Способ контроля процесса непрерывной разливки металла

 

Изобретение относится к непрерывной разливке металлов. Цель - контроль состояния металлопровода. Для этого при подаче металла под уровень из промежуточной емкости в водоохлаждаемый кристаллизатор через огнеупорный металлопровод, вытягивание слитка из кристаллизатора с переменной рабочей скоростью, измеряют температуру стенок кристаллизатора на глубине 0,10...0,20 толщины стенки от ее рабочей поверхности на расстояниях 0,10...,30, 0,45...0,55 и 0,80...0,90 длины кристаллизатора от его верха в вертикальных сечениях, одно из которых расположено на расстоянии 0,14...0,30 ширины слитка от центра широкой грани, а другое посередине узкой грани, ближайшей к первому сечению, сравнивают показания датчиков температуры с заданными номинальными значениями и в случае уменьшения их более чем на 5...10% заданных номинальных значений для датчиков, расположенных на расстоянии 0,10...0,30 и 0,45...0,55 длины кристаллизатора от его верха, и уменьшения или увеличения их для датчиков, расположенных на расстоянии 0,80...0,90 длины кристаллизатора от его верха, не более чем на 5...10% заданных номинальных значений сигнализируют необходимость замены огнеупорного металлопровода для подачи металла в кристаллизатор. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ.

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2!) 4342905/23-02 (22) 15.12.87 (46) 23.01.90. Бюл. № 3 (71) Липецкий политехнический институт и Новолипецкий металлургический комбинат им. Ю. В. Андропова (72) В. Е. Бережанский, В. И. Дождиков, А. М. Поживанов, В. М. Кукарцев и В. П. Фарафонов (53) 62! .746.027 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 884844, кл. В 22 0 11/16, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 1284654, кл. В 22 D I!/16, 1987.

Заявка Японии № 60 †441, кл. В 22 D 11/16, 1985. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА

НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА (57) Изобретение относится к непрерывной разливке металлов. Цель — контроль состояния металлопровода. Для этого при подаче металла под уровень из промежуточной емкости в водоохлаждаемый кристаллизатор через огнеупорный металлопровод, Изобретение относится к металлургии, точнее к непрерывной разливке металлов и может быть использовано в АСУ ТП МНЛЗ.

Целью изобретения является контроль состояния металлопровода.

На фиг. представлена схема расположения датчиков температуры в кристаллизаторе; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1.

Датчики 1 — 6 температуры установлены в стенках кристаллизатора.

Установлено, что изменение плотности теплового потока в данной точке кристаллизатора вызывает изменение температуры стенки, причем на расстоянии, не превышающем 0,20 толщины стенки от поверхности,,.Я0„„1537363 (51) 5 В 22 D 11/16

2 вытягивании слитка из кристаллизатора с переменной рабочей скоростью, измеряют температуру стенок кристаллизатора на глубине 0,10...0,20 толщины стенки от ее рабочей поверхности на расстояниях 0,10....

30, 0,45...0,55 и 0,80...0,90 длины кристаллизатора от его верха в вертикальных сечениях, одно из которых расположено на расстоянии 0,14...0,30 ширины слитка от центра широкой грани, а другое посередине узкой грани, ближайшей к первому сечению, сравнивают показания датчиков температуры с заданными номинальными значениями и в случае уменьшения их более чем на 5...10O заданных номинальных значений для датчиков, расположенных на расстоянии 0,10...0,30 и 0,45...0,55 длины кристаллизатора от его верха, и уменьшения или увеличения их для датчиков, расположенных на расстоянии 0,80...0,90 длины кристаллизатора от его верха, не более чем на 5...

100 0 заданных номинальных значений сигнализируют необходимость замены огнеупорного металлопровода для подачи металла в кристаллизатор. 2 ил. обращенной к вытягиваемому слитку, это изменение носит линейный характер, поэтому расположение датчиков температуры стенки на расстоянии, превышающем 0,20 ее толщины от рабочей поверхности, нецелесообразно ввиду нелинейной зависимости изменения тем.пературы от изменения плотности теплового потока на рабочей поверхности стенки кристаллизатора. Расположение датчиков температуры на расстоянии меньше 0,10 толщины стенки от рабочей поверхности нецелесообразно ввиду необходимости сверления каналов для термодатчиков вблизи рабочей поверхности стенок.

Температура стенки кристаллизатора зави1537363

5 10

35

50 сит от теплопроводностк материала стенки.

