Способ непрерывного литья слитков

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам непрерывного литья стальных слитков с использованием кристаллизатора с соотношением сторон 300×(330-360) мм. Способ включает: подачу стали из промежуточного ковша в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, поддержание и направление слитка с помощью роликов в зоне вторичного охлаждения с комбинированным охлаждением водовоздушной смесью и обжатие непрерывнолитого слитка в тянущих клетях по широкой грани на 2-4 мм. При этом температуру стали в промежуточном ковше поддерживают выше температуры ликвидус на 10-30°С, а в кристаллизаторе - на 0-10°С, изменяют скорость вытягивания в зависимости от температуры стали в пределах 0,60-0,80 м/мин, а охлаждение водовоздушной смесью осуществляют позонно с соотношением расхода воды и воздуха в первой зоне, составляющем (1,90-2,15):120, м³/ч, во второй зоне - (1,15-1,55):180, м³/ч, а в третьей зоне - (0,95-1,10):200, м³/ч при соотношении длин зон охлаждения 350-1000-1300, мм. Изобретение позволяет повысить производительность разливки, а также улучшить качество поверхности и макроструктуры отливаемых непрерывнолитых стальных заготовок. 1 табл.

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам непрерывного литья слитков.

Известен способ непрерывной разливки металлов в слитки мелкого квадратного сечения, включающий подачу металла в кристаллизаторы, вытягивание из них слитков с переменной скоростью, охлаждение поверхности слитков водой в зоне вторичного охлаждения с интенсивностью, изменяющейся по экспоненциальному закону от максимального значения под кристаллизатором до минимального в конце зоны затвердевания, и далее на воздухе, изгиб и выпрямление полностью затвердевших слитков, а также резку слитков на мерные длины, отличающийся тем, что с целью улучшения качества слитков и повышения скорости вытягивания, охлаждение слитков непосредственно под кристаллизатором производят с интенсивностью 8,0-12,0 м³/м²·ч на длине участка, равном 0,06-0,14 длины жидкой фазы и с интенсивностью 1,5-2,5 м³/м²·ч в конце зоны охлаждения, усилие изгиба прикладывают при температуре поверхности слитка 1100-1150°С, а усилие вытягивания и выпрямления - при температуре поверхности слитка 900-950°С в одном и том же месте с одновременным обжатием в плоскости выпрямления в пределах 0,5-1,5% [1].

Существенными недостатками данного способа непрерывной разливки металлов являются:

- низкая производительность разливки из-за малого сечения отливаемых непрерывнолитых слитков;

- высокая вероятность образования макродефектов в виде ликвационных полосок в связи с большим усилием изгиба и последующим значительным обжатием в плоскости выпрямления;

- высокая вероятность образования дефектов поверхности в виде различных трещин вследствие охлаждения непрерывнолитых слитков только водой.

Известен также способ непрерывной разливки металла при получении слитков прямоугольного сечения преимущественно толщиной 150-200 мм, включающий изменение скорости разливки, регулировку расхода охладителя вдоль технологической оси, при котором с целью улучшения качества слитков, температуру поверхности слитка изменяют путем регулировки расхода охладителя от 1070-1090°С до 800-850°С на длине зоны орошения 6,0-7,0 м от кристаллизатора при скорости разливки 0,60-0,65 м/мин, при увеличении скорости разливки на каждые 0,1 м/мин допускают повышение температуры слитка в верхней части вторичного охлаждения на 10-12°С путем регулировки расхода охладителя, а длину зоны орошения увеличивают на 0,8-1,5 м, оставляя температуру поверхности слитка в конце зоны орошения прежней [2].

Существенными недостатками данного способа непрерывной разливки металла являются:

- высокая вероятность образования термических напряжений и трещин вследствие режима охлаждения только водой;

- низкая производительность разливки в связи с малым сечением непрерывнолитого слитка.

Известен также выбранный в качестве прототипа способ непрерывного литья слитков, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, поддержание и направление слитка в зоне вторичного охлаждения с помощью роликов и его комбинированное охлаждение сначала водой, распыливаемой форсунками, с изменением оптимальных значений удельных расходов воды вдоль зоны вторичного охлаждения по экспоненциальному закону, а затем - водовоздушной смесью, при котором с целью улучшения качества слитков из трещиночувствительных марок стали и снижения расхода воздуха, слиток охлаждают водовоздушной смесью в течение времени, равного 0,28-0,74 времени полного затвердевания слитка [3].

Существенными недостатками данного способа непрерывного литья слитков являются:

- низкая скорость разливки из-за выбранного режима охлаждения сначала водой, а затем водовоздушной смесью;

- высокая вероятность образования ромбичности слитков и возникновения термических напряжений при выбранном режиме охлаждения.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются: повышение производительности разливки, а также улучшение качества поверхности и макроструктуры отливаемых непрерывнолитых слитков.

Для этого предлагается способ непрерывного литья слитков с использованием кристаллизатора с соотношением сторон 300×(330-360) мм, включающий подачу стали из промежуточного ковша в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, поддержание и направление слитка с помощью роликов в зоне вторичного охлаждения с комбинированным охлаждением водовоздушной смесью и обжатие непрерывнолитого слитка в тянущих клетях по широкой грани на 2-4 мм, при этом температуру стали в промежуточном ковше поддерживают выше температуры ликвидус на 10-30°С, а в кристаллизаторе - на 0-10°С, изменяют скорость вытягивания в зависимости от температуры стали в пределах 0,60-0,80 м/мин; а охлаждение водовоздушной смесью осуществляют позонно с соотношением расхода воды и воздуха в первой зоне (1,90-2,15):120 м³/ч, во второй зоне - (1,15-1,55):180 м³/ч, а в третьей зоне - (0,95-1,10):200 м³/ч при соотношении длин зон охлаждения 350-1000-1300, мм.

