Способ обработки слитков кипящей и полуспокойной стали перед прокаткой

 

Изобретение относится к процессам подготовки слитков перед обработкой их давлением и может быть использовано в металлургической и других отраслях промышленности. Цель изобретения - сокращение времени обработки слитков. За счет создания оптимального температурного режима слитка за весь период времени от канала стрипперования и до момента выдачи из нагревательного колодца. Сокращение времени позволяет уменьшить расход энергоресурсов и угар металла при нагреве, повысить производительность, а также улучшить стойкость изложниц за счет исключения раннего появления сетки разгара ее футеровки. Для этого устанавливают периоды выдержки в изложницах, охлаждения на воздухе и нагрева слитков в нагревательном колодце соответственно 20 - 25, 10 - 15, 60 - 70% времени их полного затвердевания в изложницах. Обеспечивают подъем температуры в колодце со скоростью 1,4 - 1,8 град/мин до температуры томления 1280 - 1290°С, при этом подъем температуры начинают через интервал времени от момента посада слитков, равный 7 - 20% времени их полного затвердевания в изложницах.

22 А1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 5 С 21 0 9/70

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ ЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

; (21) 4370300/31-02(22) 30. 10. 87 (46) 07. 02.90. Бюл. Ф 5 (71 ) Институт проблем литья АН УССР (72) В.И. Лег енчук, Е.Ф. Диюк, Н.П.Липка, В.В.1!1епелев, Е.Л.Бречко, Л.В.Марушевский, З.И.Говоров, И.П.Чернявский, Э.Н.Цебаниц, Г.И.Налча, Т.И.Резченко, Н.И.Омельяненко и И.Г.Белицкий (53) 621.785.1:621.783.224(088.8) (56) Заявка Японии У 54-164080, кл. С 21 D9/70,,1983 °

Котляревский Е.М. Транспортировка и нагрев перед прокаткой слитков с незатвердевшей сердцевиной; Бюл. НТИ

18. 19 74, ЧМ. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ СЛИТКОВ КИПЯЦЕЙ

И ПОЛУСПОКОЙНОЙ СТАЛИ ПЕРЕД ПРОКАТКОЙ (57) Изобретение относится к процессам подготовки слитков перед обработкой их давлением и может быть использовано в металлургической и других отрасИзобретение относится к процессам подготовки слитков перед обработкой их давлением и может быть использова-, но в металлургической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — сокращение времени обработки слитков.

Сокращение времени достигается созданием оптимального температурного режима слитка за весь период вреиепи. от начала стрипперования и до момента -

2 лях промышленности. Цель изобретения сокращение времени обработки слитков за счет создания оптимального температурного режима слитка за весь период времени от канала стриплерования и до момента выдачи иэ нагревательного колодца. Сокращение времени позволяет уменьшить расход энергоресурсов и угар металла при нагреве, повысить производительность, а также улучшить стойкость изложниц за счет исключения раннего появления сетки разгара ее футеровки. Для этого устанавливают периоды выдержки в изложницах,охлаждения на воздухе и нагрева слитков в нагревательном колодце соответствен- ф но 20-25, 10-15, 60-70% времени их полного затвердевания в изложницах.

Обеспечивают подъем температуры в колодце со скоростью 1,4-1,8 град/мин до температуры томления 1280-1290 С, при этом подъем температуры начинают через интервал времени от момента посада слитков, равный 7-20Х времени их полного затвердевания в изложницах. в®

СЛ

4й» выдачи из нагревательного колодца. СоЮ кращение времени позволит уменьшить расход энергоресурсов и угар металла при нагреве, повысить производительность, а также улучшить стойкость изложниц за счет исключения раннего появления сетки разгара на их внутренней поверхности.

Способ реализуется следующим образом.

Устанавливают периоды выдержки в изложницах, охлаждения на воздухе и

1541292 нагрева слитков и нагревательном ко.подце соответственно 20-25, 10-15 и

60-70 . времени их полного затвердевания в ивложпицах. Обеспечивают подъем температуры в колод,ц,е со скоростью

1,4-1,8 град/мин до температуры томления 1280-1290 С, при этом подьем температуры начинают через интервал времени от момента посада слитков, 10 рапнь7й 7-20 времени их полного эатердепання в изложницах.