Так, например, при одинаковой плотности теплового потока в данной точке температура более теплопроводной медной стенки из сплава М1Р ниже, чем температура менее теплопроводной бронзовой стенки из сплава МН2, 5КоКрХ. Для того, чтобы уровень сигнала термодатчика имел приблизительно одинаковую величину, целесообразно для более теплопроводных материалов, например для сплава М1Р, располагать датчик ближе к рабочей говерхности, т. е. на расстоянии 0,10 толщины стенли, а для менее теплопроводных материалов, например для сплава МН2, 5КоКрХ, располагать датчик дальше от рабочей поверхности, т. е. на расстоянии 0,20 толщины стенки. 1,ля материалов с промежуточными значениями коэффициента теплопроводности целесообразно располагать датчик температуры стенки на расстоянии О,!0...0,20 ее толшины от рабочей поверхности, причем менее теплопроводным материалам соответствует большее значение относительного расстояния из указанного интервалы.

Установлено, что наибольшее изменение тепловых потоков к температур в стенках кркстыллизатора при и:змененки гидродинамики жидкой фазы происходит в вертикальных сечениях (фиг. 1), одно из которых расположено на расстоянии 0,14...0,30 ширины слитка от центра широкой грани, а другое посередине узкой грани, ближайшей к первому сечению, причем для слитков шириной 1,1 M первое вертикальное сечение располагается на расстоянии 0,30 ширины слитка от центра широксй грани, а для слитков шириной 1,85 м — на расстояHHH 0,14 ширины с. ткы зт центра ш4роKoH I oHHH, Длк c. IHTKoB ..,.;омежУточноЙ 11IHрины первое вертикальное сечение располагается на расстоянии 0,14...0,30 ширины слитка от центра широкой грачи, причем более широким слиткам соответствуют меньшие зна ченкя относительных расстояний кз указанного интервала, поэтому целесообразно располагать датчики температуры именно в этих вертикальных сечениях, так как расположение датчиков на расстоянии менее О,! 4 ширины слитка илк более 0,30 ширины слитка от центра широкой гранк, а также не в центре узкой грани пэиводкт к уменьшению чувствительности датчиков ка изменение гидродинамикк жид,кой фазы, т. е. на изменение условий истечения металла из огнеупорного металло провсда.

Установлено, что при кзмененки гидродинамических особенностей жидкой фазы слитка вследствие изменения условий истечения металла кз огнеупорного металлопровода, наибольшие измепенкя тепловых потоков и температур в вертикальных сечениях стенок кристаллизатора наблюдаются ны расстояниях 0,10...0,30; 0,45...0,55 к 0,80...

0,90 длины кристаллизатора от его верха.

Для укороченных кристаллизаторов длиной

0,7 м точки наибольшего изменения температур в вертикальном сечении стенки находятся на расстояниях 0,30; 0,55 и 0,90 длины кристаллизатора от его верха, а для кристаллизаторов длиной 1,2 м эти точки находятся на расстояниях 0,10; 0,45 и 0,80 длины кристаллизатора от его верха.

Для кристаллизаторов промежуточной длины положения этих точек соответствуют промежуточным значениям интервалов 0,10...

0,30; 0,45...0,55 и 0,80...0,90 длины кристаллизатора от его в рха, причем более длинным кристаллизаторам соответствуют меньшие значения относительных расстояний из указанных интервалов, поэтому целесообразно располагать датчики температуры именно в этих точках вертикальных сеченич, так как расположение датчиков в любых других точках вертикальных сечений пр. водит к уменьшению их чувствительности на изменение гидродин.-,мики жидкой фазы, т. е. на изменение условий истечения металлы кз огнеупорного металлопровода.

Установлено, что прк ухудшении режима истечения жидкого металла кз огнеупорного металлопровода вследствие затягивания его выходных отверстий тепловые потоки и температура в стенках кристаллизатора на расстоянии 0,10...0 30 к 0,45...

0,55 длины кркстыллизатора от его верха уменьшаются более чем на 5...!0%,à на расстоянии 0,80...0,90 длины KpHcTBë1Hçàòoðà от его верха либо уменьшаются, . Hoo увеличиваются не более чем на 5...10% значений, соответствующих нормальным условиям разливки при стабильных значениях проходных сечений отверстий металлопровода.

Для скорости вытягивания 0,4 м/ мкн -казанные изменения теп loBblx HoToKQH составляют

5% значений, соответствующих нормальным условиям разливки, а для скорости 1,2 м/мкн изменения составляют 10% значений, соответствующих нормальным условиям разливки. Для промежуточных значений скоростей вытягивания изменения составляют 5...

10% значений, соответствующих норма.1ьным условиям разливки, причем большему значенкк скорости вытягкванкя соответствует большее значение изменения тепловых потоков или температуры в стенках крксталлизатора кз указанного интервала.