Заявляемые пределы подобраны исходя из следующих предпосылок.

Соотношение сторон кристаллизатора 300×(330-360) мм выбрано исходя из обеспечения качественной проработки макроструктуры стали при прокатке непрерывнолитых слитков.

Температуру стали поддерживают выше температуры ликвидус в промежуточном ковше на 10-30°С, в кристаллизаторе на 0-10°С исходя из того, что при повышении температуры выше верхних значений возможно получение брака по макроструктуре непрерывнолитых слитков, а также при значительном превышении температуры возникает вероятность прорыва корочки на выходе из кристаллизатора, а также прогара стенок кристаллизатора. При снижении температуры ниже нижних заявляемых пределов разливку стали осуществить не удается.

Скорость вытягивания изменяют в пределах 0,60-0,80 м/мин исходя из того, что при снижении скорости разливки менее 0,6 м/мин снижается производительность разливки, а при превышении 0,80 м/мин возникает вероятность прорыва на МНЛЗ.

Выбранное комбинированное охлаждение проводимое позонно при соотношении расхода воды и воздуха (м³/ч) соответственно в первой зоне (1,90-2,15):120, во второй зоне (1,15-1,55):180, в третьей зоне (0,95-1,10):200 при соотношении длин зон охлаждения, мм: 350-1000-1300 обеспечивает качественное охлаждение, гарантирующее при высокой скорости разливки высококачественную поверхность и отсутствие ромбичности непрерывнолитых слитков.

Дополнительное обжатие непрерывнолитого слитка в тянущих клетях по широкой грани на 2-4 мм после зоны вторичного охлаждения позволяет улучшить макроструктуру непрерывнолитых слитков. При увеличении обжатия более 4 мм возникали дефекты макроструктуры (ликвационные полоски), а при обжатии менее 2 мм снижается производительность МНЛЗ.

Пример

Заявляемый способ разливки был испытан на 4-х ручьевой радиальной МНЛЗ с переменным сечением кристаллизатора 300×330 мм и 300×360 мм при разливке стали марок ст.3 сп, ст.5 сп, ст.45 в результате чего получены непрерывнолитые слитки сечением 292-295×325-328 мм и 292-295×354-357 мм.

При этом заявляемая скорость разливки на указанных марках стали по технологии изменялась от 0,60 до 0,80 м/мин в зависимости от температуры стали в промежуточном ковше, которая составляла 1525-1560°С, в кристаллизаторе соответственно 1515-1525°С, комбинированное охлаждение проводили позонно с соотношением расхода воды и воздуха в первой зоне (1,90-2,15):120 м³/ч, во второй зоне - (1,15-1,55):180 м³/ч, а в третьей зоне - (0,95-1,10):200 м³/ч при соотношении длин зон охлаждения 350-1000-1300, мм, причем расход воды изменялся в зависимости от скорости разливки в соответствии с таблицей, а после зоны вторичного охлаждения проводили обжатие непрерывнолитого слитка в тянущих клетях по широкой грани на 2-4 мм.

Таблица
Расходы воды и воздуха на охлаждение непрерывнолитого слитка для сталей марок: ст. 3 сп, ст.5 сп, ст.45
Скорость разливки, м/мин	1-я зона	2-я зона	3-я зона
Вода, м3/ч	Воздух, м3/ч	Вода, м3/ч	Воздух, м3/ч	Вода, м3/ч	Воздух, м3/ч
0,6	1,90	120	1,15	180	0,95	200
0,7	2,00	120	1,30	180	1,00	200
0,8	2,15	120	1,55	180	1,10	200

Использование заявляемой технологии позволило снизить количество отбракованных непрерывнолитых заготовок по поверхностным дефектам и поперечные трещины на 0,8%. Дефектов макроструктуры не выявлено. Производительность МНЛЗ увеличена на 10-13%.

Источники информации

1. А.с. 694277, B22D 11/00.

2. А.с. 522896, B22D 11/00.

3. А.с. 1079345, B22D 11/00.

Способ непрерывного литья стальных слитков с использованием кристаллизатора с соотношением сторон 300×(330-360) мм, включающий подачу стали из промежуточного ковша в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, поддержание и направление слитка с помощью роликов в зоне вторичного охлаждения с комбинированным охлаждением водовоздушной смесью и обжатие непрерывнолитого слитка в тянущих клетях по широкой грани на 2-4 мм, при этом температуру стали в промежуточном ковше поддерживают выше температуры ликвидус на 10-30°С, а в кристаллизаторе - на 0-10°С, изменяют скорость вытягивания в зависимости от температуры стали в пределах 0,60-0,80 м/мин, а охлаждение водовоздушной смесью осуществляют позонно с соотношением расхода воды и воздуха в первой зоне, составляющем (1,90-2,15):120, м³/ч, во второй зоне - (1,15-1,55):180 м³/ч, а в третьей зоне - (0,95-1,10):200 м³/ч при соотношении длин зон охлаждения 350-1000-1300 мм.