Способ и установка для непрерывной бесслитковой разливки при производстве металлической полосы

Изобретение относится к области металлургии. Металлическую полосу получают на установке непрерывной разливки металлов, содержащей изложницу с подвижными охлаждаемыми стенками и последовательно расположенную прокатную линию. На выходе из изложницы, перед входом в линию горячей прокатки, на поверхность металлической полосы наносят продукт, создающий на ней смазывающий слой, что позволяет достичь высоких степеней обжатия за один проход. Выделение газов при разложении смазывающего продукта с момента его нанесения на полосу обеспечивает защиту поверхности металлической полосы от окисления. 2. н. и 10 з.п. ф-лы.

 

Настоящее изобретение относится к области непрерывной разливки металлов. Более конкретно оно относится к непрерывной разливке для получения металлических полос небольшой толщины непосредственно из жидкого металла, разливаемого между валками или, говоря в общем виде, между подвижными охлаждаемыми стенками.

Способ разливки между валками состоит в разливке металла для получения металлической полосы, например, углеродистой стали, нержавеющей стали, сплава Fe-Ni, сплава Fe-Si или других железо- или нежелезосодержащих сплавов, посредством затвердевания жидкого металла между боковыми цилиндрическими стенками двух валков, вращающихся в противоположных направлениях и охлаждаемых изнутри. При этом образуются две затвердевшие "корки" на стенках валков, и эти корки существенно смыкаются на уровне "шейки" (горловины) валка, т.е. в том месте, где интервал между стенками наименьший и существенно равен толщине отливаемой полосы (порядка 1-10 мм, обычно 3-5 мм).

Во многих случаях затвердевшую полосу, полученную разливкой между валками, подвергают горячей прокатке в одной или нескольких клетях прокатного стана, расположенных последовательно с разливочными валками. Только после этой горячей прокатки (включающей при необходимости другие металлургические операции, такие как повторные нагревы и/или охлаждения в контролируемых условиях) полученную полосу, смотанную в катушку, поставляют заказчику или направляют на последующие стадии обработки, например на холодную прокатку.

Горячая прокатка осуществляется в виде пространственно расположенной единой линии прокатных агрегатов, позволяющих получить тонкие полосы стали (и, говоря широко, железосодержащих сплавов) в виде катушек с толщиной, близкой к конечной требуемой толщине изделия, тем самым исключая операцию получения требуемой небольшой толщины на выходе из валков (там, где трудно достичь толщин менее примерно 3 мм). Этот способ позволяет также рафинировать и гомогенизировать микроструктуру полосы.

При этом существует смысл в том, чтобы коэффициент обжатия при горячей прокатке был как можно более высоким. Тем не менее, на практике эта величина ограничена фактом появления окалины на поверхности полосы между выходом из валков и выходом из прокатного стана вследствие окисления поверхности окружающим воздухом.

Указанное ограничение можно устранить с помощью оболочки или кожуха, создающих инертную среду и устанавливаемых между валками и прокатным станом для поддержания в ней нейтральной или восстановительной атмосферы с низким содержанием кислорода. Однако присутствие такой оболочки (кожуха) существенно осложняет изготовление и эксплуатацию установки для непрерывной разливки. Даже при наличии такой оболочки для создания инертной атмосферы трудно превысить коэффициент обжатия порядка примерно 50%, если только не увеличить стоимость сооружения установки в таких размерах, которые бы поглотили экономические преимущества, предлагаемые фильерой для "разливки тонкотолщинных изделий" по сравнению с фильерами для получения традиционных изделий.

Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ и установку для непрерывной разливки тонких металлических полос в условиях, позволяющих соблюсти благоприятные экономические обстоятельства при очень высоких коэффициентах обжатия при горячей прокатке в линейно расположенной прокатной линии.