Заданные номинальные значения показаний датчиков — 6 температуры в стенках кристаллизаторы определяют экспериментально при номкныльнь х значениях остальных параметров разливки; скорости вытягивания, уровня металла в крксталлкза торе, частоты его возвратно пост; rla1e,i1b;Ioro движения и так далее, а также T.pv, гарантированном заданном прохоHHGM сечении металлопровода (новый металлопровод).

1537363

При изменении технологических условий разливки наблюдаются отклонения показаний датчиков температуры от заданных ноMHHBJlbHbIx. Например, при повышении скорости вытягивания значения регистрируемых температур увеличатся для всех датчиков: чем больше скорость, тем больше увеличение. При повышении частоты возвратно-поступательного движения увеличатся значения температур, регистрируемых частью датчиков и т. д.

Описанные изменения тепловых потоков и температуры стенок в шести точках двух вертикальных сечений позволяют надежно утверждать, что они вызваны изменением гидродинамики жидкой фазы слитка вследствие изменения условий истечения металла из огнеупорного металлопровода.

Описанные изменения тепловых потоков и температуры стенок в любых пяти и менее точках из указанных шести точек двух вертикальных сечений могут быгь вызваны не только вследствие изменения условий истечения металла из металлопровода, но и другими причинами: изменением скорости вытягивания слитка, частоты возвратно-поступательного движения кристаллизатора, уровня металла в нем и другими. Увеличение числа точек для контроля их теплового состояния свыше шести нецелесообразно, так как это не имеет дополнительного положительного эффекта, но усложняет систему контроля теплового состояния кристаллизатора.

Пример 1. В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор длиной 1,2 м с рабочими стенками из сплава М1Р толщиной

80 мм подают сталь и вытягивают слиток с поперечным сечением 1,85Х025м- с рабочей скоростью 1,2 м/мин. Датчики температуры рабочих стенок располагаются при этом на глубине 010 толщины стенки от ее рабочей поверхности или 8 мм на расстояниях 0,10; 0.45 и 0,80 длины кристаллизатора от его верха или О,!2; 0,54 и 0,96 м соответственно в двух вертикальных сечениях, одно из которых располо" åíî на расстоянии 0,14 ширины слитка от центра широкой грани, что составляет 0,259 м, а другое посередине узкой грани, ближайшеи к первому сечению. Г1оказания датчиков сравнивают с заданными номинальными значениями, которые. при скорости вытягивания

1,2 м/мин составляют 300, 60 и 130 С для датчиков, расположенных соответственно на расстояниях 0 2; 0 54 и 0 96 м от верха кристаллизатора в вертикальном сечении на широкой грани и 190, 130 и 100 С для соответствующих датчиков в вертикальном сечении посередине узкой грани.

Показания датчиков, расположенных на расстояниях 0 12 и 0 54 м от верха кристаллизатора, уменьшились более чем на IOЯ

6 заданных номинальных значений, т. е. соответственно более чем на 30 и 16 С для датчиков широкой грани и более чем на

19 и 13 С для датчиков узкой грани. В это же время показания датчиков, расположенных на расстоянии 0,96 м от верха кристаллизатора, уменьшились или увеличились не более чем на 1ОЯ заданных номинальных значений, т. е. не более чем на 13 и 10 С для широкой и узкой граней соответственно. Это произошло в результате изменения гидродинамики жидкой фазы вследствие изменения условий истечения расплава из огнеупорного металлопровода. Следовательно, произвели замену металлопровода для подачи металла в кристаллизатор. В результате повысилась стабильность процесса литья, снизилась вероятность возникновения прорывов жидкого металла под кристаллизатором и увеличился выход годного.

Пример 2. В процессе непрерывной разливки в укороченный кристаллизатор длиной 0,7 м с рабочими стенками из сплава МН2, 5КоКрХ, толщиной 80 мм подают сталь и вытягивают слиток с поперечным сечением !,10Х0,25 м - с рабочей скоростью 0,4 м/мин. Датчики температуры рабочих стенок располагаются при этом на глубине 0,20 толщины стенки от ее рабочей поверхности или 16 мм на расстояниях 0,30:

0,55 и 0,90 длины кристаллизатора от его верха или 0,21; 0,385 и 0,63 м соответственно в двуx вертикальных сечениях, одно из которых расположено на расстоянии 0,30 ширины слитка от центра широкой грани, что составляет 0,33 м, à другое посередине узкой грани, ближайшей к первому сечению. Показания датчиков сравнивают с заданными номинальными значениями, которые при скорости вытягивания 0,4 м/мин составляют 260, 220 и 200 С для датчиков. расположенных соответственно на расстояниях 0,21; 0,385 и 0,63 м от верха кристаллизатора в вертикальном сечении на широкой грани, и 200, 180 и 160 С для соответствующих датчиков в вертикальном сечеIIIIII посередине узкой грани. Показания датчиков, расположенных на расстоянии 0,21 и 0,385 м от верха кристаллизатора, уменьпшлись более чем на 5Я заданных номинальных значений, т. е. соответственно более чем на 13 и 11 С для датчиков широкой грани и более чем на 10 и 9( для датчиков узкой грани. В то ж время показания датчиков, расположенных на расстоянии 063 м от верха кристаллизатора, уменьшились или увеличились не более чем на 5Я заданных номинальных значений, т. е. не более чем на 10 и 8С для широкой и узкой граней соответственно. Это произошло в результате изменения гидродинамики жидкой фазы вследствие изменения условий истечения расплава из огнеупорного металлопровода.

