Способ получения плоских непрерывнолитых слитков

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к получению плоских непрерывнолитых слитков преимущественно толщиной 20-80 мм. Цель - повышение качества слитков и увеличение производительности. Способ получения плоских непрерывнолитых слитков толщиной 20-80 мм включает подачу металла в кристаллизатор, формирование слитка и его вытягивание из кристаллизатора с переменной скоростью, поддержание и направление слитка в зоне вторичного охлаждения илосле его полного затвердевания при помощи роликов, деформацию обжатия слитка по толщине в кристаллизаторе , зоне вторичного охлаждения и в твердом состоянии на участке, при этом величину деформации обжатия слитка на каждом из трех последовательно расположенных участков устанавливают по соотношениям: m (0,45-0,55) ЩН - п {0,3-0,4} (Н - h)/2; A h (0,05-0,25) (Н - h)/2, а соотношение длины каждого из участков устанавливают по зависимости LI : 2 1 : (2-5-7,2) : (1,25-0,8), где Н - толщина слитка на мениске металла в кристаллизаторе , м; h -толщина слитка после деформации обжатия в твердом состоянии, м; m - величина деформации обжатия слитка в кристаллизаторе со стороны каждой широкой грани, м; п - величина деформации обжатия слитка в твердожильном состоянии на участке между кристаллизатором и концом жидкой фазы слитка со стороны каждой широкой грани, м; h - величина деформации обжатия слитка в твердом состоянии после его полного затвердевания со стороны каждой широкой грани, м; LI - длина участка деформации слитка в кристаллизаторе, м; L.2 - длина участка деформации обжатия слитка в твердожидком состоянии после кристаллизатора , м: 1з - длина участка деформации обжатия слитка в твердом состоянии после его полного затвердевания, м. 1 ил., 1табл. (Л С СП N 2

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (м)5 В 22 0 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4741?22/02 (22) 28.09.89 (46) 29.02.92. Бюл. K 8 (71) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им, И. П. Бардина (72) B. И. Лебедев, Д. П, Евтеев, И. П. Шабалов и А, И. Деев (53) 621.746.047(088,8) (56) Патент США N 3974559, кл. В 22 D 11/16, 1976. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛОСКИХ НЕПРЕРЫВНОЛИТЪ|Х СЛИТКОВ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к получению плоских непрерывнолитых слитков преимущественно толщиной 20-80 мм. Цель — повышение качества слитков и увеличение производительности.

Способ получения плоских непрерывнолитых слитков толщиной 20 — 80 мм включает подачу металла в кристаллизатор, формирование слитка и его вытягивание из кристаллизатора с переменной скоростью, поддержание и направление слитка в зоне вторичного охлаждения ипосле его полного затвердевания при помощи роликов, деформацию обжатия слитка по толщине в кристаллизаторе, зоне вторичного охлаждения и в твердом состоянии на участке, при этом

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам получения плоских. непрерывнолитых слитков преимущественно толщиной 20 — 80 мм.

Цель изобретения — повышение качества слитков и увеличение производительности.. Ы 1715474 А1 величину деформации обжатия слитка на каждом из трех последовательно расположенных участков устанавливают по соотношениям: m = (0,45-0,55) ((Н вЂ” h)/2); и =

=(0,3-0,4) (Н вЂ” h)/2; Л h =(0,05 — 0,25) (Н вЂ” h)/2, а соотношение длины каждого из участков устанавливают по зависимости L>, L2 Q =

=1: (2-5-7,2): (1,25-0,8), где H — толщина

Слитка на мениске металла в кристаллизаторе, м; h — толщина слитка после деформации обжатия в твердом состоянии, м; а — величина деформации обжатия слитка в кристаллизаторе со стороны каждой широкой грани, м; и — величина деформации обжатия слитка в твердожильном состоянии на участке между кристаллизатором и концом жидкой фазы слитка со стороны каждой широкой грани, м; h — величина деформации обжатия слитка в твердом состоянии после его полного затвердевания со стороны каждой широкой грани, м; L> — длина участка деформации слитка в кристаллизаторе, м;

Lz — длина участка деформации обжатия слитка в твердожидком состоянии после кристаллизатора, м; Ез — длина участка деформации обжатия слитка в твердом состоянии после его полного затвердевания, м. 1 ил., 1 табл.

