Способ непрерывной разливки плоских слитков

 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке плоских слитков с обжатием в твердожидком состоянии. Целью изобретения является улучшение качества непрерывно плоских слитков, повышение производительности и стабильности процесса разливки, а также повышение стойкости оборудования. В процессе непрерывной разливки подают металл в зазор между приводным барабаном, ребордами и лентой, огибающей реборды, формируют слиток в радиальном направлении между барабаном, лентой и боковыми ребордами, производят деформацию обжатия слитка в твердожидком состоянии, вытягивают его с переменной скоростью и поддерживают ленту при помощи роликов, при этом измеряют усилия на ролики, действующие на них со стороны ленты, и при превышении значений усилий на 5-20% от рабочего значения увеличивают скорость вытягивания слитка в соответствии с предложенной зависимостью. 2 ил. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии.

Известен способ непрерывной разливки плоских слитков, включающий подачу жидкого металла в зазор между приводными 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 при помощи барабана, а другую по криволинейной плоскости.

Недостатком известного способа является неудовлетворительное качество непрерывнолитых плоских слитков. Это объясняется тем, что в процессе обжатия слитка в твердожидком состоянии в зазоре между барабаном и лентой происходит деформация узких граней слитка с различной интенсивностью по длине зоны обжатия. При этом в узких гранях возможно появление участков с интенсивностью обжатия, превосходящей допустимые значения, что вызывает образование в узких гранях внутренних и наружных трещин. Сказанное приводит к браку слитков и прорывам металла на выходе слитка из зазора между лентой и барабаном.

Кроме того, при снижении скорости вытягивания слитка возможно уменьшение длины жидкой фазы слитка сверх допустимых значений, что вызывает обжатие слитка в твердом состоянии или его прокатку. В этих условиях происходит значительное увеличение нагрузок на барабан и ролики, что вызывает их поломку и выход из строя.

Исследованиями установлено, что для повышения качества непрерывнолитых плоских слитков необходимо в процессе их вытягивания контролировать усилия обжатия, воздействующие на узкие грани слитка, и в зависимости от их значений изменять скорость вытягивания слитка. Этого можно достигнуть посредством измерения усилий, воздействующих на ролики, и в зависимости от изменения их значений изменять скорость вытягивания слитка по определенной зависимости. При этом в узких гранях не возникают напряжения, превосходящие допустимые значения. Сказанное гарантирует обжатие слитка только в твердожидком состоянии, устраняет возникновение внутренних и наружных трещин, а также поломку оборудования. Кроме того, исключение обжатия слитка в твердом состоянии устраняет заклинивание слитка в зазоре между барабаном и лентой, и, как следствие, прекращение процесса вытягивания слитка.

Целью изобретения является улучшение непрерывнолитых плоских слитков, повышение производительности и стабильности процесса разливки, а также повышение стойкости оборудования.

Указанная цель достигается тем, что подают металл в зазор между приводными барабаном, ребордами и лентой, огибающей реборды, формируют слиток в радиальном направлении между барабаном, лентой и боковыми ребордами, производят деформацию обжатия слитка в твердожидком состоянии, вытягивают его с переменной скоростью, а также поддерживают и направляют ленту при помощи роликов.

В процессе непрерывной разливки измеряют усилия на ролики, действующие на них со стороны ленты, и при превышении значений усилий на 5-20% от рабочего значения увеличивают скорость вытягивания слитка на величину ΔV (0,004-0,02)V ˙m, где ΔV величина изменения скорости вытягивания слитка, м/мин; V рабочее значение скорости вытягивания слитка, м/мин; m величина увеличения усилия на ролики от рабочего значения в радиальном направлении бочки барабана, (0,004-0,02) эмпирический коэффициент, учитывающий физико-механические свойства разливаемого металла и сопротивление металла процессу обжатия, 1/% Улучшение качества плоских непрерывнолитых слитков происходит вследствие устранения возникновения в узких гранях слитка напряжений, превосходящих допустимые значения, и, как следствие, сокращение брака слитков по внутренним и наружным трещинам. Повышение производительности и стабильности процесса разливки происходит вследствие устранения прорывов металла на выходе слитка из зазора между лентой и барабаном, а также заклинивания слитка в указанном зазоре и прекращения вытягивания слитка. Повышение стойкости оборудования происходит вследствие устранения случаев повышения нагрузок на барабан и поддерживающие ленту ролики сверх допустимых значений.

