Способ разделения сталей разных марок при непрерывной разливке

Изобретение относится к непрерывной разливке стали. При разделении сталей разных марок после начала разливки новой плавки производят расчет процентного содержания элементов в металле промежуточного ковша в каждый момент времени по формуле: , где - процентное содержание элемента в промежуточном ковше после поступления порции металла из сталеразливочного ковша (%), - масса элемента в промежуточном ковше (т), - масса элемента в порции металла из сталеразливочного ковша (т), - масса элемента в порции металла из промежуточного ковша (т), - масса металла в промежуточном ковше (т). В момент, когда химический состав металла в промежуточном ковше по всем элементам будет совпадать с химическим составом металла сталеразливочного ковша, определяют время разделения - промежуток после открытия новой плавки и до полного обновления металла в промежуточном ковше, затем выделяют и отрезают переходной сляб. Длину переходного сляба определяют по формуле: L=ν·τ^разд, где L - длина переходной зоны (м), ν - скорость вытягивания непрерывно-литой заготовки (м/мин), τ^разд - время разделения, мин. Обеспечивается снижение отсортировки металла в несоответствующую по химическому составу продукцию.

 

Изобретение относится к черной металлургии, а конкретно к непрерывной разливке стали на машине непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).

Известен способ (ТИ 101-СТ-ККЦ-10-2003 г. «Разливка стали на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) кислородно-конвертерного цеха»), включающий измерение веса металла в сталеразливочном и промежуточном ковшах, длины слитка, положения мениска металла в кристаллизаторе по длине отлитого слитка с последующий порезкой на мерные длины. При этом разделение плавок производят одновременным окончанием разливки плавки из разливочного и промежуточного ковша, где обозначение границы плавок производят образовавшимся спаем (технологический участок длиной 800 мм - «пояс»), а разделение плавок производят разделительным (переходным) слябом длиной, равной 1,5 м, 2 м до окончания разливки (до «пояса»), 0,8 м - «пояс» и 1,5 м, 2 м после начала разливки (после «пояса» последующей плавки на новый промежуточный ковш).

Недостаток указанного способа заключается в необходимости разливки последующей плавки на новый промежуточный ковш, что не всегда является возможным по техническим причинам.

Известен способ разделения плавок без одновременной замены промежуточного и сталеразливочного ковша (Ю.М.Рныхлов, В.Я.Генкин, Л.И.Тедер. Особенности непрерывной разливки стали методом «плавка на плавку» в конвертерном цехе Ново-липецкого металлургического завода. Непрерывная разливка стали. - М.: Металлургия, 1973 г., с.11-19), где длина разделительного сляба смешанного химического состава рассчитывается по формуле:

L=1+k·m/q·n,

где L - длина разделительного сляба, м;

1 - глубина проникновения металла последующей плавки в формирующийся слиток предыдущей, м;

k - коэффициент циркуляции металла в промежуточном ковше (на практике 2…4);

m - количество остаточного металла в промежуточном ковше, т;

q - погонный вес слитка, т;

n - количество ручьев, шт.

Недостаток способа заключается в том, что коэффициент циркуляции k подбирается с учетом опытных данных для каждого типа смешения и не учитывает содержание элементов в металле предыдущей плавки.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ разливки плавок сталей разных марок, разливаемых в одной серии на двухручьевой МНЛЗ ККЦ ОАО «ММК» (ТИ 101-СТ-ККЦ-10-2003 г. «Разливка стали на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) кислородно-конвертерного цеха»), включающий измерение веса металла в сталеразливочном и промежуточном ковшах, длины слитка, положения мениска металла в кристаллизаторе по длине отлитого слитка с последующий порезкой на мерные длины. При этом разделение плавок производят после опускания уровня металла в промежуточном ковше до минимального остатка (10…15 т), открытия новой плавки и обозначения границы раздела двух плавок на участке мениска металла в момент открытия новой плавки, например - «пояс», выделение разделительного сляба длиной 1…1,5 м до «пояса», 0,8 м - «пояс» и сляба от пяти метров и более после «пояса».

