Способ непрерывной разливки плоских слитков

 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к непрерывной разливке плоских слитков с обжатием в твердожидком состоянии. Целью изобретения является повышение стойкости оборудования, производительности и стабильности процесса разливки. В процессе непрерывной разливки подают металл в зазор между приводными барабаном, лентой и боковыми ребордами, ребордами и лентой, огибающей реборды, формируют слиток в радиальном направлении между барабаном, производят деформацию обжатия слитка в твердожидком состоянии и вытягивают его с переменной скоростью, при изменении скорости вытягивания слитка центру барабана сообщают перемещение относительно центра реборд по окружности с радиусом ε (H h), со скоростью вращения, определяемой по предложенной зависимости. 2 ил. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к непрерывной разливке плоских слитков с обжатием в твердожидком состоянии.

Известен способ непрерывной разливки плоских слитков, включающий подачу жидкого металла в зазор между приводным барабаном и бесконечной лентой, обжатие слитка в твердожидком состоянии, формирование слитка в радиальном направлении и его вытягивание с переменной скоростью. В процессе непрерывной разливки одну из широких граней слитка на криволинейном участке технологической оси установки формируют по радиальной плоскости, а другую по криволинейной плоскости.

Недостатком известного способа является низкая стойкость оборудования, производительность и стабильность процесса разливки. Это объясняется тем, что при уменьшении скорости вытягивания слитка происходит обжатие слитка не в твердожидком, а в твердом состоянии, или происходит прокатка слитка. В этих условиях возрастают нагрузки на барабан и на ролики, поддерживающие ленту, что вызывает их поломку и выход из строя. Кроме того, при обжатии слитка в твердом состоянии происходит его заклинивание в зазоре между барабаном и лентой, что вызывает прекращение процесса разливки. Сказанное приводит к уменьшению производительности и стабильности процесса разливки.

Наиболее близким по технической сущности является способ непрерывной разливки плоских слитков, включающий подачу жидкого металла в зазор между приводными барабаном, боковыми ребордами и бесконечной лентой, огибающей реборды, формирование слитка в радиальном направлении между барабаном, лентой и боковыми ребордами, обжатие слитка в твердожидком состоянии и его вытягивание с переменной скоростью. В процессе разливки производят обжатие слитка в твердожидком состоянии в пределах 5-90% посредством перемещения барабана относительно ленты и боковых приводных реборд. При этом обжатие слитка производят по длине сектора барабана с углом 90,5-180 градусов, считая от мениска металла.

Недостатком известного способа является низкая стойкость оборудования, производительность и стабильность процесса разливки. Это объясняется тем, что при уменьшении скорости вытягивания слитка происходит обжатие слитка не в твердожидком, а в твердом состоянии, или происходит прокатка слитка. В этих условиях возрастают нагрузки на барабан и на ролики, поддерживающие ленту, что вызывает их поломку и выход из строя. Кроме того, при обжатии слитка в твердом состоянии происходит его заклинивание в зазоре между барабаном и лентой, что вызывает прекращение процесса разливки. Сказанное приводит к уменьшению производительности и стабильности процесса разливки.

Исследованиями установлено, что для повышения стойкости оборудования, производительности и стабильности процесса разливки необходимо при уменьшении скорости вытягивания слитка перемещать участок технологической оси с минимальной величиной зазора между барабаном и лентой перемещать с определенной скоростью в сторону мениска металла. Значение этой скорости определяется закономерностями изменения длины жидкой фазы слитка и толщины оболочки. Это можно достигнуть посредством перемещения оси барабана по окружности радиусом ε= (Н h) относительно центра реборд. При этом барабан и реборды вращаются, обеспечивая новую скорость вытягивания слитка. Ось барабана при этом перемещают в течение времени, равном времени полного затвердевания вытягиваемого слитка толщиной h. Здесь Н толщина слитка на мениске металла, h толщина слитка после обжатия.

Целью изобретения является повышение стойкости оборудования, производительности и стабильности процесса разливки.

