Способ непрерывной разливки металла

 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к непрерывной разливке металлов. Цель изобретения улучшение качества непрерывнолитых слитков. Сущность изобретения: в кристаллизатор подают металл, вытягивают из него слиток с переменной скоростью, подают шлаковую смесь на мениск металла в кристаллизаторе, охлаждают кристаллизатор проточной водой, поддерживают и направляют слиток при помощи роликов, охлаждают поверхность слитка охладителем, распыливаемым форсунками, измеряют температуру поверхности слитка. В процессе непрерывной разливки на локальном участке измерения температуры поверхности слитка определяют отношение величины площадей светлых и темных пятен и на основе этого определяют истинное значение температуры поверхности слитка по зависимости T_ист=T_изм+ΔT(S_св/S_темн); где T_ист истинное значение температуры поверхности слитка, °С; T_изм измеренное значение температуры поверхности слитка, °С; S_св площадь участков слитка без слоя окалины и шлака, мм²; S_темн площадь участков слитка, 2 покрытых слоем окалины и шлака, мм²; ΔT - эмпирический коэффициент, равный 20 120°С; и при отклонении T_ист от рабочего значения в пределах ± (10-30)% соответственно изменяют расход шлаковой смеси в кристаллизаторе в пределах ± (10-40)% от рабочего значения в обратной пропорциональной зависимости от величины отклонения T_ист от рабочего значения. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металла.

Наиболее близким по технической сущности является способ непрерывной разливки металла, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, подачу шлаковой смеси на мениск металла в кристаллизатор, охлаждение кристаллизатора проточной водой, поддержание и направление слитка при помощи роликов, охлаждение поверхности слитка охладителем, распыливаемым форсунками, а также измерение температуры поверхности слитка измерительным прибором.

Недостатком известного способа является неудовлетворительное качество непрерывнолитых слитков. Это объясняется тем, что из-за наличия на поверхности слитка шлакового гарнисажа и окалины становится невозможным процесс регулирования расхода шлаковой смеси в кристаллизаторе на основе данных об измерении температуры поверхности слитка со слоем окалины и шлакового гарнисажа.

В то же время, только измерение температуры поверхности слитка без окалины и шлакового гарнисажа делает невозможным регулирование расхода шлаковой смеси в кристаллизаторе на основе данных об измерении температуры поверхности слитка без слоя окалины и шлакового гарнисажа после их удаления.

Кроме того, удаление окалины и слоя гарнисажа с поверхности слитка требует применения специальных приспособлений и устройств, работающих в сложных тепловых условиях зоны вторичного охлаждения, что снижает их стойкость и усложняет процесс обслуживания.

Отсутствие возможности регулирования расхода шлаковой смеси в кристаллизаторе приводит к перегреву и к переохлаждению отдельных локальных участков поверхности слитка в кристаллизаторе, что вызывает брак слитков по внутренним и наружным трещинам, а также приводит к прорывам металла под кристаллизатором.

Цель изобретения улучшение качества непрерывнолитых слитков.

Цель достигается тем, что в кристаллизатор подают металл, вытягивают из него слиток с переменной скоростью, подают шлаковую смесь на мениск металла в кристаллизаторе, охлаждают кристаллизатор проточной водой, поддерживают и направляют слиток при помощи роликов, охлаждают поверхность слитка охладителем, распыливаемым форсунками, а также измеряют температуру поверхности слитка измерительным прибором.

В процессе непрерывной разливки на локальном участке измерения температуры поверхности слитка определяют отношение площади участков, покрытых слоем окалины и шлака, к площади участков без указанного слоя, которые оценивают по излучательной способности участков, вычисляют истинное значение температуры поверхности слитка по математическому выражению.

T_ист= T_изм+ ΔT(S_св/S_темн); где T_ист истинное значение температуры поверхности слитка, ^оС; T_изм измеренное значение температуры поверхности слитка, ^оС; S_св площадь участков слитка без слоя окалины и шлака, мм²; S_темн площадь участков слитка, покрытых слоем окалины и шлака, мм²; ΔT эмпирический коэффициент, равный 20-120^оС.

При отклонении T_ист от значения, заданного по технологии в пределах, ± (10-30)% соответственно изменяют расход шлаковой смеси в кристаллизатор в пределах ± (10-40)% от значения, заданного по технологии, в обратной пропорциональной зависимости от величины отклонения значения T_ист от значения, заданного по технологии.

Улучшение качества непрерывнолитых слитков будет происходить вследствие регулирования расхода шлаковой смеси в кристаллизаторе в соответствии с текущими значениями температуры поверхности слитка. При этом на поверхности слитка будут отсутствовать разогретые и переохлажденные локальные участки. В этих условиях в оболочке слитка не будут возникать температурные градиенты и термические напряжения, превосходящие допустимые значения, вследствие чего брак слитков по внутренним и наружным трещинам сократится, устранятся прорывы металла вследствие повышения равномерности толщины оболочки слитка по периметру.

Диапазон изменения эмпирического коэффициента в пределах 20-120^оС объясняется разницей температуры поверхности слитка под слоем окалины и шлака и без этого слоя. При меньших значениях нельзя будет определить истинное значение температуры поверхности слитка. Большие значения устанавливать не имеет смысла, так как большие значения в практике непрерывной разливки не встречаются.

Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от расстояния места измерения температуры поверхности слитка от мениска металла в кристаллизаторе.

Диапазон изменения величины T_ист в пределах ± (10-30)% от рабочего значения объясняется закономерностями изменения температуры поверхности в зависимости от расходов шлаковой смеси в кристаллизаторе. При меньших значениях изменение расхода шлаковой смеси в кристаллизаторе не будет сказываться на теплоотводе от слитка. Большие значения устанавливать не имеет смысла, так как дальнейшее изменение расхода шлаковой смеси в кристаллизаторе не будет сказываться на качестве слитка.

Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от величины расстояния места измерения температуры поверхности слитка от мениска металла в кристаллизаторе.

Диапазоны изменения расхода шлаковой смеси в кристаллизаторе в пределах ± (10-40)% от рабочего значения объясняется закономерностями теплоотвода от слитка в кристаллизаторе. При меньших значениях не будет происходить изменений в росте толщины оболочки слитка и в величине теплоотвода от него. Большие значения устанавливать не имеет смысла, так как в этом случае не будет происходить дальнейшего изменения в росте толщины оболочки слитка и теплоотвода от него.

Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от рабочего расхода шлаковой смеси в кристаллизаторе.

Способ непрерывной разливки металлов осуществляют следующим образом.

П р и м е р. В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор подают сталь марки 3 сп и вытягивают из него слиток с переменной скоростью. На мениск металла в кристаллизаторе подают шлаковую смесь на основе CaO SiO₂- Al₂O₃. В зоне вторичного охлаждения слиток поддерживают и направляют при помощи роликов и охлаждают водой с регулируемым расходом, распыливаемой форсунками. В зоне вторичного охлаждения измеряют температуру поверхности слитка с помощью, например, оптических пирометров или тепловых труб. Кристаллизатор охлаждают водой, протекаемой в его рабочих стенках с регулируемым расходом. Удельные расходы воды изменяют по экспоненциальному закону от максимального значения под кристаллизатором до минимального значения в конце зоны охлаждения.

С помощью телекамеры ТКМ со щелевой диафрагмой определяют на площади визирования оптического пирометра на поверхности слитка соотношения величины площадей светлых и темных пятен. Это отношение вычисляется при помощи контроллера обработки телевизионных изображений.

В процессе непрерывной разливки на локальном участке измерения температуры поверхности слитка определяют отношение величины площадей светлых и темных пятен и на основе этого определяют истинное значение температуры поверхности слитка по зависимости T_ист= T_изм+ ΔT(S_св/S_темн), где T_ист истинное значение температуры поверхности слитка, ^оС; T_изм измеренное значение температуры поверхности слитка с помощью прибора, ^оС; S_св площадь светлых пятен, мм²; S_темн площадь темных пятен, мм²;
ΔT эмпирический коэффициент, равный 20-120^оС; и при отклонении T_ист от рабочего значения в пределах ± (10-30)% соответственно изменяют расход шлаковой смеси в кристаллизаторе в пределах ± (10-40) от рабочего значения в обратной пропорциональной зависимости от величины отклонения значения T_ист от рабочего значения.

Расчет величины T_ист и расход воды на охлаждение кристаллизатора производится при помощи ЭВМ.

В таблице приведены примеры осуществления способа непрерывной разливки металлов с различными технологическими параметрами. Площадь визирования пирометра на поверхности слитка составляет 200 мм².

В примере 1 из-за значительного уменьшения расхода шлаковой смеси происходит переохлаждение поверхности слитка в кристаллизаторе, что приводит к браку слитков по трещинам и к прорывам металла под кристаллизатором.

В примере 5 из-за незначительного уменьшения расхода шлаковой смеси нарушается необходимая закономерность теплоотвода от слитка в кристаллизаторе, что приводит к браку слитков по трещинам и к прорывам металла.

В примере 6 (прототип) из-за отсутствия корректировки результатов измерения температуры поверхности слитка и соответствующего изменения расходов шлаковой смеси в кристаллизатор в соответствии с этим измерением происходит нарушение закономерности роста оболочки слитка в кристаллизаторе и выравнивания ее толщины по периметру кристаллизатора. Это приводит к браку слитков по трещинам и к прорывам металла под кристаллизатором.

В примерах 2-4 вследствие точного измерения температуры поверхности слитка с ее корректировкой по величине производится изменение расходов шлаковой смеси в оптимальных пределах. В результате в слитках не возникают внутренние и наружные трещины, выравнивается толщина оболочки слитка по периметру, устраняются прорывы металла.

Применение предлагаемого способа позволяет сократить брак слитков по внутренним и наружным трещинам на 1,8% Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принят способ непрерывной разливки металлов, применяемый на Череповецком металлургическом комбинате.

Формула изобретения

СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, подачу шлаковой смеси на мениск металла в кристаллизаторе, охлаждение кристаллизатора проточной водой, поддержание и направление слитка при помощи роликов, охлаждение поверхности слитка охладителем, распыливаемым форсунками, а также измерение температуры поверхности слитка измерительным прибором, отличающийся тем, что в процессе непрерывной разливки на локальном участке измерения температуры поверхности слитка определяют отношение площади участков, покрытых слоем окалины и шлака, к площади участков без указанного слоя, которые оценивают по излучательной способности участков, вычисляют истинное значение температуры T_ист поверхности слитка по выражению
T_ист= T_изм+ΔT(S_св/S_темн),
где T_изм измеренное значение температуры поверхности слитка, ^oС;
S_св площадь участков слитка без слоя окалины и шлака, мм²;
S_темн площадь участков слитка, покрытых слоем окалины и шлака, мм²;
ΔT эмпирический коэффициент, равный 20-120^oС,
и при окончании T_ист от значения, заданного по технологии, в пределах ± 10-30% соответственно изменяют расход шлаковой смеси в кристаллизатор в пределах ± 10-40% от значения, заданного по технологии, в обратной пропорциональной зависимости от величины отклонения значения T_ист от значения, заданного по технологии.

РИСУНКИ

Рисунок 1