Способ непрерывного литья слитков и устройство для его осуществления

 

Использование: непрерывное литье металлов и сплавов. Сущность: получение слитков путем подачи металла в кристаллизатор с перекрытием зазора между кристаллизатором и металлоприемником намороженным слоем металла, при этом уменьшают толщину слоя в направлении места контакта. Устройство для осуществления способа содержит кристаллизатор 1 и металлоприемник 2, состыкованный с кристаллизатором в горизонтальной плоскости. В месте стыка вставлен кольцевой холодильник 3 с охлаждаемой полостью 4, расположенной асимметрично в верхней части холодильника, что позволяет получить разнотолщинную оболочку 6 по высоте холодильника . 2 с.п. ф-лы, 2 ил. сл с XI |Јь 10 fo СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 22 О 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4740799/02 (22) 01.09.89 (46) 15.06.92. Бюл. ЬЬ 22 (71) Мариупольский металлургический институт (72) О.В.Носоченко, Н.И.Ревтов, В.В.Емельянов, О.Б.Исаев, В.А,Сахно, Г.А,Николаев и М.А.Поживанов (53) 62.1.746,047(088.8)

:(56) Авторское свидетельство СССР

М 627907, кл. В 22 О 11/00. 1975. (54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ

СЛИТКОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: непрерывное литье ме. таллов и сплавов. Сущность: получение Ы 1740123 А1 слитков путем подачи металла в кристаллизатор с перекрытием зазора между кристаллизатором и металлоприемником намороженным слоем металла, при этом уменьшают толщину слоя в направлении места контакта. Устройство для осуществления способа содержит кристаллизатор 1 и металлоприемник 2, состыкованный с кристаллизатором в горизонтальной плоскости.

В месте стыка вставлен кольцевой холодильник 3 с охлаждаемой полостью 4, расположенной асимметрично в верхней части холодильника, что позволяет получить раэнотолщинную оболочку 6 по.высоте холодильника, 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1740123

30

40

50

55 тичная деформация

Изобретение относится к металлургии, в частности, к непрерывной разливке металла, и может быть использовано при литье в кристаллизатор, состыкованный с металлоприемником (кристаллизатором), . Известен способ непрерывного литья шитков, включающий подачу металла из металлоприемника в кристаллизэтор и вытягивание слитка из последнего. Для реализации способа применяется устройство, в котором между кристаллизатором и огнеупорным стаканом установлена неподвижная теплоизоляционная пластина. В процессе разливки место стакана и кристаллизэтора подогревается.

Недостатками данного способа и устройства являются низкое качество непрерывнолитых слитков, небольшой срок службы устройства в месте стыка, а также низкая стабильность процесса разливки. Это обьясняется различием в значениях коэффициентов линейного расширения материала огнеупорного стакана, уплотняющей пластины и рабочих стенок кристаллизатора, обычно выполняемых иэ меди и бронзы. При этом в месте стыка этих элементов в процессе непрерывной разливки образуются зазоры, куда затекает жидкий металл. Кроме того, выполнение площади рабочего сечения кристаллизатора большей, чем площадь сечения канала огнеупорного стакана приводит к непрогноэируемому процессу кристаллизации металла на внутреннем торце кристаллизатора.

В результате на поверхности слитка образуются надрывы, пояса, ужимины, кольцевые трещины, приводящие к браку слитка, к прорывам металла под кристаллизатором, что нарушает стабильность процесса непрерывной разливки и снижает его производительность, Известен способ непрерывного литья слитков прямоугольного сечения, включающий подачу металла иэ металлоприемника в кристаллизэтор, состыкованные между собой через пластину из огнеупорного материала, который сообщает возвратно-поступательное перемещение в направлении, перпендикулярном движению слитка, с частотой 10-60 циклов в минуту и шагом, равным 0,005-0,1 ширины наибольшей грани слитка.

Указанные способ и устройство не обес. печивают поставленную. цель. Это связано с большой сложностью осуществления способа, тяжелыми условиями работы огнеупорной пластины, нарушениями режима работы устройства, что неминуемо приводит к ухудшению качества слитка. Способ и устройство не решают проблемы "стыка" огнеупорной пластины с охлаждаемой стенкой кристаллизатора, срок службы которого в условиях движения пластины значительно уменьшается. Неминуем быстрый износ пластины, ее непрогнозируемое разрушение, попадание огнеупорных частиц в тело слитка. Все это делает разливку нестабильной и ухудшает качество слитка, Известно устройство, реализующее способ непрерывного литья, включающее охлаждаемую поверхность, расположенную между металлоприемником и кристаллизатором. Охлаждаемая поверхность выполнена в виде приводных валков, состыкованных со всеми стенками кристаллизатора. Открытость стыка огнеупора и охлаждаемой поверхности в устройстве не позволяет осуществлять стабильно процесс разливки.

