Файл: Сергеев, А. Б. Вакуумный дуговой переплав конструкционной стали.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.10.2024

Просмотров: 83

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

прерывном разливкой в водоохлаж даем ы й

кри сталли за­

тор, предлож ено в работе [5 ].

 

П р и

непрерывной разливке

(26)

где

Я = * ' £ > > „ ,

скорость наполнения кристаллизатора. Э т а ск о ­

рость при В Д П прям о пропорциональна силе тока и о б ­

ратно пропорциональна ЬН^ ,

Ы,

 

 

 

=поэтому

 

 

(27

где k — постоянный коэф фициент.

 

 

 

В се

 

эти

ф о р м у ­

 

 

 

 

 

 

 

лы , полученны е на

 

 

 

 

 

 

 

ограниченном

эксп е ­

 

 

 

 

 

 

 

рим ентальном

м ате­

 

 

 

 

 

 

 

риале,

 

м огут

 

сл у ­

 

 

 

 

 

 

 

ж ить лиш ь для

при­

 

 

 

 

 

 

 

ближ енной

 

оценки

 

 

 

 

 

 

 

глубины

ванны .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р ассм от р и м

неко­

 

 

 

 

 

 

 

торые

 

результаты

 

 

 

 

 

 

 

наш и х

 

и ссл ед ова ­

 

 

 

 

 

 

 

ний,

проводивш их­

 

 

 

 

 

 

 

ся в кри сталли зато ­

 

 

 

 

 

 

 

р ах диам етром от

 

 

 

 

 

 

 

200 до

 

460

м м .

Н а ­

 

 

 

 

 

 

 

ряду с влиянием д и ­

 

 

 

 

 

 

 

ам етра

 

слитка

 

и си ­

 

 

 

 

 

 

 

лы

тока

и зучалась

 

 

 

 

 

 

 

т а к ж е

роль

ди н ам и ­

 

 

 

 

 

 

 

ческого

 

состояния

Р и с . 35.

В л и я н и е д и а м е т р а с л и т к а ,

э л е к т ­

ж и дкой

ванны ,

уп ­

равление

 

которым

р и ч е ск о го

и м а гн и т н о го р е ж и м а

н а ф о р м у

осущ ествл ял ось

с

ж и д к о й в ан н ы (ш т р и х о в о й л и н и е й п о к а з а ­

а

 

к он т ур ы в ан н ы в

у с л о в и я х в р а щ е н и я ):

ны

пом ощ ью

м агнитно­

 

б

 

 

д и а м е т р о м

320

м м ;

 

— к р и с т а л л и з а т о р

го

п о л я ,со з д а в а е м о ­

 

 

— к р и с т а л л и з а т о р

д и а м е т р о м

400

м м .

го

соленоидом .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ф о р м у

ванны ф и ­

 

добавкам и сернистого

ж ел еза

ксировали ,

 

как

правило ,

 

с последую щ им снятием серного отпечатка с продольного

р азр еза

сли тка. И н огда

одновременно вводили в слиток

кусочки

ф ерр овольф р ам а , приближ енно отм ечаю щ ие

грани цу ликвидус.

ж и д кая ванна представляет со ­

П р и

м алой силе тока

91

бой

п араболои д вращ ения , близкий по ф орм е к ш ар о в о ­

му сегменту. П ри повышенной силе тока

в ж и дкой ванне

м ож но выделить три зоны — усеченный

п ар аб о л о и д

в р а ­

щения в верхней части, цилиндр и затем

конус в ниж ней

(рис. 35, 36). С увеличением силы тока растет общ ая гл у ­

бина ванны и высота цилиндрической части .

 

В

больш инстве случаев для ж и дки х

ванн хар актер н о

одно

и то ж е

явление:

в верхней

части контура ванны

наблю дается

перегиб —

меняется

зн ак

кривизны .

Э т о ,

по-видим ом у, связано с резким зам едлением теплоотвода в результате усадки корочки слитка и наруш ения ее кон ­ такта со стенкой кристаллизатора [3 6 ]. П о полож ению точки перегиба м ож но судить о высоте контактирую щ его

пояска

Ііп,

которая

зависит

преж де

всего

от

ди ам етра

слитка и силы тока:

 

260

260

320

320

320

D K . мм . . • . .

260

/

к А . . . . . .

4 , 0

5 , 0

6 , 0

4 , 5

6 , 5

8

Лп, мм . . . . .

35

45

55

35

45

55

Следует отметить, что именно в этой зоне ванны ,

со ­

ответствую щ ей по высоте контактирую щ ем у пояску,

н а ­

блю дается наиболее бы строе

сниж ение тем пературы

по

мере заглубления терм опары .