На чертеже показана схема установки для осуществления способа получения плоских непрерывнолитых слитков.

Установка содержит кристаллизатор 1 с криволинейными поверхностями рабочих стенок 2 и нижним торцом 3, а также приводными и направляющими роликами 4.

1715474 каждой грани обусловлен необходимостью устранения образования внутренних трещин и прорывов металла в зоне вторичного охлаждения до места полного затвердева60

На чертеже также обозначены: 5 — мениск металла; 6- оболочка в кристаллизаторе; 7 — оболочка слитка в зоне вторичного охлаждения; 8 — участок слитка в районе деформации обжатия в твердом состоянии; 5

9 — плоский непрерывнолитой слиток; 10— жидкий металл; Н вЂ” толщина слитка на мениске металла в кристаллизаторе; m — величина деформации обжатия слитка в кристаллизаторе; l — толщийа оболочки 10 слитка в конце затвердевания слитка; h— толщина получаемого плоского слитка; Ь h— величина деформации обжатия слитка в твердом состоянии; п — величина деформации обжатия слитка в зоне вторичного ох- 15 лаждения; 1 — длина кристаллизатора, на которой производят деформацию обжатия слитка; L2 — длина зоны вторичного охлаждения, на которой производят деформацию обжатия слитка в твердожидком состоянии; Q — 20 длина участка слитка, на котором производят его деформацию в твердом состоянии.

Одновременная деформация обжатия слитка в кристаллизаторе, зоне вторичного охлаждения и после полного его эатверде- 25 вания необходима для увеличения длины зоны деформации, распределения суммарной степени деформации по этой длине и увеличения допустимой величины суммар- 30 ной деформации обжатия слитка.

Выбор величины m деформации обжатия слитка в кристаллизаторе в пределах

Н вЂ” h (0.45-0,55) (2 ) со стороны каждой Э5 широкой грани обусловлен необходимостью устранения образования внутренних трещин и прорывов металла под кристаллизатором. При больших значениях величина деформации обжатия слитка превосходит 40 допустимые значения, что вызывает брак слитков по внутренним трещинам и прорывы металла под кристаллизатором, При меньших значениях возникает необходимость увеличения деформации обжатия 45 слитка в зоне вторичного охлаждения, что приводит к образованию внутренних трещин в этой зоне.

Указанный диапазон устанавливают в обратной пропорциональной зависимости 50 от скорости вытягивания слитка и суммарной величины деформации обжатия слитка.

Выбор величины п деформации обжатия слитка в зоне вторичного охлаждения в

Н вЂ” h 55 пределах (0,3-0,4) (2 ) со стороны ния слитка. При больших значениях величина деформации обжатия слитка превосходит допустимое значение, что вызывает брак слитков по внутренним трещинам. При меньших значениях необходимо увеличивать длину зоны вторичного охлаждения при этой же скорости вытягивания или уменьшать ее для сохранения длины зоны вторичного охлаждения. В обоих случаях необходимо уеличивать габариты установки непрерывной разливки или уменьшать производительность процесса получения плоских слитков. Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от толщин- получаемого слитка и в обратно пропорциональной зависимости от скорости вытягивания слитка.

Выбор величины Л h деформации обжатия слитка после полного затвердевания в

Н вЂ” h пределах (0,05 — 0,25) (2 ) со стороны каждой грани обусловлен необходимостью устранения трещин в осевой зоне слитка.

При больших значениях величина деформации обжатия слитка превосходит допустимые значения, что вызывает брак слитков по осевым трещинам, При меньших значениях необходимо увеличивать зону деформации обжатия слитка сверх допустимых значений, что требует увеличения габаритов установки непрерывной разливки металлов.

