Способ нагрева слитков в нагревательных колодцах

 

СПОСОБ НАГРЕВА СЛИТКОВ В НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ КОЛОДЦАХ, включающий их посад в рабочую камеру с объемом затвердевшего металла менее 80% и последукядий нагрев до температуры прокатки в два периода, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества нагрева, повышения производительности и снижения расхода топлива перед посадом слитков, рабочую камеру предварительно разогревают до температуры ниже средней температуры поверхности слитков на 50-100с, в первый период нагрева .§ отключают подачу топлива до образова ния в слитках 5-7% незатвердевшего металла, а во второй период нагрева подают максимальную тепповую нагрузку . (Х СП 9 9д 9)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

PEGnvSJlHH (l9) ((() (Я)4 21 D 9 70

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1300

IR0

j noa

-- ЮОО

Ь,Иу

Нв mm яд

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3690473/22-02

:(22) 18,01.84 (46) 23.10.85. Бюл. N 39 (72) Н.С,Рой, IO.Ñ.Áîðáoö, Н.П.Свинолобов, А.Н.Минаев, В.Ф.Корниенко, В.M,Ïîëåùóê, Е.М.Коркина, Ю.С. Аджигитов, В.Ф.Сапов, Ю.И.Васильев, Н.А.Кияшко, Н.И.Глоба, А.И.Близнюк и В.Н.Халюта (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им. Л.И.Брежнева (53) 669.621.783.2(088.8) (56). Заявка Японии Ф 54-40043, кл. С 21 D 9/70, опублик. 1980.

Патент С!Ы Ф 4120642, кл. 432/12, опублик. 1978. (54) (57) СПОСОБ HAI PEBA CJIHTKOB В

НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ КОЛОДЦАХ, включающий их посад в рабочую камеру с обьемом затвердевшего металла менее 80Х и последукяций нагрев до температуры прокатки в два периода, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью улучшения качества нагрева, повышения производительности и снижения расхода топлива перед посадом слитков, рабочую камеру предварительно pasorревают до температуры ниже средней температуры поверхности слитков на о

50-100 С, в первый период нагрева отключают подачу топлива до образования в слитках 5-7Х незатвердевшего металла, а во второй период нагрева подают максимальную тепловую нагрузкуе

I 1186Ü

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано при нагреве слитков с жидкой сердцевиной °

Цель изобретения — улучшение качества нагрева, повышение производи- ° тельности н снижение расхода топлива.

Первый период нагрева слитков должен проводиться беэ подачи топлива с тем, чтобы обеспечить теплоот- 10 вод от слитка к колодцу. Температура колодца в начале первого периода. о нагрева должа быть на 50-100 С ниже средней температуры поверхности слитков. При перепаде ниже 50 С теплоот- 15 дача от слитка к колодцу практически отсутствует, так как минимальные температуры на поверхности слитков о (у донной части) примерно на 50 С ниже средних, поэтому тепловой поток щ направлен к слитку. Это может привести к удлинению процесса кристаллизации. Перепад более 100 С нецелесообразен, так как требует переохлаждения ,как самого колодца, так и насадок . 25 теплообменников. Переохлаждается также и подина, что особенно вредно при жидком шлакоудалении.

Подачу топлива необходимо производить при наличии и слитках -7% неэатвердевшего металла. При подаче топлива с содержанием жидких объемов в слитках менее 5% общая продолжительность их нагрева больше практически возможной, а при подводе 35 тепловой нагрузки при объеме жидкого металла в. слитках больше 7% значительно увеличивается длительность затвердевания слитков. Степень сегрегации ликвирующих элементов в слит- 40 ках возрастает, соответственно качество прокатной продукции падает.

Другими словами при затвердевании

95% объема слитка обеспечивается максимальная производительность колод- 45 цев, а величина тепловой нагрузки уже не влияет на длительность кристаллизационных процессов в слитках.

На фиг. 1-4 — изображены графики, на которых представлены кинетика 50 затвердевания слитка, а также температурная и тепловая диаграммы нагрева..

Кривые 1, 2 и 3 показывают соответственно фаэовые объемы жидкой, 55 двухфазной и твердой зон, изменяющихся при затвердевании металла, кри. вые 4 и 5 соответствуют температурам на поверхности слитка и в нагревательном колодце соответственно, линия 6 на тепловой диаграмме показывает величину тепловой мощности, используемой при нагреве.

При проведении эксперимента осуществляют нагрев и прокатку слитков, а также оценивают качество прокатной продукции по макроструктуре и химаналиэу.