Кроме того, устройство совершенно не приемлемо для кристаллизаторов круглых сечений, Представляется весьма сложной технологической проблемой изготовление металлических и огнеупорных вставок, Наличие прямого стыка металлической и огнеупорной вставок не решает полностью проблемы ликвидации непосредственно контакта между металлоприемником и кристаллизатором, Множественность зазоров между валками, кристаллизатором и металлоприемником, весьма сложная конфигурация огнеупорного металлоприемника доказывают низкую технологичность данного устройства.

Наиболее близким по технической сути является способ непрерывной разливки метапла, включающий подачу жидкого металла в устройство, содержащее составной кристаллизатор с горизонтальным стыком рабочих стенок, В данном способе перед началом вытягивания формирующейся заготовки кристалпизатор заполняют металлам до уровня горизонтального стыка, прекращают подачу металла и выдерживают его в течение 15 — 60 с, а образующийся слой металла перемещают вверх, перекрывая горизонтальный стык.

Недостатком известного способа и устройства является то, что перемещение сформированного слоя вверх не гарантирует надежную защиту стыка кристаллизаторов. Это связано с тем, что из-эа усадки стали верхний конец слоя отходит от стенки кристаллизатора, образуя щель, в которую попадает жидкий металл. Кроме того, при перемещении слоя вверх возможна его часНеясным остается вопрос о смерзании сформированного слоя с образующейся оболочкой слитка и дальнейшем их разрыве, так как в верхней огнеупорной части кри1740123

25

35

Формирование слоя в месте стыка ме- 50 таллоприемника и кристаллизатора позволяет надежно защитить стык от расплава и последующего его разрушения. что делает процесс стабильным, исключая прорыв

55 сталлизатора будет находиться перегретый металл, который приводит к подплавлению слоя, Вытягивание слитка должно в этих условиях привести к разрыву слоя либо оголению места стыка, куда попадает жидкий металл, Место разрыва слоя не прогнозируемо и это приводит к ухудшению качества слит ка;

Цель изобретения — повышение стабильности процесса разливки, Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем подачу жидкого металла из металлоприемника в состыкованный с ним с зазором кристаллизатор. формирование .оболочки слитка, перекрытие зазора и вытягивание слитка, перекрытие зазора осуществляют намораживанием слоя металла между металлоприемником vi кристаллизатором, обеспечивают контакт оболочки со слоем и уменьшение его толщины в направлении места контакта.

В устройстве для непрерывного литья слитков, .содержащем металлоприемник и кристаллизатор, установленные с зазором, в зазоре установлена кольцевая пластина грибовидной формы, выпуклая часть которой перекрывает зазор, примыкая к металлоприемнику и кристаллизатору, а в части пластины, примыкающей к металлоприемнику, выполнена охлаждаемая полость.

Предлагаемый способ и устройство отличаются от.прототипа тем, что намороженный слой формируют принудительным охлаждением металла без остановки процесса разливки металла. Кроме того, слой формируется в месте горизонтального сты-, ка металлоприемника и кристаллизатора на выпуклой поверхности пластины, обеспечивая его надежное перекрытие. В прототипе с этой целью осуществляется дополнительная операция перемещения оболочки затравкой вверх. Кроме того, слой выполнен раэнотолщинным в определенном направлении за счет того, что охлаждаемая полость выполнена в части пластины, примыкающей к металлоприемнику, что обеспечивает ее фиксированный отрыв в месте контакта пластины с кристаллиэатором, металла и образование дефектов на поверхности слитка. Уменьшение толщины деформируемой оболочки в месте стыка, примыкающей к кристаллизатору, позволяет производить разрыв намороженного .слоя и оболочки слитка в определенном месте на уровне стыка, что также не нарушает условий разливки стали.

Решение указанных задач обеспечивает возможность использования металлоприемника, надежно состыкованного с кристаллизатором для долегирования и рафинирования металла при разливке любых марок сталей в кристаллизаторы любых конфигураций и размеров, позволяет при- менять специальные способы подвода металла и различные методы внешнего воздействия на металл, что в конечном итоге повышает качество, слитков. Скорость вытягивания заготовки не влияет на толщину намораживаемого слоя на рабочую поверхность пластины. Установка в зазор между кристаллизатором и металлоприемником не изменяет амплитуду и частоту возвратно-поступательного движения кристаллизатора при разливке bio предлагаемому способу по сравнению с разливкой по принятой технологии. Защита зеркала металла осуществляется аналогично защите при разливке по принятой технологии. Предусмотрена подача под давлением жидкой смазки в зазор между пластиной и кристалл изатором, Рафинирование и долегирование металла в металлоприемнике, состыкованном с кристаллиэатором по предлагаемому методу, позволяет значительно улучшить технико-экономические показатели разливки за счет существенного снижения угара легирующих компонентов и увеличения эффективности рафинирования (снижение энергетических и кэпитальных затрат на рафинирование).