Недостатком указанного способа является то, что длина переходной зоны слитка в зависимости от оставшегося объема металла в промежуточном ковше, химического состава смешанного металла, конструкции промежуточного ковша может значительно различаться.

Цель изобретения - оптимизация процесса разделения плавок различного химического состава, разливаемых в одной серии на слябовых МНЛЗ, и минимизация длины разделительных слябов.

Задача достигается тем, что при разделении сталей разных марок при непрерывной разливке, включающем процесс измерения веса металла в промежуточном ковше, длины слитка и положения мениска металла в кристаллизаторе по длине отлитого слитка с последующей порезкой на мерные длины, согласно изобретению после начала разливки новой плавки производят расчет процентного содержания элементов в металле промежуточного ковша в каждый момент времени по формуле:

где [Х_1→2] - процентное содержание элемента в промежуточном ковше после поступления порции металла из сталеразливочного ковша, %;

- масса элемента в промежуточном ковше, т;

- масса элемента в порции металла из сталеразливочного ковша, т;

- масса элемента в порции металла из промежуточного ковша, т;

- масса металла в промежуточном ковше, т.

При этом в момент, когда химический состав металла по всем элементам в промежуточном ковше будет совпадать с химическим составом металла сталеразливочного ковша, определяют время разделения τ^разд (мин), далее выделяют и отрезают переходной сляб, длину которого определяют по формуле:

L=ν·τ^разд,

где L - длина переходного сляба, м;

ν - скорость вытягивания непрерывно-литой заготовки, м/мин;

τ^разд - время разделения, соответствующее промежутку после начала разливки новой плавки и до полного обновления металла в промежуточном ковше, мин.

До начала разливки новой плавки в промежуточном ковше находится металл массой (т) с процентным содержанием элемента [X₁] (%) предыдущей плавки, масса которого в промежуточном ковше составит:

где - масса элемента в промежуточном ковше, т;

[X₁] - процентное содержание элемента в металле промежуточного ковша, %;

- масса металла в промежуточном ковше, т.

Из промежуточного ковша в два кристаллизатора продолжает поступать металл в количестве - (т/мин) и содержанием элемента [X₁] (%), масса которого в порции металла составит:

где - количество металла, поступающего из промежуточного ковша в кристаллизатор, т/мин;

2 - количество ручьев МНЛЗ;

ρ - плотность металла, т/м³;

А - ширина непрерывно-литой заготовки, м;

В - толщина непрерывно-литой заготовки, м;

ν - скорость вытягивания непрерывно-литой заготовки, м/мин;

- масса элемента в порции металла из промежуточного ковша, т;

[X₁] - процентное содержание элемента в металле промежуточного ковша, %.

После открытия сталеразливочного ковша с новой плавкой по истечении промежутка времени τ_i (мин) происходит поступление металла в количестве (из условия постоянства массы металла в промежуточном ковше и скорости вытягивания на весь период разделения) - (т/мин) и содержанием элемента [X₂] (%), масса которого в порции поступившего металла составит:

где - масса элемента в порции металла из сталеразливочного ковша, т;

[X₂] - процентное содержание элемента в металле новой плавки, %;

- количество металла, поступающего из сталеразливочного ковша в промежуточный ковш, т/мин.

Из промежуточного ковша после истечения такого же промежутка времени τ_i (мин) в два кристаллизатора поступает металл с массой (т) и с промежуточным содержанием элемента [X_1→2] (%), процентное содержание которого можно определить из формулы:

где [Х_1→2] - процентное содержание элемента в промежуточном ковше после поступления порции металла из сталеразливочного ковша, %;

- масса элемента в промежуточном ковше, т;

- масса элемента в порции металла из сталеразливочного ковша, т;

- масса элемента в порции металла из промежуточного ковша, т;

- масса металла в промежуточном ковше, т.

