RU2376105C2 - Method of continuous casting of blanks - Google Patents
Method of continuous casting of blanks Download PDFInfo
- Publication number
- RU2376105C2 RU2376105C2 RU2007138799/02A RU2007138799A RU2376105C2 RU 2376105 C2 RU2376105 C2 RU 2376105C2 RU 2007138799/02 A RU2007138799/02 A RU 2007138799/02A RU 2007138799 A RU2007138799 A RU 2007138799A RU 2376105 C2 RU2376105 C2 RU 2376105C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- particles
- titanium carbide
- metal
- mold
- titanium
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 title claims description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 33
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 9
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 14
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 5
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 5
- 238000007667 floating Methods 0.000 claims description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 4
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 210000000540 fraction c Anatomy 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 238000004452 microanalysis Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к непрерывному литью заготовок.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to continuous casting.
Известен способ непрерывной разливки, при котором сталь из сталеразливочного ковша заливают в промежуточный ковш, через стакан которого она непрерывно поступает в вертикальный и радиальный кристаллизаторы. Вытягивание заготовки из кристаллизатора осуществляется в помощью затравки [Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев A.M. Общая металлургия. М.: Металлургия, 1979, с.401-403].A known method of continuous casting, in which steel from a steel pouring ladle is poured into an intermediate ladle, through a glass of which it continuously enters the vertical and radial molds. The workpiece is pulled out of the mold using a seed [Voskoboinikov V.G., Kudrin V.A., Yakushev A.M. General metallurgy. M .: Metallurgy, 1979, pp. 40-403].
Недостатками данного способа являются необходимость сталеразливочного и промежуточного ковшей, окисление струи металла воздухом во время разливки, отсутствие возможности регулирования температуры металла в промежуточном ковше, наличие в получаемой заготовке дефектов ликвационно-усадочного характера.The disadvantages of this method are the need for steel-pouring and intermediate ladles, oxidation of the metal stream by air during casting, the inability to control the temperature of the metal in the intermediate ladle, the presence of liquation-shrinkage defects in the resulting workpiece.
В качестве ближайшего аналога выбран способ получения заготовки с упрочнением и вытягиванием формирующейся заготовки из кристаллизатора вверх.As the closest analogue, the method of obtaining a workpiece with hardening and pulling the formed workpiece from the mold up is selected.
Способ представляет собой подачу стали через сифонную литниковую систему в кристаллизатор и присадку тугоплавких частиц в центровую [авт.св. СССР №1526890, кл. В22D 1/10, 1989].The method is the supply of steel through a siphon gating system to the mold and the addition of refractory particles to the center [ed. USSR No. 1526890, class B22D 1/10, 1989].
Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:
- наличие дефектов ликвационно-усадочного характера;- the presence of defects of liquidation-shrink nature;
- выкрашивание упрочняющих частиц из матричного металла вследствие большого угла смачиваемости (более 120°);- chipping of the hardening particles from the matrix metal due to the large angle of wettability (more than 120 °);
- непостоянство механических свойств, вызванных неравномерностью распределения упрочняющих частиц в объеме заготовки.- inconstancy of mechanical properties caused by the uneven distribution of reinforcing particles in the volume of the workpiece.
Технической задачей изобретения является повышение качества получаемой заготовки, предотвращение выкрашивания тугоплавких частиц из матрицы заготовки и устранение дефектов ликвационно-усадочного характера за счет равномерного распределения частиц по объему литой заготовки и регулирования скорости вытяжки заготовки.An object of the invention is to improve the quality of the obtained preform, preventing chipping of refractory particles from the matrix of the preform and eliminating defects of segregation-shrink nature due to the uniform distribution of particles throughout the volume of the cast preform and controlling the speed of drawing the preform.