Выдержка слитков в изложницах долж7а 67iò7 мини 7ально,цостаточной,. чтобы збежать затруднений при их стриппе ровании. За это время толщина поверхностного слоя закристаллизовавшегося металла должIIQ 6hITb такой,, «тобы Hc ключить случаи его разрыва. Поверхностный твердый слой больше минималь- 20 но требуемои толщины обеспечивается более длительной выдержкой слитка в изложнице, что приводит к раннему появлению сетки разгара на внутренней контактирующей с металлом поверхности Ц5 изложницы, ухудшению поверхности слитка и преждевременному выходу изложниц из строя. Поэтому с целью повышения эксплуатационной стойкости изложниц выдержку слитков в них необходимо мак-30 симально сокращать.

На оспопании анализа закономерностей затперденания слитков, организационных особенностей, при разливке стали, транспортировке и раздевании

35 слитков, а также результатов опытнопромышленной проверки оптимальная выдержка слитков в изложница установлена равной 20-25% премени полного затпердепания слитков в изложнице (вре- 40 мени полного затвердевания) .

При пыдер>кке слитков в изложницах менее 20% времени их полного затвердевания, толщина образовавшегося поверхностного твердого слоя является недо- 4 статочной, чтобы протипостоять усилиям, возникающим при снятии изложниц (особенно и случае использопания изло>книц с разгарами внутренней поверхности) и, в этом случае может произой- 0 ти прорыв этого слоя или продавливание верхней части слитка штоком стрипперного крана, вытекание х<идкой части, что припадет,к аварийной ситуации.

Время выдержки в изложнице, превышающее 25 времени полного затвердевания слитка, приведет к ухудшению условий эксплуатации изложниц,, раннему пояплению сетки разгара и выходу их из строя, а нагрев таких слитков под прокатку в связи с понижением теплосодержания должен осуществляться с максимальной тепловой нагрузкой, что требует повышенного расхода газа. Поэтому оптимальной продолжительностью выдержки слитков в изложницах является интервал, равный 20-25 . времени их полного эатвердевания. В этом случае время контакта изложницы со слитками минимально необходимое: при снятии изложниц не происходят прорывы корки, повышается стойкость изложниц (снижается их расход на 1 т стали) и нагрев слитков осуществляется при умеренных расходах газа. Например, установлено, что вреия полного затвердевания слитков кипящей стали массой

8, 14 и 19,1 т равно соответственно

3 ч 20 мин, 4 ч и 5 ч. Следовательно, оптимальное время до начала их стрипперования находится в пределах 40-50, 48-60 и 60-75 мин соответственно, При этом толщина затвердевшего слоя металла равна 34-38% от половины толщины слитка и средняя по сечению температура 1450-1470 С. . Охлаждение слитков на воздухе, т.е. после снятия изложниц до посада в нагревательные колодцы, определяется организационными особенностями при передаче и посаде слитков в колодцы, а также необходимостью посада их с таким тепловым содержанием, чтобы при последующем нагреве продолжительность их полного затвердевания не превышала бы времени полного затвердевания таких же слитков в изложницах. Продолжительность полного затвердевания слитка в колодце не увеличивается по сравнению с временем его полного затвердевания, если суммарная продолжительность его пребывания в изложнице и на воздухе (время прохождения) равна или больше 30 от времени полного затвердевания. При посадке слитков в нагревательные колодцы время прохождения отдельных слитков (на сталеразливочном составе 23-26 слитков) отличается на 20-30 мин. Поэтому в качестве оптимальной продолжительности прохождения слитков от конца разливки до посада в нагревательные колодцы принимается величина 30-40Х от времени полного затвердевания. Охлаждение на воздухе ведут в течение 10-15 . времени полного затвердевания. Охлаждение слитков на воздухе в течение менее

5 1541

107. времени их полного затвердевания нельзя обеспечить,так как это томини.» мально необходимое время, которое нуж— но для передачи к нагревательным колодцам и посада в них освобожденных

5 от изложниц слитков при благоприятных организационных условиях (свободный путь, краны и ячейки нагревательных колодцев для посада слитков). Охлаждение слитков на воздухе по времени больше, чем 157. времени их полного затвердевания не экономично, так как происходят потери тепла слитка, которые надо компенсировать за счет допол-1 нительного сжигания газа в нагревательных колодцах, удлиняется время нагрева слитков под прокатку, появляется возможность оплавления и ухудшения качества проката. 20

Например, оптимальное время прохождения для слитков массой 8, 14 и

19 т соответственно равно от 1 ч до

1 ч 20 мин, от 1 ч 12 мин до 1 ч

36 мин и от 1 ч 30 мин до 2 ч. При 25 этом слитки имеют теплосодержание

302-316 ккал/кг и среднюю температуру 1390-1425ОС.