Э то

м ож но

рассм атри вать

как

результат интенсивного отвода

тепла

к кр и стал л и за ­

тору

за счет теплопередачи соприкосновением . У вел и че ­

ние высоты пояска с ростом силы тока способствует, повпдпм ом у, снятию избыточного перегрева п ведет к том у,

что, как было показано

ранее, тем пература ж и дкого

м е­

талла

ниж е пояска

при

разны х

р еж и м ах

переплава

о к а ­

зы вается

примерно

одинаковой .

В

то ж е время

нуж но

иметь

в

виду,

что

 

указанны е

результаты

относятся

к плавке при сравнительно невысокойсиле тока

(линей­

ная плотность,

как

правило, < 2 0 0

А / см ). Е сть

осн ов а ­

ния полагать, что при

больш ей силе тока

зона повы ш ен ­

ного перегрева

м ож ет

распространяться

и до

более

гл у ­

боких горизонтов ванны .

 

 

 

 

 

 

 

 

Результаты отдельны х опытов по ф иксации ванны

представлены в табл .

 

20.

В

этих опы тах либо м еняли си ­

л у тока в одном и

том

ж е

кри сталлизаторе

диам етром

320 м м , либо ,

переходя от одного кри сталли затора к д р у ­

гому,

меняли

си лу тока таким обр азом , чтобы линейная

плотность

тока

I/DK

о ст ав ал ась

постоянной.

В и д н о ,

что

в последнем

сл учае

обеспечи вается

в определенны х

п р е­

д ел ах подобие ф ормы

ж и дки х ванн

в кр и сталл и затор ах

разного сечения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р и с 36. С е р н ы е о т п е ч а т к и

с

п р о д о л ь н ы х р а з р е з о в сл и т к о в

В Д П ст а л и

■ IG X H 2 C M A д и а м е т р о м 320

м м

( ж и д к а я в а н н а з а ф и к с и р о в а н а

д о б а в к а м и

с е р н и ст о го ж е л е з а , в е р х н я я тр е ть к а ж д о г о с л и т к а н а п л а в л я л а с ь с в р а ­ щ ен и ем в а н н ы ):

а

— 4,6 к А :

б

— 6,5 к А ;

в

— 8,0 к А

 

 

 

Т а б л и ц а 20

Влияние тока и диаметра кристаллизатора на глубину жидкой ванны

С т а л ь

Д и а м е т р

С и л а

к р и с т а л ­

 

л и з а т о р а ,

т о к а , А

 

мм

 

Л и н ей н ая

С к о р о ст ь Г л у б и н а

'4 0

 

п л о тн о сть

п л а в л е ­

Н, мм

 

„

тока / / D |(.

панны

 

А / с м

н ия , г / с

 

 

 

12Х2Н4А

320

4600

144

35,0

115

0,36

 

6500

203

60,8

275

0,86

 

 

8000

250

82,0

410

1,28

ЗОХЗСНМФВ

200

3500

175

25,4

80

0,40

 

320

5600

175

45,3

140

0,44

 

400

7000

175

70,8

200

0,50

 

Влияние силыТ

а б л и ц а

21

на

З ам етн ое

и

влияние

и

тока

 

ванны на ее глубину

 

ф ор м у

глубину

 

динамического состояния жидкой

ж идкой ванны о к азал о

пЛлионт нейонстаяь

Спклоарволсте ­ь

Г л у б и н а

 

вращ ение ж и дкого

м е­

 

тал л а .

Э то

устан о вл е ­

т о к а , А / с м

ния,

г /с

ван н ы , мм

 

но

при

многократной

 

 

 

 

 

127

 

ф иксации ванны в сл и ­

 

165

43

 

103

 

тк ах ,

н ап л ав лявш и хся

 

200

53

 

230

 

на 2/ з высоты без

в р а ­

 

 

 

 

щ ения,

 

после

 

чего

 

 

 

 

 

187

 

вклю чался соленоид и

 

250

80

 

386

 

в

зоне

плавления

соз-

 

 

 

 

 

266

 

д авал о сь

магнитное по ­

 

 

 

 

 

 

 

ле напряж енностью по ­

н ы е ,П рпио лмуеч ечнан ын еи е б. ез В в рчаищслеин тиеял е —в а нднаын ,­

рядка

15— 2 0 Э .

В

р е­

зультате

движ ения ж и ­

в з н а м е н а т е л е — с

в р а щ е н и е м .

С т а л ь

дкого

м еталл а,

 

как

320

м м .

к р и с т а л л и з а т о р

д и а м е т р о м

правило ,

исчезали

пе­

4 0 Х Н 2 С М А ,

регибы

 

на

 

контуре

 

 

 

 

 

 

 

ванны ,

а при повы ш ен ­

 

 

 

 

 

 

 

ной силе тока

—

и ци ­

линдри ческая ее часть. Ван н а приобретала ф орм у

конуса

(рис. 3 6). Глуби н а ванны в

результате

вращ ения

во всех

сл у ч ая х ум еньш илась,

хотя

скорость

плавления

о ставал ась неизменной (табл .