Указанная задача решается тем, что в способе непрерывного литья заготовок, включающем заливку металлического расплава через сифонную литниковую систему в полость кристаллизатора, подачу в центровую тугоплавких частиц и вытягивание из кристаллизатора заготовки вверх, согласно изобретению вытягивание заготовки из кристаллизатора осуществляют со скоростью 0,028-0,032 м/мин, в качестве тугоплавких частиц используют частицы карбида титана, которые подают в центровую со скоростью, определяемой из соотношения:This problem is solved by the fact that in the continuous casting method of workpieces, including pouring a metal melt through a siphon gating system into the cavity of the mold, feeding refractory particles into the center and pulling the workpiece from the mold up, according to the invention, the workpiece is pulled from the mold at a speed of 0.028-0.032 m / min, titanium carbide particles are used as refractory particles, which are fed to the center with a speed determined from the ratio:
где z - вертикальная координата рассматриваемого объема, м;where z is the vertical coordinate of the considered volume, m;
τ - время существования жидкой фазы, с;τ is the lifetime of the liquid phase, s;
τо - время полного всплывания частицы, с;τ about - the time of full floating of the particle, s;
Н - координата поверхности расплава, м;H is the coordinate of the surface of the melt, m;
СV (z, τ) - объемная доля частиц при τ=0, м3;With V (z, τ) is the volume fraction of particles at τ = 0, m 3 ;
VC - стоксовская скорость установившегося движения частиц;V C is the Stokes velocity of the steady motion of particles;
ρМе - плотность металла, кг/м3;ρ Me - the density of the metal, kg / m 3 ;
ρTiC - плотность карбида титана, кг/м3;ρ TiC is the density of titanium carbide, kg / m 3 ;
ηMe - динамическая вязкость металла, Па·с;η Me is the dynamic viscosity of the metal, Pa · s;
r - радиус частиц карбида титана, м;r is the radius of the particles of titanium carbide, m;
g=9,8 м/с.g = 9.8 m / s.
Данная скорость вытяжки обеспечивает изотропию механических свойств по сечению литой заготовки, устранение дефектов ликвационно-усадочного характера за счет того, что скорость кристаллизации заготовки равна скорости подаваемого металла в центровую.This drawing speed provides an isotropy of mechanical properties over the cross section of the cast billet, eliminating defects of liquidation-shrink nature due to the fact that the crystallization rate of the billet is equal to the speed of the metal fed into the center.
Для обеспечения угла смачиваемости менее 90° перед разливкой в сталеразливочный ковш вводят металлический титан в количестве, равном объемной доле карбида титана.To ensure a wettability angle of less than 90 ° before casting, titanium metal is introduced into the steel pouring ladle in an amount equal to the volume fraction of titanium carbide.
Авторы способа впервые определили, что для получения изотропии механических свойств в литой заготовке необходимо обеспечить оптимальный профиль (вогнутость) фронта кристаллизации, форма которого зависит от скорости вытягивания заготовки, а равномерность распределения тугоплавких частиц карбида титана - от скорости их подачи в центровую. Анализ системы Fe-Ti-C позволил сделать вывод, что для предотвращения выкрашивания частиц из матричного состава необходимо обеспечить угол их смачиваемости менее 90°, что достигается введением металлического титана в расплав перед разливкой.The authors of the method for the first time determined that in order to obtain isotropy of mechanical properties in a cast billet, it is necessary to provide an optimal profile (concavity) of the crystallization front, the shape of which depends on the speed of drawing of the billet, and the uniformity of distribution of refractory titanium carbide particles on the feed rate to the center. Analysis of the Fe-Ti-C system allowed us to conclude that in order to prevent particles from chipping from the matrix composition, it is necessary to provide an angle of wettability of less than 90 °, which is achieved by introducing metallic titanium into the melt before casting.
Сущность заданного способа иллюстрирована чертежами, где на фиг.1 дана схема распределения карбидов по сечению литой заготовки, ×312: а - прототип; б - предложенная технология; на фиг.2 - диаграмма удельной работы износа.The essence of the given method is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a diagram of the distribution of carbides over the cross section of a cast billet, × 312: a - prototype; b - the proposed technology; figure 2 is a diagram of the specific work of wear.
Пример конкретного осуществления способа.An example of a specific implementation of the method.
Получение литой заготовки с повышенной износостойкостью осуществляли способом разливки с вытягиванием формируемой заготовки вверх и введением тугоплавких частиц карбида титана в центровую, плотность которых меньше плотности расплава. Сталь марки У7, выплавленная в индукционной печи, разливалась на модернизированной электрошлаковой установке. Температура стали перед разливкой 1650°С.Obtaining a cast billet with increased wear resistance was carried out by the casting method by pulling the formed billet up and introducing refractory particles of titanium carbide into the center, the density of which is less than the density of the melt. Steel grade U7, smelted in an induction furnace, was cast on a modernized electroslag plant. The temperature of the steel before casting is 1650 ° C.