Нагрев слитков в нагревательных колодцах определяется суммарным временем30 охлаждения слитков и должен быть по продолжительности не меньше, чем время их полного затвердевания. К моменту окончания затвердевания внутренних объемов слитка он по температуре уже

35 будет готов к прокатке, так как наруж- . ные его слои греются не только извне, но и изнутри.

Период нагрева слитков в нагревательных колодцах менее 60Х времени 40 их полного затвердевания в изложницах недостаточен для достижения требуемых температур конца прокатки (не менее

1050 С), так как в этом случае внутренняя часть слитков еце не закрис- 45 таллизовалась, а поверхностные слои будут относительно холодные. При прокатке таких слитков, т.е. с жидкой сердцевиной, возможны вытекания жидкой фазы, а на поверхности проката образо-50 ванне грубых дефектов типа "рванин".

При периоде нагрева слитков больше

70Х времени полного затвердевания поверхность их при более длительном пребывании в окислительной атмосфере ко- лодцев подвергается интенсивному окалинообразованию и утонению плотной наружной корочки, что приведет к по -ражению проката поверхностныии дефек-!

292 6 тами. Такой режим нагрева не экономичен, так как требует дополнительного расхода газа. Учитывая, что наружные слои слитков прогреваются, преимущественно, за счет внутреннего тепла жидкой сердцевины, то нет необходимости поддерживать в нагрсвательных колоццах при томлении высокую температуру (по известному способу 1360 C), так как это может привести к перегреву слитков, интенсивному окислению наружной корочки, ее оплавлению и, как следствие, утолению, а при прокатке таких слитков образованию поверхностных дефектов. Иаксимальная температура в колодцах, равная 1280-1290 C способствует улучшению качества поверхности слитка и проката. Поэтому продолжительность нагрева слитков принимается равной 60-702 от времени полного затвердевания в изложнице п1и температурах томления 1280-1290 С.

Например, оптимальное время нагрева слитков массой 8,14 и 19 т составляет соответственно от 2 ч 20 мин до 2 ч

40 мин, от 2 ч 48 мин до 3 ч 12 мин и от 3 ч до 3 ч 30 мин.

Снижение значений скоростей подъема преследует цель не тормозить затвердевание внутренних жидких объемов слитков, а обеспечить оптимальное время нагрева слитков под прокатку т.е. не снизить производительность обжимных станов. Поэтому при скоростях 1,4-1,8 С/мин достигается проведение этих режимов как с максимальным использованием исходного теплосодержа ния слитков, которое они имеют по прибытию в отделение нагревательных колодцев, так и обеспечением качественного нагрева слитков за оптимальный промежуток времени с минимальным расходом энергоресурсов и угаром металла по поверхности слитка. В итоге достигается высокое качество металла на прокатных переделах.

При нагреве со скоростями менее

1,4 С/мин в связи с удлинением времени нагрева слитков перед прокаткойпроисходит повышенный расход энергоресурсов на нагрев, увеличение угара металла за счет окисления наружной корочки слитка, потеря производительности колодцев и обусимного стана, ухудшение качества проката. Нагрев со скоростями более 1,8 С/мин требует вести о режим форсированно, что может замедлять процесс кристаллизации внутрен154! 292 них, еще жидких объемов слитков, приводить к перегреву поверхности слитков, ее оплавлению, что снизит качество проката. При таком режиме нерационально используются энергоресурсы.

Кроме того, учитывая, что слитки с суммарныч временем выдержки в изложницах и охлаждения на воздухе, равным 30-35Е времени их полного эатвер- 10 дфвания в изложнице, имеют при посадке т плосодержание 304-308 ккал/кг, то р жимом нагрева этот факт должен учитываться. В этой связи нагрев таких сдитков в первоначальный момент после 15 посада их в нагревательные колодцы вЕдут без подачи газа за счет перераспределения тепла внутренних объемов металла в течение 7-20 времени пол.НОГО затвердевания слитков I3 излОжни- 20 цах.