Указанный диапазон устанавливают в обратной пропорциональной зависимости от толщины получаемого плоского слитка и в прямо пропорциональной зависимости от скорости вытягивания слитка, При соотношении длин участков деформации оболочки слитка в пределах L<: Q: La =

= 1; (2,5 — 7,2); (1,25 — 0,8) исключаются прорывы металла под кристаллизатором и образование внутренних трещин в слитках.

Диапазон значений (2,5-7,2) устанавливают в обратно пропорциональной зависимости от величины обжатия слитка в твердожидком состоянии в зоне вторичного охлаждения. При меньших значениях на фронте кристаллизации образовываются трещины. При больших значениях недоиспользуются возможности деформации обжатия слитка в твердожидком состоянии, что приводит к увеличению длины зоны вторичного охлаждения.

Диапазон значений (1,25-0,8) устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от величины обжатия слитка в твердом состоянии сразу после его полного затвердевания. При больших значениях в слитках образовываются осевые трещины, При меньших значениях недоиспользуются возможности деформации обжатия слитка в твердом состоянии сразу после его полного затвердевания, что приводит к увеличению длины установки.

При значениях эмпирического коэффициента А в пределах (2,0 — 8,0) в процессе 5 деформации обжатия слитка учитываются закономерности кристаллизации слитка в зависимости от времени его полного затвердевания. При больших значениях необходимо увеличивать скорость вытягивания 10 слитка сверх допустимых значений, что вызывает образование внутренних трещин на всех трех участках деформации обжатия слитка. При меньших значениях скорость . вытягивания необходимо устанавливать ни- 15 же допустимых значений, что приводит к уменьшению производительности процесса получения плоских слитков.

Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от 20 толщины получаемого плоского слитка.

Значения эмпирического коэффициента В выбирают в пределах (0,020 — 0,028) исходя из учета в процессе деформации обжатия слитка закономерностей кристал- 25 лизации слитка в кристаллизаторе в зависимости от длины последнего. При больших: значениях скорость вытягивания слитка превосходит допустимые значения, что вызывает образование внутренних трещин и 30 брак слитков. При меньших значениях скорость вытягивания оказывается заниженной, что приводит к переохлаждению оболочки слитка. Вследствие этого в оболочке возникают температурные градиенты 35 и термические напряжения, превосходящие допустимое значение, что обусловливает брак слитков по внутренним и наружным трещинам.

Указанный диапазон устанавливают в 40 прямо пропорциональной зависимости от длины кристаллизатора.

Выбор значений эмпирического коэф- фициента С в пределах (0,030 — 0,036) обусловлен необходимостью учитывания в 45 процессе деформации обжатия слитка закономерностей кристаллизации слитка в зоне вторичного охлаждения до. момента его полного затвердевания. При больших значениях скорость вытягивания слитка 50 превосходит допустимые значения, что вызывает необходимость увеличения интенсивности деформации обжатия слитка.

Последнее приведет к Образованию внутренних трещин и браку слитков, При мень- 55 ших значениях скорость вытягивания слитка оказывается заниженной, что уменьшает производительность процесса получения плоских слиткОВ, Указанный диапазон устанавливают в обратной пропорциональной зависимости от длины участка деформации обжатия слитка в твердожидком состоянии под кристаллизатором.

Одновременная деформация обжатия слитка а кристаллизаторе, зоне вторичного охлаждения и на участке после полного эатвердевания позволяет рассредоточить необходимую суммарную деформацию обжатия слитка по длине, большем длины жидкой фазы слитка. При этих условиях величина деформации обжатия слитка на каждом уровне технологической оси установки непрерывной разливки не превышает допустимых значений. В этом случае возможно увеличение скорости вытягивания слитка при одной и той же длине установки непрерывной разливки металлов при обеспечении высокого качества слитков. Увеличение скорости вытягивания слитков приводит к увеличению производительности процесса получения плоских слитков, Способ получения плоских непрерывнолитых слитков осуществляют следующим образом.