На фиг. 1 и 2 изображено устройство, реализующее способ.

Устройство содержит кристаллизатор 1 и металлоприемник (промежуточный ковш), 2, состыкованный с кристаллиэатором по периметру в горизонтальной плоскости. В месте стыка вставлена кольцевая пластина

5 грибовидной формы с выпуклой рабочей поверхностью 3 и охлаждаемой полостью 4, расположенной асимметрично в части пластины, примыкающей к металлоприемнику, что позволяет получить разнотолщинный слой 6 по высоте пластины за счет асимметричного охлаждения ее рабочей стенки, Асимметричность расположения охлаждаемой полости, а соответственно и создание разнотолщинного слоя необходимы для создания условий разрыва слоя с оболочкой слитка в определенном месте — месте стыка пластины и кристаллизатора. Объем охлаждаемой полости, составляющий 0,2- 0,5 общего объема пластины, конфигурация и расположение полости подбираются таким

1740123 образом, чтобы создать условия для снижения величины теплоотвода в 2 — 5 раз между точками стыков пластины с металлоприемником и кристаллизатором. Снижение теплоотвода более чем в 5 раз может привести 5 к большому нагреву и разрушению пласти- ны; снижение же теплоотвода менее чем в 2 раза в значительной мере усложняет разрыв намороженного слоя на рабочей поверхности пластины и оболочке слитка. 10

Способ непрерывного литья слитков осуществляется следующим образом.

В процессе литья жидкий металл 5— сталь марки 09Г2С из металлоприемника 2 попадает в рабочую полость кристаллиза- 15 тора 1, из которого вытягивают слиток сечением 0,25х0,1650 м со скоростью 0,6 мlмин. Массовый расход металла составляет 28,5 кг/с, В период подачи металла из металло- 20 приемника 2 в кристаллизатор 1 начинают охлаждать пластину 3. установленную в месте стыка. Удельный теплоотвод от поверхности пластины йзменяется от 2000—

3000 Вт/м s месте стыка пластины с 25 метэллоприемником (в примере 2600 Втl м ) г до 600-1000 Вт/м — в месте стыка пластины с кристаллизатором (в примере 700 Вт/м ), г что позволяет сформировать слой металла 6 с изменяющейся толщиной от 5 — 6 мм в час- 30 ти, примыкающей к металлоприемнику, до

2 — 3 мм в части, примыкающей к кристаллизатору, что обеспечивает перекрытие стыка и своевременный разрыв намороженного слоя с оболочкой слитка при движении кри- 35 сталлизатора в наиболее утоненной части слоя 8, т,е, в месте стыка пластины и кристаллизатора, Выбор удельного теплоотвода от каждого горизонта пластины является оптималь- 40 ным с точки зрения теплофизического взаимодействия слоя с жидким металлом и механической прочности намораживаемого слоя. При увеличении величины теплоотвода резко снижается возможность разрыва 45 слоя 6 и оболочки слитка 7, что приводит к нарушению стабильности разливки — невозможности процесса вытягивания слитка, При меньшем теплоотводе возможны самостоятельный сход слоя с пластины и оголение стыка, а также недопустимый разогрев самой пластины.

Применение предложенных способа и устройства повышает стабильность процес- . са литья слитков за счет надежного исключения прорывов металла в стык, Отлитая заготовка не имеет шлаковых включений, Количество кольцевых трещин на единицу поверхности сляба в 2 — 3 раза меньше, чем при отливке слитков по прототипу и находится на уровне слитков, отлитых по базовой технологии, применяемой на комбинате

"Азовсталь".

Формула изобретения

1. Способ непрерывного литья слитков, включающий подачу жидкого металла из металлоприемника в установленный относительно него с зазором кристаллизатор, формирование оболочки слитка и его вытягивание из кристаллизатора, о т л и ч а юшийся тем; что, с. целью повышения стабильности процесса разливки, в зазоре между металлоприемником и кристаллизатором осуществляют намораживэние слоя металла с уменьшением его толщины в направлении зоны контакта сформированной оболочки с намороженным слоем.

2. Устройство для непрерывного литья слитков, содержащее металлоприемник и кристаллизатор, установленные с зазором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения стабильности процесса разливки, в зазоре установлена кольцевая пластина грибовидной формы, выпуклая часть которой примыкает к металлоприемнику и кристаллизатору с перекрытием зазора, а в части пластины, примыкающей к металлоприемнику, выполнена охлаждаемая полость.

1740123

Составитель О. Носочен ко

Редактор И.Касарда Техред M.Ìîðãåíòàë . Корректор О.Ципле

Заказ 2036 Тираж Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раущская наб., 4/5

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