1537363

Формула изобретения

7

Следовательно, произвели замену металлопровода для подачи металла в кристаллизатор. В результате повысилась стабильность литья, снизилась вероятность возникновения прорывов жидкого металла под кристаллизатором и увеличился выход годного.

Пример 3. В процессе непрерывной разливки в регулируемый кристаллизатор длиной 1,0 м с рабочими стенками широких граней из сплава МЗРЖ, а узких — из сплава МН2, 5КоКрХ толщиной 80 см подают сталь и вытягивают слиток с поперечным сечением 1,55Х0,25 м с рабочей скоростью

0,8 м/мин. Датчики температуры рабочих стенок широких граней располагаются при этом на глубине 0,15 толгцины стенки от ее рабочей поверхности или 12 мм, а датчики температуры рабочих стенок узких граней— на глубине 0,20 толщины стенки от ее рабочей поверхности или 16 мм на расстояниях 0,18; 0,49 и 0,84 длины кристаллизатора от его верха или 0,18; 0,49 и 0,84 м соответственно в двух вертикальных сечениях, одно из которых расположено на расстоянии 0,204 ширины слитка от центра широкой грани, что составляет 0,316 м, и другое посередине узкой грани, ближайшей к первому сечению. Показания датчиков сравнивают с заданными номинальными значениями, которые при скорости вытягивания

0,8 м/мин составляют 280, 200 и 160 С для датчиков, расположенных соответственно на расстояниях 0,18; 0,49 и 0,84 м от верха кристаллизатора в вертикальном сечении на широкой грани, и 300, 240 и 200 С для соответствующих датчиков в вертикальном сечении посередине узкой грани. Показания датчиков, расположенных на расстоянии 0,18 и

0,49 м от верха кристаллизатора, уменьшились более чем на,,50 заданных номинальных значений, т. е. соответственно бо лее чем на 21 и 15 С для датчиков широкой грани и более чем на 22,5 и 18 С для датчиков узкой грани. В то же время показания датчиков, расположенных на расстоянии 0,84 м от верха кристаллизатора, 8 уменьшились или увеличились не более чем на 7,5Я заданных номинальных значений, т. е. не более чем на 12 и 15 С для широкой и узкой граней соответственно. Это произошло в результате изменения гидродинамики жидкой фазы вследствие изменения условий истечения расплава из огнеупорного металлопровода. Произвели замену металлопровода для подачи металла в кристаллизатор. В результате повысилась стабиль1О ность процесса литья, снизилась вероятность возникновения прорывов жидкого металла под кристаллизатором и увеличился выход годного.

Способ контроля процесса непрерывной разливки металла, включающий измерение температуры стенок кристаллизатора по вертикали, отличающийся тем, что, с целью

20 контроля состояния металлопровода, измерение температуры стенок кристаллизатора осуществляют на глубине 0,10...0,20 толщины стенки от ее рабочей поверхности на расстояниях 0,10...0,30, 0,45...0,55 и 0,80...

0,90 длины кристаллизатора от его верха в вертикальных сечениях, одно из которых расположено на расстоянии 0,14...0,30 ширины слитка от центра широкой грани, а другое посередине узкой грани, ближайшей к первому сечению, сравнивают покаЗо зания датчиков температуры с заданными номинальными значениями и в случае уменьшения их более чем на 5...10О заданных номинальных значений для датчиков температуры, расположенных на расстоянии

0,10...0,30 и 0,45...0,55 длины кристаллизатора от его верха, и уменьшения или увеличения их для датчиков температуры, расположенных на расстоянии 0,80...0,90длины кристаллизатора от его верха, не более чем на 5...10Я заданных номинальных значений сигнализируют необходимость за4О мены огнеупорного металлопровода для подачи металла в кристаллизатор.

1537363 — ЗОЫ риспояоженауй @uvula

Составитель А. Абросимов

Редактор И. Горная Техред И. Верес Корректор Н. Король

Заказ 129 Тираж 624 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 415

Производственно-издательский комбинат «Патент», r. Ужгород, ул. Гагарина, 10!