. на страница 55 и следващите ясно заявява, че никой все още не е успял да лее непрекъснато перитектични стомани, а таблицата на страница 57 също показва пълното отсъствие на този тип стомана.
Това показва, че специалистите от дълго време се опитват да намерят метод, подходящ за непрекъснато леене, главно под формата на тънки сляби, перитектични стомани, но засега без успех.
Изобретателите на настоящото изобретение са били загрижени за известно време с проблема за получаване на метод за леене, свързан главно с перитектични стомани, са разработили и тествали много изобретения и идеи от технологичен и металургичен характер, които са в състояние да предотвратят повреди и проблеми, срещани при леенето на такива стомани, и в тази връзка те са разработили, тествали и завършили настоящото изобретение.
Целта на изобретението е да осигури метод за непрекъснато леене на перитектични стомани, който позволява да се намали до елиминиране включването на повърхностни неравности, вдлъбнатини и дефекти, както и да се намали чувствителността към пукнатини. Всички тези дефекти са типичнидефекти, открити по време на леенето на такива стомани.
Изобретението от металургичен характер се отнася до състава на перитектични стомани.
Методът съгласно изобретението намира приложение в областта на производството чрез непрекъснато леене на тънки слябове от специални стомани с високи механични и технологични свойства.
Под тънки плочи се разбират плочи с дебелина под 90 - 95 mm и ширина от 800 - 2500 mm до 3000 mm.
Методът съгласно изобретението осигурява намаляване на всички параметри на дефектите и повърхностните неравности, а също така осигурява по-голяма чувствителност към пукнатини и вдлъбнатини, което досега не позволяваше използването на перитектични стомани в голям обем със задоволителни качествени резултати.
Съгласно изобретението, включването на алуминий (Al) и азот (N) е ограничено, за да се предотврати утаяването на зърна от алуминиев нитрид (Al) по ръба, тъй като алуминиевият нитрид прави перитектичните стомани много чувствителни към пукнатини.
Съгласно изобретението е необходимо също така да се контролира количеството мед и калай в състава, тъй като тези компоненти повишават чувствителността на перитектичните стомани към пукнатини. Горната максимална граница за тези компоненти може да бъде, например, около 0,25% за мед и 0,020% за калай.
След това, съгласно изобретението, е необходимо да се намалят топлинните напрежения, дължащи се на вторичното охлаждане, с други думи, охлаждането, което настъпва, след като плочата е напуснала формата, но все още е в камерата.
Съгласно едно изпълнение на изобретението, това намаление може да бъде постигнато чрез използването на дюзи от смесен тип вода-въздух "меко" охлаждане. Такива водно-въздушни дюзи правят възможноравномерно разпределение в сравнение с известните дюзи за водна стена.
В допълнение, тези дюзи позволяват да се променя количеството използвана вода (и следователно интензивността на охлаждане) в широки граници, като същевременно се поддържа добро разпределение.
На фиг. 2 показва кривата на разпределение на потока l 1 при използване на пулверизиране вода-въздух в сравнение с кривата l разпределение на потока от конвенционални водни дюзи.
Съгласно изобретението при леене на перитектични стомани е необходимо да се упражнява много прецизен и внимателен контрол върху ритъма на вибрациите на леярската форма по време на процеса на леене. Това е необходимо поради високото и неравномерно термично свиване, което е типично за перитектичните стомани и което допринася за образуването на дълбоки и остри повърхностни белези или ивици върху кожата на отлятата плоча поради вибрации, тези белези се наричат още следи от вибрации или трептене.
Термичните напрежения, които възникват в матрицата или формата и във вторичната охладителна камера на машината за непрекъснато леене, както и механичните напрежения, причинени от кривината на отливката надолу по веригата поради последващо изправяне и адхезивно действие, допринасят за отварянето и напукването на следите от трептене.