Для достижения указанной цели предлагаемое изобретение касается способа непрерывной разливки для непосредственного получения металлической полосы. Согласно указанному способу отливают указанную полосу посредством затвердевания жидкого металла в изложнице с подвижными охлаждаемыми стенками, после чего осуществляют горячую прокатку полосы с помощью последовательно расположенных агрегатов стана горячей прокатки. Согласно предлагаемому изобретению на поверхность полосы, на выходе из изложницы, наносят продукт (вещество), оставляющий продолжительно существующий слой смазки на указанной полосе в тот момент, когда полоса находится в горячепрокатанном состоянии, причем вещество выделяет газы, которые способствуют сохранению указанной окисленной поверхности.

Указанный смазывающий слой (пленка) может быть углеродистым веществом. Указанное вещество, оставляющее смазывающий слой (пленку), может быть в этом случае графитосодержащим.

Указанное вещество, оставляющее смазывающую пленку, может быть маслом, содержащим карбонат кальция.

Указанное вещество, оставляющее смазывающую пленку, может быть ацетиленом. Горячую прокатку можно проводить со степенью обжатия порядка 50%.

Указанный жидкий металл является железосодержащим сплавом.

Предлагаемое изобретение касается также установки для непрерывной разливки при бесслитковом получении тонкой металлической полосы. Предлагаемая установка включает изложницу с подвижными охлаждаемыми стенками, в том месте, где происходит затвердевание металла, а также линию для горячей прокатки с помощью последовательно расположенных агрегатов полученной затвердевшей полосы. Предлагаемая установка характеризуется тем, что она оставляет на поверхности указанной полосы, на выходе из изложницы, продолжительно существующий продукт (вещество) на указанной поверхности перед входом в установку горячей прокатки.

Указанные подвижные стенки являются боковыми стенками двух валков, вращающихся в противоположных направлениях.

Указанные подвижные стенки могут быть двумя полосами, подвигающимися в процессе изготовления.

Предлагаемая установка может включать ящик (кессон) для создания инертной атмосферы между выходом из изложницы и входом в установку для горячей прокатки.

Как станет вполне ясно далее, настоящее изобретение состоит в том, чтобы нанести на поверхность полосы, выходящей из валков разливочной установки, вещество (первоначально оно находится в твердом, жидком или газообразном состояниях), которое должно оставить длительно существующий слой (пленку) на поверхности полосы перед вхождением полосы в клеть стана горячей прокатки. Такой эффект смазки позволяет в один проход достичь степеней обжатия, равных или превышающих 50%.

Вполне логично, если за этим первоначальным проходом последуют один или несколько других проходов (которые могут быть при необходимости отделены друг от друга промежуточными операциями повторного разогрева или охлаждения).

Если указанные условия соблюдены, вполне возможно получить полосы толщиной от 1,5 до 1 мм в катушках, и даже толщиной менее указанных, исходя из отлитых полос толщиной 3-5 мм на выходе из валков, то есть полосы, обычно получаемой в данной области техники. В некоторых случаях полученные таким образом горячекатаные изделия могут заменить изделия такой же толщины, получение которых требует холодной прокатки. В любом случае, возможность достижения очень высоких степеней обжатия при горячей прокатке создает новые возможности для металлургов, работающих с такими исходными изделиями горячей прокатки.

Достижение столь высоких степеней обжатия при удовлетворительных условиях качества поверхности полос возможно только, если поверхность полос свободна или практически свободна от окалины в момент прокатки. Если рассматривать настоящее изобретение с этой точки зрения, то оно предлагает особое преимущество. Дело в том, что слой продукта, предназначенный для образования смазки, выступает в качестве защитного слоя от окисления кислородом атмосферы. С другой стороны, растрескивание предлагаемого продукта в момент наложения на полосу и в последующие моменты приводит к тому, что образуются газы, способствующие тому, что поверхность полосы становится инертной за счет резкого уменьшения концентрации кислорода вблизи полосы. Если использовать кессон для создания инертной атмосферы, эти газы остаются внутри кессона и сами участвуют в создании инертной атмосферы, а это позволяет уменьшить количества добавляемого нейтрального газа или восстановительного агента. В наиболее благоприятных случаях можно вообще обойтись без применения кессона для создания инертной атмосферы, поскольку выделение газов из продукта, нагретого и разлагаемого действием теплоты поверхности полосы оказывается достаточным для создания низкой концентрации кислорода вблизи поверхности полосы.