Пример, В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор 1 подают металл марки 3 сп и вытягивают из него слиток . шириной 1000 мм. Поверхности рабочих стенок 2 кристаллизатора выполнены криволинейными. В процессве вытягивания слитка из кристаллизатора 1 производят деформацию обжатия оболочки 6 на величину

m на длине L>.

В зоне вторичного охлаждения оболочку 7 поддерживают и направляют приводными роликами и подвергают деформации обжатия на величину и с каждой широкой грани слитка на длине Q. В конце затвердевания или а конце длины участка Ь толщина оболочки 7 равна f. В зоне вторичного охлаждения поверхность оболочки 7 охлаждают водой, распыливаемой форсунками.

Интенсивность охлаждения изменяют от максимального значения под нижним торцом 3 кристаллизатора в пределах 5 — 8 м /м ч до минимального значения а кон е эоны охлаждения в пределах 1,5 — 2,0 м /м ч.

Металл подают в кристаллизатор 1 через удлиненный заливочный стакан (не показан) под уровень мениска металла, на котором наводят слой шлаковой смеси.

После полного затвердевания слитка 8 и после достижения толщиной оболочки 7 величины 1 производят деформацию обжатия слитка на величину Л h с каждой широкой рани на длине 1э и получают слиток 9 толщиной h.

1715474

55

В процессе непрерыной разливки слиток подвергают деформации обжатия в кристаллизаторе, зоне вторичного охлаждения и после полного затвердевания. Величину деформации обжатия слитка на каждом из трех последовательно расположенных участков устанавливают по предлагаемым соотношениям и зависимостям.

В таблице приведены технологические параметры плоских слитков толщиной и, равной 0,008; 0,02; 0,05; 0,08 и 0,11 м. Анализ значений параметров процесса получения плоских слитков показывает, что при занижении и превышении значений параметров (примеры 1 и 5) по сравнению с предлагаемыми (примеры 2 — 4} в слитках возникают внутренние трещины, что приводит к их браку, Кроме того, происходит нарушение сплошности оболочки, что приводит к. прорывам металла и снижению производительности процесса.

В примерах 2 — 4 при одновременном rioвышении скорости вытягивания не происходит образования внутренних трещин, достигается повышение качества слитков, устраняются прорывы металла, В процессе непрерывной разливки распределение суммарной величины деформации.обжатия слитка по трем участкам слитка на длине, большей длины его жидкой фазы, позволяет увеличить суммарную величину степени деформации обжатия, что обеспечивает увеличение скорости вытягивания слитка при той же длине технологической оси установки непрерывной разливки металлов.

В общем случае установка непрерывной разливки металлов может быть вертикального, радиального, криволинейного или горизонтального типа, Предлагаемый способ применим при деформации обжатия слитка на одном или двух участках: в кристаллизаторе, в зоне вторичного охлаждения или после полного затвердевания слитка. В этом случае необходимо снижать скорость вытягивания слитка или увеличивать длину установки непрерывной разливки металлов. При этом достигается высокое качество слитков в условиях обеспечения предлагаемых параметров процесса получения плоских слитков, Применение предлагаемого способа позволяет снизить брак плоских слитков по внутренним и наружным трещинам в среднем на 4%, увеличить производительность процесса получения слитков на 3% и уменьшить количество прорывов металла на 2%.

Формула изобретения

Способ получения плоских непрерывнолитых слитков преимущественно толщиной

20-80 мм, включающий подачу металла в кристаллизатор, формирование слитка и его вытягивание из кристаллизатора с переменной скоростью, поддержание и направление слитка в зоне вторичного охлаждения и после его полного затвердевания при помощи роликов, деформацию обжатия слитка по толщине в зоне вторичного охлаждения, отличающийся тем, что, с целью повышения качества слитков и увеличения производительности, дополнительно производят деформацию обжатия слитка в кристаллизаторе и на участке в твердом его состоянии, при этом величину деформации обжатия слитка на каждом из трех последовательно расположенных участков устанавливают по соотношениям:

rn =-(0,45 0,55) (2 ) и =(0,3 — 0,4) (2 -)