В резултат на това, за да се ограничи колкото е възможно дълбочината на следите от трептене, е необходимо да се използва къса дължина на хода и висока честота и да се променя честотата, когато скоростта на леене се променя, така че отрицателното време за отстраняване на слитъка да се поддържа по същество постоянно.
Под отрицателно време на излитане се разбира този период от време по време на периода на колебание, в който формата се спуска със скорост, по-голяма от скоростта на леене.плоча. Това отрицателно време за оголване на блока има значителен ефект върху смазването.
Експериментално е установено, че най-доброто отрицателно време за оголване на слитъка при леене на перитектични стомани е в диапазона от 0,04 до 0,07 s, за предпочитане от 0,05 до 0,06 s.
Вибрациите на матрицата трябва да се извършват с висока честота в зависимост от смазочните прахове и когато са включени надлъжни пукнатини или напречни вдлъбнатини, може да е необходимо да се увеличи или намали вискозитета на самите прахове.
Ако консумацията на прахове е повече от 0,20 - 0,25 kg на 1 тон стомана, вискозитетът на праховете трябва да се намали. Ако вместо надлъжни пукнатини има напречни вдлъбнатини и разходът на прах е повече от 0,80 - 0,85 kg на 1 тон стомана, вискозитетът на праховете трябва да се увеличи.
Съгласно изобретението също така е по-добре да се използват смазочни прахове с висока основност, например по-висока от 1,1, за да се ограничи топлинният поток.
Друга възможност, която може да се използва в метода съгласно изобретението, така че да се направят преносите на топлина в началния сегмент на матрицата по-малко внезапни, е използването на покриващ слой, който включва слой с определена дебелина от изолационен материал, като никел, върху повърхността на медните плочи на матрицата. Този покривен слой може да има дебелина, варираща от около 0,8 до 4 mm и може да намалява прогресивно или на етапи от максимална до минимална стойност надолу към дъното на матрицата или може да бъде постоянна по цялата височина на матрицата.
Топлинните напрежения могат също да бъдат намалени чрез използване на умерени температурни разлики.
Температурната разлика се разбира като разликата между температурата на течната стомана, измерена вмеждинна кутия за изливане непосредствено преди и по време на изливането и температурата, при която стоманата започва да се втвърдява.
Съгласно изобретението, най-добрата стойност за тази температурна разлика е температура в диапазона от 0 до 30°С, за предпочитане от 10 до 20°С. плесени.
Например, експериментите показват, че най-добрата скорост на водата за матрица за тънки плочи е в диапазона от около 4,5 до 5,5 m/s в сравнение със стойностите от 5,5 до 6,5 m/s, използвани за леене на неперитектични стомани в същата форма, с други думи, скоростта на водата е с 15 до 30% по-малка, отколкото в случая на неперитектични стомани.
Връщайки се към структурата на отливката, беше установено, че надлъжните повърхностни вдлъбнатини и/или пукнатини, типични за перитектичните стомани, могат да бъдат увеличени от комбинираните сили на огъване и натиск, причинени от надлъжната стеснена форма, дори стесняваща се до известна степен, на матрицата, която обикновено се използва, с други думи, конусността на формата. Твърде много конусност може да доведе до подчертаване на повърхностните несъвършенства. Конусът на леярската камера трябва да бъде с такава стойност или стойност, която ще компенсира свиването на кожата по време на втвърдяването и следователно вече ще осигури контакт между кожата и стените на формата. Конусната форма се определя от сближаването на тесните страни на матрицата от входа към изхода на формата.
Аналитично, конусността на матрицата се разбира като стойност [(l A - l B /(l B x h i ) x 100, в която h i е височината на сегмента на формата, чиято конусност трябва да се определи, l A еефективната входна ширина на сегмент с височина h i, като се вземе предвид полученото разширение, определено от която и да е леярска камера, и l B е изходната ширина на сегмент с височина h i, като се вземе предвид разширението, определено от леярската камера.