Таким образом, мы можем получить процентное содержание элемента в металле, поступающего из промежуточного ковша в кристаллизаторы после каждого измерения через интервал времени i. Как только концентрация элемента достигнет требуемых значений, считаем, что расчет границы переходного количества металла завершен и началась разливка новой плавки.

Определив время полного обновления промежуточного ковша металлом новой плавки τ^разд (мин), расчетная длина переходной зоны L (м) со смешанным химическим составом определяется по формуле:

L=ν·τ^разд,

где L - длина переходного сляба, м;

ν - скорость вытягивания непрерывно-литой заготовки, м/мин;

τ^разд - промежуток времени после начала разливки новой плавки и до полного обновления металла в промежуточном ковше, мин.

В дальнейшем производят выделение переходного сляба на каждом ручье с последующей порезкой на машине газовой резки.

Пример

На МНЛЗ в два ручья с сечением кристаллизаторов 0,25×1500 мм² производится разливка стали 08пс с содержанием [С] - 0,06%, [Si] - 0,03%, [Mn] - 0,35%, [S] - 0,015%, [P] - 0,015%, [Cr], [Ni], [Cu] не более 0,010%. В серию плавок производился химический посад металла другой марки Ст3пс с содержанием [С] - 0,18%, [Si] - 0,03%, [Mn] - 0,35%, [S] - 0,015%, [P] - 0,015%, [Cr], [Ni], [Cu] не более 0,010%. Таким образом, отличие двух марок состоит в содержании углерода в металле, которое составляет 0,06 и 0,18% соответственно.

В момент окончания разливки одной плавки и открытия другой в промежуточном ковше остаток металла марки 08пс составляет 15 т, скорость разливки 0,6 м/мин, массовая скорость составит 3,51 т/мин.

В момент, когда закончилась разливка предыдущей плавки, до момента начала разливки следующий содержание углерода в металле промежуточного ковша составляет 0,06% или Из промежуточного ковша в два кристаллизатора продолжает поступать металл, содержание углерода в металле 0,06% или

Через одну минуту после начала разливки новой порции металла в промежуточный ковш поступит:

Концентрация углерода в промежуточном ковше достигнет:

Через 10 минут разливки новой плавки концентрация углерода в промежуточном ковше будет соответствовать 0,17% (Ст3пс по ГОСТ 14637-89 содержание углерода 0,14…0,22%), что является решением нашей задачи.

Длина переходного слитка, отлитого за время достижения заданной концентрации в течение 10 минут, составила:

L=0,6·10=6 м.

Использование предлагаемого способа разделения плавок разных марок сталей при непрерывной разливке стали на двухручьевой МНЛЗ с определением длины переходных слябов позволит снизить отсортировку металла в несоответствующую продукцию по причине химического несоответствия.

Способ разделения сталей разных марок при непрерывной разливке, включающий процесс измерения веса металла в промежуточном ковше, длины слитка и положения мениска металла в кристаллизаторе по длине отлитого слитка с последующей порезкой на мерные длины, отличающийся тем, что после начала разливки новой плавки производят расчет процентного содержания элементов в металле промежуточного ковша в каждый момент времени по формуле

где [X_1→2] - процентное содержание элемента в промежуточном ковше после поступления порции металла из сталеразливочного ковша, %;
- масса элемента в промежуточном ковше, т;
- масса элемента в порции металла из сталеразливочного ковша, т;
- масса элемента в порции металла из промежуточного ковша, т;
- масса металла в промежуточном ковше, т,
при этом в момент, когда химический состав металла по всем элементам в промежуточном ковше будет совпадать с химическим составом металла сталеразливочного ковша, определяют время разделения τ^разд (мин), далее
выделяют и отрезают переходной сляб, длину которого определяют по формуле
L=ν·τ^разд,
где L - длина переходного сляба, м;
ν - скорость вытягивания непрерывно-литой заготовки, м/мин;
τ^разд - время разделения, соответствующее промежутку после начала разливки новой плавки и до полного обновления металла в промежуточном ковше, мин.