Способ управления тепловым состоянием слитка в машине непрерывного литья заготовок

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

Р ОПУБЛИК (51)л В 22 О 11/22

ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

Е OMCTBO СССР (ОСПАТЕНТ СССР) .а ()ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ ( ( (, (и т

Г с т ск

1) 4937615/02

2) 25.03.91

6) 23.08.93. Бюл. М 31

1) Вологодский политехнический институт

Череповецкий металлургический комбиат

2) А.Н.Шичков, Л.Г.Быстров, Н.Г,Баширов,,В.Клочай, С.Б.Ябко, Ю.И.Иванов

И.А. Стефанов.

3) Череповецкий металлургический комбиТ

6) Заявка Японии N. 58-35055, . В 22 0 11/16, 1983.

4) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМ

ОСТОЯНИЕМ СЛИТКА В МАШИНЕ НЕРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК

7) Изобретение относится к металлургии, чнее, к непрерывной разливке металлов. ель изобретения .— снижение процесса ещинообразования Слитка и путем это, повышение качества металла и металлооката. Способ управления тепловым стоянием слитка включает определение мпературы эатвердевания Т1, контроль орости разливки Ч, определение охлаждаИзобретение относится к металлургии, т чнее, к непрерывной разливке металлов. !

Целью изобретения является устранен е указанных недостатков, снижение теми ратурных напряжений в оболочке слитка и, путем этого, уменьшение процесса тренообразования и улучшение качества мет лла, а также оптимального использования в ды.

Поставленная цель достигается тем, что в пособе управления тепловым состоянием с итка в машине непрерывного литья заго5U 1836183 А3 ющей способности кристаллизатора и каждого 1-го участка зоны вторичного охлажде.ния, контроль температуры слитка в зоне .разгиба путем измерения температуры металла за зоной вторичного охлаждения Т, определение перепада температур Л T=T> и

Tz и регулируемую подачу охлаждающей жидкости на поверхность металла в зоне вторичного охлаждения. Новым в способе является то, что дополнительно определяют постоянную С машины, равную произведению эффективной длины кристаллиэатора Нкр, на его охлаждающую способность К1, и при изменении скорости разливки поддерживают постоянный для заданной марки стали температуру металла в зоне разгиба путем изменения интенсивности охлаждения Кэ и/или Hz участков зоны вторичного охлаждения таким обра- з и зом, чтобы, К21 Hgl ЛТ V C, где n— (=1 число участков эоны вторичного охлаждения. 1 э.п. ф-лы, 6 ил. (л) товок, включающем определение температуры затвердевания металла Т1, контроль скорости разливки V, определение охлажда- Q0 ющей способности каждого i-ro участка зо- Q ны вторичного охлаждения, контроль температуры металла Tz эа зоной вторичного охлаждения, определение перепада температур Л Т эатвердевания металла и за зоной вторичного охлаждения, регулируемую подачу охлаждающей жидкости на поверхность металла в зоне вторичного охлаждения, дополнительно определя ют ох1836183

ЛТЧ вЂ” С

К2 =

Нззо

ЛТЧ вЂ” С

K2 =

Нзво

55 лаждающую способность кристаллизатора машины непрерывного литья заготовок, К1, и, при изменении скорости разливки, поддерживают постоянной для заданной марки стали температуру металла в зоне разгиба путем изменения охлаждающей способности К2 и/или длины H2i участков зоны вторичного охлаждения таким образом, чтобы

A

K2i . H2i-Л T . V — С, i=1 где n — число участков зоны вторичного ох- 15 лаждения;

С = Нкр, К1 — постоЯннаЯ ДлЯ Данной

МНЛЗ величина, С м/с;

Кроме того, среднюю охлаждающую способность всех участков зоны вторично- 20

ro охлаждения определяют по соотношению где H3ao — длина всех участков зоны вторичного охлаждения, м, а охлаждающую способность каждого из участков зоны вторичного охлаждения K2i 30 поддерживают равной средней охлаждающей способности всех участков зоны вторичного охлаждения К2.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показал, что заявля- 35 емый способ отличается от известного тем, что определяют охлаждающую способность кристаллизатора машины непрерывного литья заготовок К1, и при изменении скорости разливки, поддерживают постоянной 40 для заданной марки стали температуру металла в зоне разгиба путем изменения охлаждающей способности K2i и/или длины

H2i участков зоны вторичного охлаждения таким образом, чтобы 45 л

K2i H2i=ЛТ Ч С, i =1

Кроме того, среднюю охлаждающую способность всех участков зоны вторичного охлаждения определяют по соотношению а охлаждающую способность каждого иэ участков зоны вторичного охлаждения K2i поддерживают равной средней охлаждающей способности всех участков зоны вторичного охлаждения К2.