Указанную цель достигают тем, что подают жидкий металл в зазор между приводными барабаном, боковыми ребордами и бесконечной лентой, огибающей реборды, формирование слитка в радиальном направлении между барабаном, лентой и боковыми ребордами, обжатие слитка в твердожидком состоянии и его вытягивание с переменной скоростью. В процессе непрерывной разливки при изменении скорости вытягивания слитка центру барабана сообщают перемещение относительно центра реборд по окружности с радиусом ε= (Н h) со скоростью вращения n=(0,1-0,2) где h скорость вращения центра барабана, об/мин; V₂ новое значение скорости вытягивания слитка, м/мин, V₁ прежнее значение скорости вытягивания слитка, м/мин; Н толщина слитка на мениске металла, м; h толщина слитка после обжатия, м; r радиус верхней грани плоского слитка, м; (0,1-0,2) эмпирический коэффициент, учитывающий закономерности изменения длины жидкой фазы слитка и толщины его оболочки при изменении скорости вытягивания слитка в зависимости от содержания углерода в разливаемом металле, оборот, при этом перемещение центра барабана по окружности производят в течение времени полного затвердевания слитка толщиной h.

Повышение стойкости оборудования будет происходить вследствие устранения обжатия слитка в твердом состоянии и снижения нагрузок на барабан и ленту с поддерживающими роликами.

Повышение производительности и стабильности процесса непрерывной разливки плоских слитков будет происходить вследствие прекращение вытягивания слитка из-за его заклинивания и в зазоре между барабаном и лентой.

Диапазон значений эмпирического коэффициента в пределах (0,1-0,2) оборотов объясняется закономерностями измерения длины жидкой фазы слитка и толщины его оболочки при изменении скорости вытягивания слитка в зависимости от содержания углерода в разливаемом металле. При меньших значениях будет происходить обжатие слитка в твердом состоянии при уменьшении скорости вытягивания слитка, что приведет к поломке оборудования и прекращению вытягивания слитка. При больших значениях интенсивность обжатия слитка в твердожидком состоянии будет превосходить допустимые значения, что вызовет брак слитков по внутренним и наружным трещинам. Указанный диапазон устанавливают в обратной пропорциональной зависимости от содержания углерода в стали.

Перемещение по окружности центра барабана в течение времени полного затвердевания вытягиваемого слитка объясняется тем, что в течение этого времени при изменении скорости вытягивания устанавливается новое стационарное положение оболочки слитка и его длины жидкой фазы.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков предлагаемого способа с отличительными признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "существенные отличия".

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.

На фиг.1 показана схема установки непрерывной разливки плоских слитков; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; Установка для осуществления способа непрерывной разливки плоских слитков состоит из барабана 1, ленты 2, валков 3, роликов 4 и 5, боковых реборд 6. Позицией 7 обозначен слиток толщиной h, 8 широкая грань слитка, 9 жидкий металл, 10 узкая грань слитка, α- угол сектора барабана, на длине окружности которого кристаллизуется слиток, r радиус барабана, R радиус реборд, О центр барабана, О₁ центр реборд, ε- эксцентриситет, h толщина слитка после обжатия, Н толщина слитка на мениске, L длина жидкой фазы слитка.

Способ непрерывной разливки плоских слитков осуществляют следующим образом.

П р и м е р. В процессе непрерывной разливки в зазор, образованный поверхностью приводного барабана 1, бесконечной приводной ленты 2 и боковыми поверхностями приводных реборд 6, подают жидкий металл 9.

Бесконечная лента 2 огибает поверхность торцов боковых реборд 6 на длине сектора барабана 1 с углом α и приводится в движение приводными валками 3. Барабан 1 и реборды 6 приводятся во вращение своими приводами. Оболочка 8 слитка 7 формируется на поверхности барабана 1 с радиусом r, а противоположная грань на поверхности ленты 2 с радиусом кривизны R (r + H). В процессе непрерывной разливки производят деформацию обжатия узких граней 10 слитка 7 в твердожидком состоянии посредством смещения центра О барабана 1 относительно центра О₁ реборд 6 от толщины Н на мениске металла до толщины h.

Из установки вытягивают слиток 7 толщиной h и шириной В с переменной скоростью и направляют дальше по роликам 4. Ролики 5 поднимают ленту 2 к торцам боковых реборд 6. В процессе разливки корпус барабана 1, реборды 6 и лента 2 охлаждаются соответственно проточной и распыливаемой форсунками водой. Оси О и О₁ барабана 1 и реборд 6 расположены с эксцентриситетом ε= (Н h). После начала процесса разливки барабан 1 перемещают на величину ε= (Н h) в сторону ленты 2 для обеспечения условий получения слитка 7 толщиной h.