Нагрев слитков без подачи rasa в укаэанном интервале должен обеспечить максимально полное протекание процесса прогрева наружных слоев слитка 25 за счет перераспределения внутреннего тепла. Вьщер>кка слитков в нагревательных колодцах без подачи газа менее 7 времени их полного затвердевания может оказаться недостаточной, 30 что приведет к удлинению процесса нагрева, так как слиток к моменту вьща" чи под прокатку может оказаться не полностью затвердевшим.

В случае же выдержки слитков в колсдцах без подачи газа более 20 вреIelm их полного затвердевания, наруж(HGR . ЛОверхнОсть их Охладится настОль ко, что потребует как дополнительного расхода газа, так и проведения форси- 40 рованного режима нагрева. В итоге такой нагрев приведет к интенсивному окалинообраэованию и ухудшению качества поверхности проката.

1 45

Пример . Подают слитки кипящей .стали массой 19,1 т в отделение нагревательных колодцев с х(идкой сердцевиной. После разливки слитки выдерживают и изложницах в течение 1 ч

10 мин, что составляет 23К времени их пслного затвердевания. 3а это время металл успевает закристаллизоваться с поверхности по периметру слитка на глубин . 160 мм или в этот период в слитке существует только 33 % жидкой фазы. Образовавшийся твердый слой металла укаэанной толщины обеспечивает сиятие изложниц без разрывов корки и.продавливания верха слитка штоком крана.

Охлаждение слитков на воздухе после стрипперования в течение поцачи их к нагревательным колодцам до посада длится 36 мин (12Z времени полного эатвердевания), что вместе гарантирует посад слитков с высоким теплосодержанием (306 к .ал/кг) и средней температурой 1410 С. Слитки с таким теплосодержанием помецают в нагревательные колодцы, выдерживают их в них в начальный период без подачи газа в течение 35 мин (12Z времени полного затвердевапия) и греют в течение

195 мин (65Z времени полного затвердевания) до достижения температуры в ячейке 1290 С со скоростью 1,5 C/

/мин,чем обеспечивают более щадящий по отношению к наружной корочке температурный режим нагрева, не приводящий к ее оплавлепию.

При использовании слитков кипящей стали в связи с ранним освобождением их от изложниц увеличивается стойкость, а также оборачиваемость соста.вов, что позволяет увеличить количество чаливов и снизить расход изложниц на 0,5 кг/т стали. Передача слитков с высоким теплосодержанием в нагревательные колодцы приводит к сокрацению времени их нагрева под прокатку на 0,5-1 ч, что дает воэможность снизить расход топлива на 25-30Z, увели. чить производительность нагревательных е колодцев на 2,5%.

Существенное уменьшение времени пребывания слитков в нагревательных колодцах при более низких температурах (1280 -1290 С против 1350-1370 С, применяемых обычно в колодцах) позволяет значительно уменьшить окалинообразование на слитках (толщина окалины на предлагаемых слитках составляет 1,53,5 мм, против 5-6 мм на известных слитках), Это обеспечивает улучшение качества металла на прокатных переделах: расходный коэффициент на первом переделе снижается от i 133 до 1,127, выход экспертных рулонов увеличивается на 10%.

Формула изобр етения

Способ обработки слитков кипяцей и полуспокойной стали перед прокаткой, Ъ включаюций выдержку их в изложницах, стрипперование и охлаждение на возду10

1541292

Корректор Л.Патай

° Заказ 266 Тираж 520 Подписное

PHHHlIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 хе, посад в нагревательные колодцы и нагрев до температуры томления, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью сокращения времени обработки слит-.

Э ков, энергоресурсов, угара металла и повышения стойкости изложниц, устанавливают периоды выдержки, охлаждения и нагрева слитков соответственно 2025, 10-15 и 60-70Х времени их полного 1

Составитель В.Смирнов

Редактор Н.Рогули t Техред Л.Олийнык затвердевания в изложницах, температуру томления в колодце - (1280-1290) С при этом подъем температуры в период нагрева осуществляют со скоростью (1, 4-1,8) град/мин, начиная его через интервал времени с момента посада слитков, равный 7-20Х времени их полного затвердевания B изложницах.