Пример. Опытные нагревы проводят в рекуперативных нагревательных колодцах с одной верхней горелкой. Максимальная мощность колодцев 11,6 МВт. Топливо-коксодоменная смесь калорийностью 1850 ккал/м .

Емкость колодцев: 12 слитков массой

12,5 т каждый.

Посад слитков во всех опытах производят при наличии в них /слитках) менее 80% затвердевшего металла. По известному способу нагрев проводят непосредственно после окончания посада, причем температура в колодце выше температуры поверхности слитков на 70 С и составляет 1120 С. По предлагаемому способу осуществляют выдержку беэ подачи топлива в течение первого периода, а включение газа начинают при наличии в слитках

5-7% неэатвердевшего металла, а температура колодца в начале нагрева ниже температуры поверхности слитков на 50 С и составляет 1000 С. Слитки прокатывают на квадратную заготовку сечением 80"80 мм. С каждого слитка при порезке на мерные длины получается 18-20 штанг. От каждой штанги отбирают пробы на микроскопический и химический анализ.

На фиг. 1 и 2 (сплошные линии) представлены случаи, когда включение топлива производится при наличии в слитках 7 и 5% неэатвердевшего металла соответственно. Температура колодца при посадке в обоих случаях на о

50 С ниже температуры поверхности слитков. В первом случае, когда подача топлива осуществляется при 7% незатвердевшего металла, температура колодца и температура поверхности слитка на мощности холостого хода эа счет выделения скрытой теплоты затвердевания и высокого теплосодержания слитков примерно за ЬО мин поднялась до 1170 и 1200 С соответственно.

После подачи максимальной тепловой нагрузки в течение 20 мин температу666

ttN0

NO

ФЮ

В

- iItN иа.

3 1186 ра колодца поднялась до температуры томления (1300 С), tiа который осущесто вляется выдержка до достижения на поверхности слитков температуры прокатки и до полного затвердевания 5 сердцевины слитков. Общее время нагрева составляет 3 5 ч.

Во втором случае (фиг. 2) длительность работы колодца на холостом хо ду увеличивается до 1 ч 30 мин, так 0 как включение топлива производится при 5% неэатвердевшего металла. За это время температура поверхности слитков, как и в первом случае, поднялась до 1200 С, а температура ко- 15 о лодца на 10 С выше, чем в первом случае, т.е ° до 1180 С. После подачи максимальной тепловой нагрузки подъем температуры колодца до температуры томления длится 30-35 мин, после че- 20 го тепловая нагрузка начинает рез- . ко уменьшаться ° Достижение металлом температур прокатки совпадает с моментом окончания затвердевания сердцевины. Длительность нагрева, как и 25 в первом случае, составляет 3,5 ч, однако расход топлива на нагрев несколько увеличивается.

На этих же чертежах пунктирными линиями представлены случаи, когда З0 включение топлива производится при наличии в слитках 18 и 20Х незатвердевшего металла, т.е. за границей предлагаемых пределов. И в том и в другом случае длительность нагрева

35 увеличивается. В первом случае зто вызвано удлинением кристаллизационных процессов в слитках (пунктирные линии на кинетике затвердевания), во втором — уменьшением теплосодер- 40 жания слитков, поэтому и расход топлива на нагрев существенно возрас:— тает.

На риг. 3 и 4 представлены температурные и тепловые диаграммы нагрева слитков, когда температура колодца при посадке на 100 С ниже температуры поверхности слитков, а включение.топлива, как и в предыдущих случаях, производится при содержании незатвердевшего металла в слитках 7 и 5Х соответственно. В обоих последних случаях температура колодца на холостом ходу эа те же промежутки времени, что и в описанных вариантах, поднимается не до 11701200 С, а до 1140-1160 С. Поэтому и расход топлива за весь нагрев несколько вырос, однако общая длительность нагрева такая же, как и„в первых двух вариантах.

Степень сегрегации серы при таком нагреве составляет 150-200Х и содержание ее в центре образцов не превьппает 0,045-0,06Х, что имеет место в слитках даже при нагреве. Удлинение кристаллизации в результате нагрева не превышает 10-15Х.

Помимо улучшения качества металла увеличивается производительность колодцев на 10%, уменьшается расход топлива на 10Х и снижается угар металла на 2-3%.

Использование предлагаемого способа нагрева слитков с жидкой сердцевиной наряду с повьппением производительности колодцев, снижением угара металла и удельного расхода топлива при нагреве обеспечивает улучшение качества прокатной продукции, что, в конечном итоге, повьппает ее долговечность и надежность.

1186666

: 96

Щ„нг, е юа

Фм.З

И

t;r

Фиг.Ф

ВНИИПИ Заказ 6505/29 Тирах 552 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ултород, ул.Проектная, 4