На фиг.1 — расчетная модель теплотехнологии разливки на машине непрерывного литья заготовок; на фиг.2 — зависимость интегральной интенсивности теплосьема в кристаллиэаторе от расхода воды; на фиг.3 — зависимость теплового потока в кристаллизаторе от расхода шлакообраэующей смеси; на фиг.4 — зависимость теплового потока в кристаллиэаторе от частоты качания; на фиг.5 — зависимость теплового потока в кристаллиэаторе от перегрева стали, находящейся в промковше и конусности торцовых стенок; на фиг.6 — зависимость теплового потока в кристаллизаторе от уровня меникса.

Распределение температуры на поверх.йости слитка в машине непрерывного литья заготовок в кристаллизаторе, зоне вторичного охлаждения, непосредственно за зоной вторичного охлаждения и эа точкой перегиба можно, с достаточной для инженерной практики, точностью аппроксимироaàTü линейными функциями с угловыми коэффициентами соответственно К1, К2, Кз, К4 (С/с). Перегиб интенсивности изменения температуры поверхности слитка обьясняется завершением затвердевания жидкой фазы (фиг.1). На основании вышеизложенного:

К2 H3so (Т1 Т2) / КЗ (КЗ Нзво Нкр)

K1 Нкр где Нззо — длина всех участков зоны вторичного охлаждения при данной скорости разливки, м;

Т1 — температура эатве рдевания данной марки стали, С;

Т2 — температура поверхности за зоной вторичного охлаждения, С;

Нкз — координата конца полного затвердевания металла„м;

V — скорость разливки, м/с;

Нкр — эффективная длина кристаллизатора, м;

Так как охлаждающая способность машины после вторичного охлаждения до полного затвердевания К3=0,03 С/с, то изменением температуры на данном участке можно пренебречь и тогда формула (1) принимает вид:

Нзво К2 = Л Т V — Нк К1, (2) где Ь Т вЂ” перепад температур эатвердевания и за зоной вторичного охлаждения, С, Наши исследования показали, что интегральная интенсивность теплосъема в

1836183 кристаллизаторе мало зависит от технологических параметров разливки. Так при отклонении расхода воды на кристаллизатор на 4д% от номинального, интегральный тепловой поток изменяется на 0,7% (фиг.2). На

5 — 7% изменяется тепловой поток при возрастании или уменьшении расхода шлакообраэующей смеси на 30% (от 0,65 кг/т до

1,2 кг/т металла) (фиг,3). При увеличении частоты качания кристаллизатора с 20 до

100 качаний в минуту, тепловой поток возрастает на 3% (фиг,4). Перегрев стали в и ромковше окаэЫвает влияние íà интенсивность теплосъема в кристаллизаторе до скорости .0,9 мlмин. При скорости разливки

0,6 м/мин увеличение перегрева от 10К до

ЗОК дает увеличение теплосъема на 10, а при скорости разливки 0,8 м/мин увеличение составляет 3%.

Конусность торцевых стенок также влияет незначительно. При скорости разливки

0,5-0,6 м/мин увеличение конусности-от

0 68 до 1,36% приводит к возрастанию теплового потока в медных торцевых стенках на 25%, а при скорости разливки 0,9 м/мин тепловой поток в них увеличивается только на 9%. Т.е. интегральный тепловой поток в кристаллизаторе увеличивается не более, чем на 5;(, При увеличении скорости разливки с 0,6 м/мин до 1,2 м/мин интенсивность теплосъема возрастает на 12 (фиг.5). Колебание уровня металла в кристаллиэаторе на 60 мм приводит к изменению интегрального теплосъема на 2% (фиг,б). Это объясняется тем, что основной теплосъем осуществляется на длине 0,8 м.

Т.е. интегральный теплосъем в кристаллизаторе определяется его длиной. С увеличением его высоты от 0,8 м и более величина теплосъема падает. Так в кристаллизаторе

Нкр - 0,9 м интенсивность изменения температуры поверхности слитка равна К1=6

С/с, а при Н<р «1,2 м — К1 = 3,7 ОС/с.

Приведенные выше результаты исследований убедительно показывают, что управлять интенсивностью теплосъема в кристаллиэаторе практически невозможно.

Таким образом, для данного кристаллизатора величина К1 Нкр = С вЂ” const и согласно (2) для того, чтобы температура в зоне разгиба слитка оставалась постоянной при изменении скорости разливки, необходимо изме-, нение охлаждающей способности зоны вторичного охлаждения.