В качестве твердой фазы использовали карбид титана (TiC) в количестве 0,9 кг. Скорость подачи карбида титана в центровую определяли из соотношения:The solid phase used was titanium carbide (TiC) in an amount of 0.9 kg. The feed rate of titanium carbide in the center was determined from the ratio:
где
Подставив данные в формулу, получим CV (z, τ)=1,14·10-7 м3. Для обеспечения постоянного присутствия рассчитанной объемной доли CV (z, τ)=1,14·10-7 м3 на высоте, соответствующей вертикальной координате z, полученное значение через плотность пересчитываем на массу карбида титана и получаем, что в течение всего времени формирования литой заготовки карбид титана необходимо подавать со скоростью 0,000517 кг/с или 0,031 кг/мин.Substituting the data in the formula, we obtain C V (z, τ) = 1.14 · 10 -7 m 3 . To ensure the constant presence of the calculated volume fraction C V (z, τ) = 1.14 · 10 -7 m 3 at a height corresponding to the vertical coordinate z, the obtained value through density is converted to the mass of titanium carbide and we find that during the entire formation time the cast billet titanium carbide must be fed at a speed of 0.000517 kg / s or 0.031 kg / min.
Для уменьшения угла смачиваемости тугоплавких частиц в ковш перед разливкой присаживали металлический титан в количестве, равном объемной доле карбида титана 0,9 кг. Химический анализ проводился в ковше до введения карбида титана и после введения карбида титана в ковш. Скорость вытяжки заготовки из кристаллизатора составляла 0,03 м/мин. Полученная заготовка имела удовлетворительное качество поверхности, дефекты ликвационно-усадочного характера не обнаружены. Проведенный микроанализ показал, что было обеспечено равномерное распределение тугоплавких частиц по сечению заготовки (фиг.1).To reduce the wettability angle of refractory particles, titanium metal was placed in the bucket before casting in an amount equal to the volume fraction of titanium carbide 0.9 kg. Chemical analysis was performed in the bucket before titanium carbide was introduced and after titanium carbide was introduced into the bucket. The speed of drawing the blank from the mold was 0.03 m / min. The obtained billet had a satisfactory surface quality; defects of liquidation-shrink nature were not detected. A microanalysis showed that a uniform distribution of refractory particles over the cross section of the workpiece was ensured (Fig. 1).
Литая заготовка была подвергнута деформации на кв. 40 мм. Из деформированного металла были вырезаны образцы и подвергнуты испытанию на механические свойства в состоянии поставки. Режимы термической обработки: закалка - температура 800-820°С, охлаждающая среда - вода; отпуск - температура 300-320°С, выдержка при температуре отпуска 2 часа и последующее охлаждение на воздухе. Результаты измерения износостойкости свидетельствуют о том, что введение твердофазных частиц приводит к увеличению износостойкости на 14% по сравнению со сталью (фиг.2).Cast billet was subjected to deformation on the square. 40 mm. Samples were cut from the deformed metal and subjected to mechanical testing in the delivery state. Heat treatment modes: quenching - temperature 800-820 ° С, cooling medium - water; tempering - temperature 300-320 ° С, holding at tempering temperature for 2 hours and subsequent cooling in air. The results of measuring wear resistance indicate that the introduction of solid-phase particles leads to an increase in wear resistance by 14% compared with steel (figure 2).
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить литую заготовку без дефектов ликвационно-усадочного характера и равномерным распределением частиц по сечению заготовки, что обеспечивает изотропию механических свойств. Введение металлического титана в расплав перед разливкой предотвращает выкрашивание упрочняющих частиц карбида титана из матрицы в процессе работы изделия в условиях высокого абразивного износа.Thus, the proposed method allows to obtain a cast billet without defects of liquidation-shrink nature and a uniform distribution of particles over the cross section of the billet, which provides isotropy of the mechanical properties. The introduction of metallic titanium into the melt before casting prevents chipping of the strengthening particles of titanium carbide from the matrix during the operation of the product under conditions of high abrasive wear.
Промышленная применимость - получение литой заготовки для изготовления деталей, работающих в условиях высокого абразивного износа (шестерни, прокатные валки, трубная заготовка и т.д.).Industrial applicability - obtaining cast billets for the manufacture of parts operating under conditions of high abrasive wear (gears, rolling rolls, tube billet, etc.).