В процессе непрерывной разливки при изменении скорости вытягивания слитка 7 центру О барабана 1 сообщают перемещение относительно центра О₁ реборд 6 по окружности с радиусом ε= (Н h) со скоростью вращения h=(0,1-0,2) где n скорость вращения центра барабана, об/мин;
V₂ новое значение скорости вытягивания слитка, м/мин,
V₁ прежнее значение скорости вытягивания слитка, м/мин,
Н толщина слитка на мениске металла, м;
h толщина слитка после обжатия, м;
r радиус верхней грани плоского слитка, м;
(0,1-0,2) эмпирический коэффициент, учитывающий закономерности изменения длины жидкой фазы слитка и толщины его оболочки при изменении скорости вытягивания слитка в зависимости от содержания углерода в разливаемом металле, оборот.

При этом перемещение центра барабана по окружности производят в течение времени полного затвердевания слитка толщиной h.

В процессе вращения центра О барабана 1 относительно центра О₁ реборд 6 участок зазора между барабаном 1 и лентой 2, имеющий наименьшее значение по толщине и обеспечивающий формирование слитка толщиной h, перемещается по окружности ε= (h + H) в сторону мениска металла при снижении скорости вытягивания или от мениска в случае увеличения скорости вытягивания. В этих условиях гарантируется обжатие слитка 7 в твердожидком состоянии без поломки оборудования и прекращения процесса разливки.

В таблице приведены примеры осуществления способа непрерывной разливки плоских слитков при различных технологических параметрах. Ширина слитков В во всех примерах равна 1,2 м.

В первом примере интенсивность обжатия слитка в твердожидком состоянии будет превосходить допустимые значения вследствие вращения центра барабана со скоростью сверх допустимых значений, несмотря на снижение скорости вытягивания слитка. В этих условиях в слитках образуются внутренние и наружные трещины, что приводит к браку слитков.

В пятом примере обжатие слитка будет происходить в твердом состоянии вследствие недостаточной скорости вращения центра барабана. В этих условиях будет происходить поломка оборудования, заклинивание слитка в зазоре между барабаном и лентой, что вызывает прекращение процесса разливки.

В шестом примере (прототипе) происходит поломка оборудования, заклинивание слитка в зазоре между лентой и барабаном и прекращение процесса вытягивания слитка вследствие обжатия слитка в твердом состоянии. Это объясняется отсутствием возможности вращения центра барабана относительно центра реборд.

В примерах 2-4, несмотря на изменение скорости вытягивания слитка, осуществляется его обжатие в твердожидком состоянии. В результате отсутствует поломка оборудования, не происходит заклинивание слитка в зазоре между барабаном и лентой, не прекращается процесс вытягивания слитка.

Применение предлагаемого способа позволяет уменьшить количество поломок оборудования на 2,5% повысить производительность процесса разливки на 4,2%

Формула изобретения

СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ ПЛОСКИХ СЛИТКОВ, включающий подачу металла в зазор между приводными барабаном, ребордами и лентой, огибающей реборды, формирование слитка в радиальном направлении между барабаном, лентой и боковыми ребордами, деформацию обжатия слитка в твердожидком состоянии и вытягивание его с переменной скоростью, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости оборудования, производительности и стабильности процесса разливки, в процессе непрерывной разливки при изменении скорости вытягивания слитка центр барабана перемещают относительно центра реборд по окружности с радиусом ε = (H-h) с частотой вращения, определяемой из выражения

где n частота вращения центра барабана, мин^-1,
V₂ новое значение скорости вытягивания слитка, м/мин;
V₁ прежнее значение скорости вытягивания слитка, м/мин;
H толщина слитка на мениске металла, м;
h толщина слитка после обжатия, м;
r радиус кривизны верхней грани плоского слитка, м;
0,1 0,2 эмпирический коэффициент, учитывающий закономерности изменения длины жидкой фазы слитка и толщины его оболочки при изменении скорости вытягивания слитка в зависимости от содержания углерода в разливаемом металле.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7