На практике полоса, выходящая из валков достигает последовательно расположенного прокатного стана только через несколько секунд и имеет температуру порядка 950-1050°С. Следовательно, предлагаемый продукт должен обладать такими характеристиками, которые позволяют ему существовать в форме, пригодной для эффективного использования, например в форме углеродистого вещества на поверхности полосы, входящей в прокатный стан. Он должен быть способным выделять защитные газы при разложении, по меньшей мере, в мгновения, которые следуют за выходом полосы из валков. Именно в эти мгновения полоса имеет наиболее высокую температуру и, следовательно, опасность образования окалины наиболее высока. При отсутствии кессона для образования инертной атмосферы рекомендуется продолжать разложение (растрескивание) продукта вплоть до вхождения в прокатный стан. Природу продукта и его количество, осажденное на каждой стороне полосы, можно позже подобрать эмпирически.

Из числа продуктов, которые могут быть использованы в рамках данного изобретения, можно назвать графитовый порошок или смазку, содержащую до 50% карбоната кальция. Ввиду относительно высокой вязкости такая смазка особенно подходит для смазывания полосы, в особенности на тех участках полосы, где полоса проходит вертикально или на ее наружной стороне при ее прохождении внутри стана.

Говоря в общем виде, рекомендуется использовать продукт, который после своего разложения оставляет углеродистый осадок на поверхности полосы, готовой к прокатке.

Например, можно получить указанный углеродистый осадок посредством вдувания ацетилена на поверхность полосы. Сгорание ацетилена по формуле

2С₂Н₂+2O₂→2С+Н₂O+СО+CO₂+Н₂

приводит к образованию графита, составляющего смазывающий слой согласно данному изобретению. Кроме того, вышеуказанная реакция приводит к образованию водорода, отчего атмосфера становится восстановительной.

Настоящее изобретение было описано применительно к его применению для разливки тонких металлических полос между двумя валками. Однако можно также предусмотреть его использование в других видах установок для разливки тонких металлических полос относительно большой толщины порядка 5-10 мм между движущимися охлаждаемыми валками.

1. Способ для непрерывной бесслитковой разливки металлической полосы, включающий получение указанной полосы путем затвердевания жидкого металла в изложнице с подвижными охлаждаемыми стенками и горячую прокатку металлической полосы в последовательно расположенной прокатной линии, отличающийся тем, что на поверхность металлической полосы на выходе из изложницы наносят продукт, создающий смазывающий слой на указанной поверхности в момент горячей прокатки металлической полосы и вызывающий выделение газов, способствующих защите указанной поверхности полосы от окисления.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что продукт, создающий смазывающий слой, является углеродистым материалом.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что продукт, создающий смазывающий слой, является графитом.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что продукт, создающий смазывающий слой, является смазкой, содержащей карбонат кальция.

5. Способ по п.2, отличающийся тем, что продукт, создающий смазывающий слой, является ацетиленом.

6. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что горячую прокатку осуществляют со степенью обжатия, равной, по меньшей мере, 50%.

7. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что указанный жидкий металл является железосодержащим сплавом.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что указанный жидкий металл является железосодержащим сплавом.

9. Установка для непрерывной бесслитковой разливки тонкой металлической полосы, содержащая изложницу с охлаждаемыми подвижными стенками, в которой происходит затвердевание полосы, и последовательно расположенную линию горячей прокатки затвердевшей полосы, отличающаяся тем, что установка снабжена средствами, создающими смазывающий слой на поверхности затвердевшей полосы перед входом в линию горячей прокатки.

10. Установка по п.9, отличающаяся тем, что охлаждаемые подвижные стенки являются боковыми стенками двух валков, вращающихся в противоположных направлениях.

11. Установка по п.9, отличающаяся тем, что охлаждаемые подвижные стенки являются двумя движущимися полосами.

12. Установка по одному из пп.9-11, отличающаяся тем, что она снабжена кессоном для обработки полосы на участке между выходом из изложницы и входом в линию горячей прокатки.