Нами установлено, что проектная мощность зоны вторичного охлаждения аналогичных машин непрерывного литья заготовок криволинейного типа с радиусом кривизны радиального участка 10 м и толщиной отливаемого слитка 250 мм равны, Так, при скорости Н=0,0167 м/с произведение расхода воды на длину зоны вторичного охлаждения составляет; для 8-й МНЛЗ ЧерМК: 22 м 16,67 л/с =

=3,67.10 л.м/с; для 10-й МНЛЗ ЧерМК: 30,4 м -13,3 л/с =

=4,04.10 л м/с; для машины фирмы "Фест Альпине":

14,5 м 266,6 л/с = 3,87 л.м/с.

Таким образом. имеет место единая для данного типа машин характеристика мощности вторичного охлаждения для всего диапазона технологических скоростей разливки;

Gb Нзво=20 10 Н+ 3.10 (л м/c) (3) К2= а 6 -р, (4) где 3- постоянная величина, зависит от числа включенных участков

Для 0,01 « V < 0,0133 и Hugo - 12,86 м, ф =5,1 С/с;

В основе управления теплотехнологией

20 разливки на МНЛЗ лежит принцип изменения охлаждающей способности каждого участка, а также, изменение числа участков, участвующих во вторичном охлаждении, в зависимости от скорости разливки.

25 Анализ изменения температуры поверхности в зоне вторичного охлаждения показывает, что охлаждение металла может быть реализовано различными способами. Например, если в зоне вторичного охлажде30 ния, состоящей иэ двух участков (фиг,l), на первом охлаждающая способность — К z, а на втором — К"z, то при переходе с первого участка на второй возникают дополнительные температурные напряжения в оболочке

35 слитка, что приводит к увеличению процесса трещинообразования и, как следствие, ухудшению качества металла. Если охлаждающая способность первого и второго участков равна средней охлаждающей

40 способности всех участков зоны вторичного охлаждения, то есть К г=К"z =Kz. то обеспечивается минимальная величина термических напряжений в оболочке слитка и система вторичного охлаждения данной ма45 шины настроена верно, Промышленные испытания на ряде

МНЛЗ ЧерМК и машине фирмы "Фест Альпине" показал, что зависимость средней охлаждающей способности всех участков

50 зоны вторичного охлаждения Kz от расхода . . подаваемой воды линейна. Так, для десятой

МНЛЗ ЧерМК она имеет вид:

1836183

Для 0,0133 Ч < 0,0167 и Нзво - 24,2 м, P-10,В С/с, а = 34,7 С/л.

Предлагаемый способ управЛения тепловым состоянием слитка реализует- 5 ся следующим образом. На машинах непрерывного литья заготовок идет разливка при скорости V1. Известная охлаждающая способность каждого участка зоны вторичного охлаждения К2ь Контроль температуры 10 слитка в зоне разгиба определяют путем измерения температуры поверхности за зоной вторичного охлаждения Т2, например, оптическим пирометром. Температуру затвердевания Т1 определяют как полусумму 15 температур ликвидуса и солидуса для данной марки стали. В. процессе разливки определяют перепад температур Ь Т= Т1-Т2, рассчитывают среднюю охлаждающую способность всех участков зоны вторичного ох- 20 лаждения К2 соответствующую температуре за зоной вторичного охлаждения T2:

К2-(ЬТ V С)/Нзвo. (5)

Далее, согласно (4) определяют требуемый суммарный расход в зоне вторичного охлаждения.

Скорость разливки увеличилась до V2. 8 этом случае определяют длину зоны вторич- 30 ного охлаждения, соответствующую данной скорости. разливки Ч2, интегральную охлаждающую способность К2 согласно. (5) и требуемый суммарный расход. При этом, длина и охлаждающая способность отдельных уча- 35 стков равны: дпя 1-m- Н 2 и К 2,для 2-Го — Н "2 и К"2. для 3-го -Н2 " и К ", для 4-го — Н2(4) и К (4)

Ha:òåx участках, где охлаждающая способность отличается от средней, согласно (4) 40 корректируют, т,е. определяют Kz для выше названных участков и определяют соответствующие им отклонения расходов соответствующих участков.

6» Ф

h K 2 К2-К 2, Ь К2-К2-K2", К2(з)К2К (з) Д К2(4)К К «)

А61- Ь К 2/аЬ Ь = ЬК"2 /а { S К2(э)/а, Л64 Л К2(4)/

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает снижение температур- 55 ных напряжений в оболочке слитка и, путем

t этого, уменьшение трещинообразования и улучшение качества металла, а также оптимального использования воды.