Както може да се види от фиг. 4a, 4b и 4c, конусът на формата може да бъде конус в една посока (ФИГ. 4а) или двоен конус (Фиг. 4b), или троен конус (Фиг. 4c) или множество конусности, или може да бъде ограничен до непрекъсната крива, получена чрез интерполиране на последователни сегменти, както е показано на ФИГ. 4в.
Експериментите показват, че при изливане на перитектични стомани е по-изгодно да се използва леярска форма или форма с поне двоен или троен наклон.
Корекцията на образуването на кожата е особено повлияна от началния сегмент на матрицата, който съгласно изобретението трябва да има конусност от 2 до 6% на 1 m и в този случай се дава от [(l 1 -l 3 )/(l 3 x h i )] x 100. Могат също да се определят точни отношения между различни наклони на различни последователни сегменти, ограничени от промени в конусността или наклона на формата.
На изхода на матрицата е по-полезно да се приложи обработка с мека редукция на такива плочи, така че да се намали дебелината на плочата от нейната стойност на изхода на формата и да се намали порьозността на централната част на плочата.
Формата 10 има широки странични стени 11 и тесни странични стени 12, които могат да бъдат направени подвижни, и включва проходна централна леярска камера 14 за въвеждане на изходяща дюза 15. Входното и изходното напречно сечение на формата 10 са обозначени съответно с позиции 16 и 17. С възможност за взаимодействие с монтиран изход 17меки редуцирани ролки 13.
На фиг. 3, референтна цифра 18 обозначава слой от изолационен материал, който, например, съдържа никел и който покрива повърхността на медните плочи, които съставляват формата 10.
В този случай наклонът на първия сегмент на формата съгласно изобретението е ограничен до стойности в диапазона от 2,0 до 6,0% на 1 m.
ИСК
2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че формата е направена с променлива конусност, поне с двойна или тройна конусност.
3. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че формата е направена с променлива конусност, ограничена от непрекъсната крива, получена чрез интерполиране на последователни секции с различни конусности.
4. Методът съгласно всяка една от претенции 1 до 3, характеризиращ се с това, че честотата на трептене на формата се съгласува със скоростта на леене, така че когато скоростта на леене се промени, отрицателното време за отстраняване на блока, дефинирано като времето по време на периода на трептене, при което формата се спуска със скорост, по-голяма от скоростта на леене на плочата, се поддържа постоянно в диапазона от 0,04 - 0,07 s, за предпочитане 0,05 - 0,06 s.
5. Метод съгласно всяка една от претенции 1 до 4, характеризиращ се с това, че се използват смазочни прахове с висока основност, например повече от 1,1.
6. Методът съгласно всяка една от претенциите 1 до 5, характеризиращ се с това, че скоростта на водата при първичното охлаждане се поддържа с 15 до 30% по-ниска от скоростта за неперитектични стомани.
7. Методът съгласно всяка една от претенциите 1 до 6, характеризиращ се с това, че върху вътрешната повърхност на матрицата се прави защитен слой за намаляване на преноса на топлина.
8. Метод съгласно претенция 7, характеризиращ се с това, че защитният слой съдържа никел и има дебелина от 0,8 - 4 mm.
9. Метод съгласно всяка една от претенции 1 до 8, характеризиращ се с това, четемпературната разлика между температурата на течната стомана, измерена непосредствено преди или по време на процеса на леене, и температурата на стоманата в началото на втвърдяването се поддържа в рамките на 8 - 30 o C.
10. Метод съгласно всяка една от претенции 1 до 9, характеризиращ се с това, че титанът се добавя към течния метал в количество от 0,018 - 0,027%.
13. Метод съгласно една от претенциите от 1 до 12, характеризиращ се с това, че вторичното охлаждане се осъществява чрез водно-въздушни дюзи, като същевременно се регулира и контролира процентното съдържание на вода.
14. Метод съгласно всяка една от претенции 1 до 13, характеризиращ се с това, че разходът на смазочни прахове е 0,20 до 0,85 kg на тон стомана.