21).

Эти данны е

со гл а су ­

ю тся с описанны м ранее сниж ением

температуры

ж и д к о ­

го м еталла при вклю чении соленоида.

 

 

М ы сознательно не

предпринимаем

попыток обоб ­

щить данны е по глубине

ж идкой ванны

и предлож ить

читателю новую эм пирическую ф орм улу для ее опред е­

ления.

П р и

этом

мы

исходим

из того,

что глубина в а н ­

ны м ож ет

лиш ь

качественно

характеризовать изм еняю ­

щ иеся

услови я

наплавления

слитка.

Количественной

мерой этих условий могла бы

явиться

площ адь

п овер х­

ности ф ронта затвердевания,

но и

она связан а

со ск о ­

ростью

плавления

неоднозначно,

поскольку

разны е

участки этой поверхности неравноценны по скорости затвердеван и я. Е сл и д а ж е пренебречь этим обстоятель­ ством , то все равно нельзя ож идать получения простой

зави сим ости глубины

ванны от

скорости

плавления,

поскольку н абл ю даем ое

изменение

геометрии ванны

влечет за собой

изменение хар актер а

связи

м еж д у пло ­

щ адью ф ронта 5

и глубиной

Н.

 

 

равен

R,

то в слу-

Т а к , если ради ус кристаллизатора

 

чае ш арового сегмента

= п ^ Ч П

 

 

 

(28)

 

5

 

 

 

а в сл учае конуса

nR У R 2

+

Я 2 .

 

 

 

(29)

Э т о означаетң

5 -

для

 

 

 

 

 

, что

мелкой ванны

относительная

глубина — связан а с

площ адью

фронта

приближ енны м

соотнош ением

в то врем я как для глубокой это соотнош ение прини­ м ает вид

где

S o= jiR 2

 

 

 

 

£

 

— площ адь сечения к р и ст а л л и за т о р а ;--------

отнош ение, представляю щ ее собой

кратность

увели че­

ния

площ ад и

 

ф ронта затвердевания в результате

о б р а ­

зования ж и дкой ванны .

 

 

виду

О пи сан н ы е

соотнош ения целесообразно иметь в

при

анали зе

 

эксперим ентальны х

дан н ы х. С л ож н ость

общ ей картины изменения формы

и глубины

ванны не

95

исклю чает, по-віідіім ом у,

значительны х

упрощ ени и , ко ­

торы е, становятся возм ож ны м и,

если

р ассм атр и ваю тся

геометрически подобны е

ванны , н абл ю даем ы е

либо

только при м алой , либо

при относительно

вы сокой

ск о ­

рости плавления.

 

 

 

 

 

 

ЛИНЕЙНАЯ СКОРОСТЬ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ

 

Ф орм а и глубина

ж идкой

ванны

хар актер и зую т

лиш ь геометрию фронта

кристаллизации ,

одн ако

они

ие со д ер ж ат прямой

информации

о кинетике перехода

Р и с . 37. С х е м а г р а ф и ч е с к о го о п ­

Р и с .

38. С х е м а т и ч е с к о е

и з о б р а ж е ­

р е д е л е н и я л и н ей н ой

ск о р о ст и

ние

в з а и м о св я з и

м е ж д у

к р и в и зн о й

B C -w „)

Л В —

к о н т у р а ж и д к о й в ан н ы и х а р а к т е ­

з а т в е р д е в а н и я

(при

ром

и зм е н ен и я

л и н ей н о й

ск о р о ст и

 

 

 

 

п о с е ч е н и ю с л и т к а

м еталла

в

твердое состояние. В больш ей степени этом у

требованию

отвечает другой косвенно связанны й с ф о р ­

мой

ванны

парам етр — линейная скорость затвер д ев а ­

ния.

Э то

скорость

перемещ ения

фронта кристаллизации

(границы

р азд ел а

ж идкой фазы

и двухф азн ой области )

в перпендикулярном ему направлении ; при ориентиро­ ванном росте она совп адает со средней скоростью про ­

дви ж ен и я верш ин

главны х осей

дендритов. В постепен ­

но н ап л ав ляем ом

слитке

создаю тся услови я , благопри ­

ятствую щ и е исследованию

этого п ар ам етр а . Д остаточн о

тем или

иным способом заф икси ровать ж и дкую

ванну

и, зн ая

скорость

наполнения

кри сталли затора,

м ож но

вы числить линейную скорость для лю бой точки сечения

сл и тка .

Единственное

требование,

которое

при

этом

д о л ж н о

вы полняться , —

стационарность

процесса

п л а в ­

ления и затвердеван и я . О пределять

скорость удобнее

всего граф ически (рис. 37).

ванны

м ож но

с у ­

П о

хар ак т ер у кривизны контура

дить о

тенденции изменения линейной

скорости по

се-

96

Смотрите также файлы