2 а соотношение длины каждого из участков устанавливают по зависимости

L1: L2, D = 1:(2,4-7,2),(1,25 — 0,8) причемскорость v — вытягивания слитка устанавливают по зависимости

BК +СК. где H — толщина слитка на мениске металла в кристаллизаторе,м;

h — толщина слитка после деформации обжатия в твердом состоянии, м;

rn — величина деформации обжатия слитка в кристаллизаторе со стороны каждой широкой грани, м;

n — величина деформации обжатия слитка в твердожидком состоянии на участке между кристаллизатором и концом жидкой фазы слитка со стороны каждой широкой грани, м;

Ah â€, величина деформации обжатия слитка в твердом состоянии после его полного затвердевания со стороны каждой широкой грани, м;

L> — длина участка деформации обжатия слитка в кристаллизаторе, м;

Lz — длина участка деформации обжатия слитка в твердожидком состоянии после кристаллизатора,м; ! з — длина участка деформации обжатия слитка в твердом состоянии после его полного затвердевания, м;

А — эмпирический коэффициент, учитывающий влияние на процесс деформации

1715474 обжатия слитка времени его полного затвердевания, равный (2 — 8), 1/мин;

 — эмпирический коэффициент, учитывающий влияние на процесс деформации обжатия слитка в кристаллизаторе его дли- 83 ны, равный (0,020 — 0,028), м;

1йзвестный

- способ

Параметры процесса получения плоских слитков

Способ по принеру

0,14

0,11

0,015

0,6 0,015 0,009

О>45"0,015ю0,0068

0,03"0,0150,00045

0,10

0,10 О, l 2

0 05 0,08

0,025 0;02

0,5 ° О ° 025 0,0125 0,55.0,02=0,011

0,35 0,025 О, 00875 0,4 0,02=0,008

0,15 С,025 С,00375 0,05 0 02=0,001

Н> и

0,05

Ь> м (Н-h)(2, м

0 025

m, м п, м

ДЬ> и

0,00875

1 "-(ш+

Гб (2

+и)), м

0,054

0,041

0,02875

0,0175

0,013

Время полного затзердевания слитка толщиной 21, иин

0,29 0,48 0,68

0,65 0,50

2,10 3,15 3,60

1,05 0,65 0,40, 1:2,5:1>25 1т4,85г1,0 1:7,2:0,8

2,0 4,26 8,0 .0,028 0,025 . 0,020

0,036 0, 033 0,030

10,0 8,0 6,0

Отсутствуют внутренние и осевые трещины, прорывы металла под кристаллизатором. Брак слитков сокращается на 52

0,9

0,4

0,22

1,0

L1> н

1,35

3,2

1,6.L2» и

L»

Ll LL. Ьз

А, 1/мнн

0,3

1ь8.0:0,75

1.3

1 1,6:1,3

4,26 .

l3,0

0,018

0,028

4,0

1,23

0,030

0,038

Вьм

0,033

С> м

Ч> и/мин результат

2,5

12,0

Брак слитков по внутреннии трещинаи,порывы металла изза нарушения сплощности оболочки

06р83 TCÀ внутренние осевые трещины (3-4 балла) ..

Брак слитков составляет 3-58

Прорывы металла под крнсталлизатором>брак слитков по внутрен" ннм и осевыи трещинам

0,07 О, 08

0,008 0,02

0>031 0,03

0 ° 42 0,031=0,013 0,45. 0,03=0,0135

0,28 ° 0,031 0,0087 0,3.0,03=0,009

О ° 28 0>031 0,00675 0,25 0,03=6,0075

С вЂ” эмпирический коэффициент, учитывающий влияние на процесс деформации обжатия слитка длины участка от кристаллизатора до полного его затвердевания, равный (0,030,036), м, 1715474

Составитель В. Яковлев

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор О. Малец

Редактор А. 0rap

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 561 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5