Формула изобретения

1, Способ управления тепловым состоянием слитка в машине непрерывного литья заготовок, включающий определение температуры затвердевания металла Т1, контроль скорости разливки Ч, определение охлаждающей способности каждого i-го участка зоны вторичного охлаждения. контроль температуры слитка в зоне разгиба путем измерения температуры металла Т2 за зоной вторичного охлаждения, регулируемую подачу охлаждающей жидкости на поверхность металла в зоне вторичного охлаждения, отличающийся тем, что, с целью снижения температурных напряжений в оболочке слитка и путем этого уменьшения процесса трещинообразования и улучшения качества металла, а также оптимального использования воды, определяют перепад температур ЛТ затвердевания металла и за зоной вторичного охлаждения, определяют

Интегральную охлаждающую способность кристаллизатора машины непрерывного литья заготовок К1 и при изменении скорости разливки поддерживают постоянной для заданной марки стали температуру металла в зоне разгиба путем изменения охлаждающей способности К2 и/или длины

H2i участков эоны вторичного охлаждения таким образом, чтобы

n ° - - I

K2t H2i= AT V- Kt Нкр. град м/с, I =1 где n — число участков зоны вторичного охлаждения, i Нкр- технологическая длина кристаллиза1ора, м.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что среднюю охлаждающую способHocTb всех участков зоны вторичного охлаждения определяют по соотношению

К2= (AT V-K> Нкр)/Нзво гРад/с где Нзво — длина всех участков зоны вторичного охлаждения, м.. а охлаждающую способность каждого иэ участков зоны вторичного охлаждения K2i поддерживают равной средней охлаждающей способности всех участков зоны вторичного охлаждения К2.

1836183

Фиг.

3,2

065

1836183

; Я,g5 ,У

М 40 60 И них

trit 4

НВг

-3,2.30

Составитель Л. Быстров

Техред М.Моргентал

Редактор Е, Полионова

Корректор С. Патрушева

Заказ 2996 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Способ управления тепловым состоянием слитка в машине непрерывного литья заготовок Способ управления тепловым состоянием слитка в машине непрерывного литья заготовок Способ управления тепловым состоянием слитка в машине непрерывного литья заготовок Способ управления тепловым состоянием слитка в машине непрерывного литья заготовок Способ управления тепловым состоянием слитка в машине непрерывного литья заготовок Способ управления тепловым состоянием слитка в машине непрерывного литья заготовок 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к непрерывной разливке металлов

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к непрерывной разливке металлов

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к непрерывной разливке металлов

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано на машинах Т непрерывного литья заготовок

Изобретение относится к металлургии, в частности к затворам для выпуска расплава металла из ковша

Изобретение относится к металлургии, точнее к непрерывному литью заготовок, и предназначено для автоматического контроля работы форсуночного водовоздушного охлаждения машины непрерывного литья заготовок

Изобретение относится к металлургии, точнее к непрерывному литью заготовки, ипредназначено для контроля работы форсуночного ВОДОВОЗДУШНОГО охлаждения машины непрерывного литья заготовок

Изобретение относится к автоматическому управлению расходами охладителя по участкам зоны вторичного охлаждения (ЗВО) машин непрерывного литья заготовок

Изобретение относится к пластинчатому кристаллизатору для получения слитков из стали, в частности, тонких слитков, с водоохлаждаемыми стенками на узких сторонах, которые могут зажиматься между стенками по широким сторонам, и с приспособлениями для изменения полости, образуемой стенками узких и широких сторон для слитков различных размеров, а также погружного стакана, и с приспособлением для создания осциллирующего перемещения

Изобретение относится к металлургии, а именно к технологии получения слитков на установках непрерывной разливки металла

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам охлаждения слябов на машинах непрерывной разливки заготовок криволинейного типа

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам охлаждения слябов на машинах непрерывной разливки заготовок

Изобретение относится к технологии непрерывной разливки металла

Изобретение относится к способу и устройству для изготовления заготовки из металла посредством установки непрерывной разливки, которая содержит по меньшей мере одно охлаждающее устройство для охлаждения заготовки, причем охлаждающему устройству придана по меньшей мере одна редукционная клеть для обжатия заготовки по толщине, причем заготовка при обжатии по толщине имеет отвердевшую оболочку и жидкую осевую зону

Изобретение относится к оптическим методам контроля технологических параметров установки непрерывной разливки стали (УНРС)

Изобретение относится к непрерывной отливке металлов, в частности стали

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам охлаждения слябов на машинах непрерывной разливки заготовок криволинейного типа

Изобретение относится к области автоматического управления технологическими процессами, а более конкретно к устройствам, регулирующим расход охлаждающей воды на машинах непрерывной разливки металла
Наверх