Диапазон значений эмпирического коэффициента в пределах (0,004-0,02), 1/% объясняется закономерностями деформации обжатия узких граней плоского слитка в зависимости от физико-механических свойств разливаемого металла при высоких температурах и скоростях вытягивания слитка. При больших значениях величина увеличения скорости вытягивания относительно ее рабочего вытягивания превосходит допустимые значения, что вызывает прорыв металла под действием ферростатического давления вследствие уменьшения оболочки слитка сверх допустимых значений. При меньших значениях происходит образование в узких гранях слитка внутренних и наружных трещин, а также заклинивание слитка в зазоре между барабаном и лентой. Указанный диапазон устанавливают в обратной пропорциональной зависимости от рабочего значения скорости вытягивания слитка. Увеличение скорости вытягивания слитка при увеличении нагрузок на ролики объясняется необходимостью уменьшения интенсивности обжатия слитка в зазоре между лентой и барабаном, а также уменьшения действующих на них нагрузок.

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, Е 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 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 L.

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

Под роликами 5 установлены мессдозы, при помощи которых в процессе непрерывной разливки измеряют усилие на ролики, возникающие вследствие обжатия слитка 7 с величины Н до толщины L.

В процессе непрерывной разливки измеряют усилие на ролики 5, действующие на них со стороны ленты 2, и при превышении значений усилий на 5-20% от рабочего значения увеличивают скорость вытягивания слитка на величину ΔV (0,004-0,02)V ˙m, где ΔV величина изменения скорости вытягивания слитка, м/мин; V рабочее значение скорости вытягивания слитка, м/мин; m величина увеличения усилия на ролики 5 от рабочего значения в радиальном направлении бочки барабана 1, (0,004-0,02) эмпирический коэффициент, учитывающий физико-механические свойства разливаемого металла и сопротивление металла процессу обжатия, 1/%
В этом случае при увеличении скорости вытягивания уменьшается толщина оболочки узких граней, что приводит к снижению усилий на ролики и барабан, возникающих при обжатии слитка в твердожидком состоянии. При этом толщина слитка после обжатия L остается неизменной.

Увеличение скорости вытягивания слитка производят в случае увеличения нагрузок как на все ролики 5, так и на один из роликов или группу роликов 5.

В таблице приведены примеры осуществления способа при различных технологических параметрах процесса разливки. Во всех примерах ширина слитка В 1,2 м, радиус барабана r 1,0 м.

После увеличения рабочей скорости вытягивания на ΔV в случае уменьшения нагрузок до рабочего значения уменьшают скорость вытягивания слитка до прежнего рабочего значения.

В примере 1 в узких гранях образуются внутренние и наружные трещины, а также происходят прорывы металла и поломка оборудования вследствие недостаточного увеличения скорости вытягивания слитка. В примере 5 происходят прорывы металла вследствие значительного увеличения скорости вытягивания слитка и уменьшения толщины оболочки сверх допустимых значений. В примере 6 (прототипе) происходит поломка оборудования, заклинивание слитка и прекращение процесса разливки вследствие постоянства скорости вытягивания слитка в условиях увеличения нагрузок на ролики, поддерживающие ленту. В примерах 2-4 в слитках не образуются внутренние и наружные трещины, отсутствует заклинивание слитка в зазоре между лентой и барабаном, устраняются прорывы металла вследствие увеличения скорости вытягивания слитка в допустимых пределах.

Увеличение нагрузок на ролики может происходить вследствие непредвиденного снижения скорости вытягивания слитка, уменьшения температуры разливаемого металла, изменения его химического состава или по другим причинам.

Применение предлагаемого способа позволяет сократить брак слитков по внутренним и наружным трещинам на 2,6% уменьшить количество прорывов металла на 1,8% сократить случаи поломок оборудования на 1,6%
Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принят способ непрерывной разливки плоских слитков, применяемый на ЕПО "Тулачермет".

Формула изобретения

СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ ПЛОСКИХ СЛИТКОВ, включающий подачу металла в зазор между приводными барабаном, ребордами и лентой, поддерживаемой роликами, формирование слитка в радиальном направлении, деформацию обжатия слитка в твердо-жидком состоянии и вытягивание его с переменной скоростью, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества непрерывнолитных плоских слитков, повышения производительности и стабильности процесса разливки, а также повышения стойкости оборудования, в процессе непрерывной разливки измеряют усилия на ролики, действующие на них со стороны ленты, и при превышении значений усилий на 5 20% от рабочего значения, увеличивают скорость вытягивания слитка по зависимости
ΔV = (0,004-0,02)V·m,
где ΔV величина изменения скорости вытягивания слитка, м/мин;
V рабочее значение скорости вытягивания слитка, м/мин;
m величина превышения значений усилия на ролики от рабочего значения в радиальном направлении бочки барабана,
(0,004 0,02) эмпирический коэффициент, учитывающий физико-механические свойства разливаемого металла и сопротивление металла процессу обжатия, 1%

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4