Claims (2)
где: z - вертикальная координата рассматриваемого объема, м,
τ и τо - текущее время и время полного всплывания частицы, с,
Н - координата поверхности расплава, м,
Co v - средняя величина объемной доли частиц при τ=0,
CV(z, τ) - плотности распределения объемной доли частиц,
VC - стоксовская скорость установившегося движения частиц,
ρме - плотность металла, кг/м3,
ρTiC - плотность карбида титана, кг/м3,
ηMe - динамическая вязкость металла, Па·с,
r - радиус частиц карбида титана, м,
g=9,8 м/с.1. A method of continuous casting of billets, including pouring the metal melt through a siphon gating system into the cavity of the mold, feeding refractory particles to the center and pulling the billet from the mold up, characterized in that the billet is pulled from the mold at a speed of 0.028-0.032 m / min, as refractory particles use particles of titanium carbide, which are fed into the center with a speed determined from the ratio:
where: z is the vertical coordinate of the considered volume, m,
τ and τ about - the current time and the time of full floating of the particle, s,
H is the coordinate of the surface of the melt, m,
C o v - the average volumetric fraction of particles at τ = 0,
C V (z, τ) is the distribution density of the volume fraction of particles,
V C is the Stokes velocity of the steady motion of particles,
ρ me - the density of the metal, kg / m 3 ,
ρ TiC is the density of titanium carbide, kg / m 3 ,
η Me is the dynamic viscosity of the metal, Pa · s,
r is the radius of the particles of titanium carbide, m,
g = 9.8 m / s.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007138799/02A RU2376105C2 (en) | 2007-10-18 | 2007-10-18 | Method of continuous casting of blanks |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007138799/02A RU2376105C2 (en) | 2007-10-18 | 2007-10-18 | Method of continuous casting of blanks |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007138799A RU2007138799A (en) | 2009-04-27 |
| RU2376105C2 true RU2376105C2 (en) | 2009-12-20 |
Family
ID=41018486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007138799/02A RU2376105C2 (en) | 2007-10-18 | 2007-10-18 | Method of continuous casting of blanks |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2376105C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2628225C2 (en) * | 2015-12-23 | 2017-08-17 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" | Production method of tube billet by continuous casting with billet extracting upward from casting mould |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1526890A1 (en) * | 1987-04-23 | 1989-12-07 | Златоустовский металлургический завод | Method of continuous casting of blanks |
| RU2080206C1 (en) * | 1995-05-06 | 1997-05-27 | Челябинский государственный технический университет | Method of production of ingots |
-
2007
- 2007-10-18 RU RU2007138799/02A patent/RU2376105C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1526890A1 (en) * | 1987-04-23 | 1989-12-07 | Златоустовский металлургический завод | Method of continuous casting of blanks |
| RU2080206C1 (en) * | 1995-05-06 | 1997-05-27 | Челябинский государственный технический университет | Method of production of ingots |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2628225C2 (en) * | 2015-12-23 | 2017-08-17 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" | Production method of tube billet by continuous casting with billet extracting upward from casting mould |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007138799A (en) | 2009-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103451583B (en) | Method for producing section bar for airplane wing stringer | |
| US20170021414A1 (en) | Ultrasonic grain refining | |
| CN102343424B (en) | Horizontal continuous casting device and method for high-conductivity and high-strength copper alloy round bar | |
| Dolata et al. | Aspects of fabrication aluminium matrix heterophase composites by suspension method | |
| CN1102469C (en) | Continuous casting equipment and method for composite roller | |
| WO2011127785A1 (en) | Casting device and method with solid-liquid phase area temperature as mold temperature | |
| Wang et al. | Detection of non-metallic inclusions in centrifugal continuous casting steel billets | |
| JPH01170550A (en) | Mold for continuously casting steel | |
| CN108213383B (en) | Semi-solid slurry preparation method and device | |
| CN100479948C (en) | Low-plasticity metallic hollow profile continuous casing and forming device | |
| RU2376105C2 (en) | Method of continuous casting of blanks | |
| CN115488308A (en) | A method for controlling the surface quality of continuous casting slab | |
| CN109047685A (en) | A method of preparing steel ingot | |
| US20240278315A1 (en) | Method of producing large thin-walled sand castings of high internal integrity | |
| CN102873291B (en) | Device and method for semi-solid semi-continuous casting of electromagnetic current vibration magnesium alloy | |
| Biswas et al. | A Review on the Development of Processing Techniques for the Production and Casting of Al-Alloy and Metal Matrix Composite Material | |
| CN104439196B (en) | The technique of consumable shear flow method thinning solidification structure and device thereof | |
| Thomas | Continuous casting (metallurgy) | |
| RU2335377C1 (en) | Method of precise ingots production in ceramic moulds with pressurised crystallisation | |
| CN102218511A (en) | Device and method for preparing semisolid alloy slurry | |
| CN106563780A (en) | A method for continuous casting of medium-high carbon medium-high alloy tool steel blooms | |
| RU2557854C1 (en) | "barrel" type cast production | |
| RU2498878C1 (en) | Method of making profiled iron from scrap metal and device to this end | |
| RU2727369C1 (en) | Method for unidirectional and accelerated hardening of large-size thick-walled centrifugal cast steel workpieces | |
| RU2541267C2 (en) | Method and device for casting in mould |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121019 |