Способ производства стального проката из непрерывнолитых заготовок

Изобретение относится к области металлургического производства. Способ включает непрерывную разливку стали через кристаллизатор прямоугольного сечения, разделение слитка на заготовки, их нагрев и горячую прокатку. Разливку осуществляют при температуре стали, на 10-45°С превышающей температуру ликвидуса. Осуществляют колебания кристаллизатора вдоль оси разливки с частотой 40-380 мин-1 и амплитудой 5-14 мм. Кристаллизатор выполнен со скругленными углами, имеющими радиус округлений 0,1-0,4 от длины меньшей стороны кристаллизатора. Горячую прокатку заготовок осуществляют с коэффициентом суммарной вытяжки не менее 20. Достигается повышение качества проката. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве стального листового и сортового проката из непрерывнолитых заготовок.

Известен способ производства стального проката из непрерывнолитых заготовок, включающий непрерывную разливку стали через медный кристаллизатор с прямоугольной формой поперечного сечения, углы которого скруглены по радиусу. Непрерывнолитые заготовки в дальнейшем подвергают нагреву и горячей прокатке [1].

Недостатки известного способа состоят в том, что непрерывнолитая заготовка имеет низкое качество поверхности, неравномерную дендритную литую структуру. Это ухудшает качество готового проката, требует снижения скорости прокатки из-за опасности разрушения раската в стане.

Известен также способ производства стального проката из непрерывнолитых заготовок, включающий выплавку стали, непрерывную разливку в заготовки квадратного сечения, нагрев непрерывнолитых заготовок до температуры 1100-1280°С и их многопроходную горячую прокатку в валках с калибрами с суммарной вытяжкой не менее 36 [2].

Недостатки известного способа состоят в том, что границы дендритов литой структуры металла в зонах, прилегающих к прямым углам заготовок квадратного сечения, в процессе нагрева заготовок перед прокаткой интенсивно окисляются, а после нагрева быстро остывают, теряя пластичность. В результате этого готовый прокат имеет дефекты, а скорость прокатки приходится снижать из-за опасности разрушения раската в стане.

Наиболее близким аналогом по своей технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ производства стального проката из непрерывнолитых заготовок, включающий непрерывную разливку стали с регламентированной скоростью через кристаллизатор прямоугольного сечения, с разделением получаемого слитка на заготовки мерной длины, их нагрев и горячую прокатку в полосы заданной формы и размеров [3].

Недостатки данного способа состоят в следующем. На поверхностях непрерывнолитых заготовок при неоптимальных температуре разливки и режимах качания кристаллизатора образуются дефекты, которые отрицательно сказываются на качестве проката. Также зоны металла в угловых частях заготовок прямоугольного сечения после нагрева имеют окисленные границы дендритов. Эти же участки наиболее интенсивно остывают перед и в процессе прокатки. На захоложенных участках (продольных ребрах заготовок) образуются дефекты в виде трещин и разрывов, что ухудшает качество проката и приводит к разрушению раската в прокатном стане. В результате снижается производительность прокатки.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении качества проката и производительности прокатки.

Для решения поставленной технической задачи в известном способе производства проката, включающем непрерывную разливку стали через кристаллизатор с последующим разделением на заготовки, их нагрев и горячую прокатку, согласно изобретению разливку осуществляют в кристаллизатор со скругленными углами при температуре стали, превышающей температуру ликвидуса на 10-45°С, при этом кристаллизатору вдоль оси разливки сообщают колебания с частотой 40-380 мин-1 и амплитудой 5-14 мм. Кроме того, разливку стали осуществляют через кристаллизатор прямоугольного, например квадратного, сечения. Кроме того, радиус скруглений углов кристаллизатора выбирают 0,1-0,4 от длины меньшей стороны прямоугольника. Кроме того, горячую прокатку заготовок осуществляют с коэффициентом суммарной вытяжки не менее 20.

Сущность изобретения состоит в следующем. Экспериментально установлено, что при непрерывной разливке стали с температурой, на 10-45°С превышающей температуру ликвидуса, и колебании кристаллизатора вдоль оси разливки с частотой 40-380 мин-1 и амплитудой 5-14 мм обеспечивается формирование качественной заготовки прямоугольного или квадратного сечения со скругленными углами, радиус округления которых составляет 0,1-0,4 от длины меньшей стороны прямоугольника или стороны квадрата. (Следует упомянуть, что квадрат есть равносторонний прямоугольник). При этом на гранях заготовки отсутствуют трещины и надрывы, неметаллические включения и пористость не «выжимается» при кристаллизации расплава от периферии в осевую зону заготовки, снижается уровень ликвации химических элементов и показатель осевой рыхлости. Скругленность углов с регламентированными параметрами обеспечивает формирование более равномерного фронта кристаллизации и упорядоченный рост дендритов без образования четких границ при встрече разнонаправленных кристаллитов. В результате регламентированной температуры непрерывной разливки стали и колебаний кристаллизатора со скругленными углами повышается деформируемость непрерывнолитого металла при горячей прокатке, снижается минимально допустимый суммарный коэффициент вытяжки, необходимый для обеспечения полной проработки литой структуры и обеспечения высоких механических свойств проката.

Скругленность углов исключает перегрев металла в угловых зонах и окисленность границ дендритов в процессе нагрева заготовки прямоугольного и квадратного сечения перед прокаткой. Кроме того, нагретая заготовка со скругленными углами при остывании перед и в процессе прокатки не имеет «захоложенных» ребер, характерных для заготовки со строго прямыми углами. За счет этого исключается образование дефектов проката в виде трещин и разрывов.

Экспериментально установлено, что если температура разливки стали в кристаллизатор со скругленными углами будет выше температуры ликвидуса менее чем на 10°С, при контакте расплава с холодными стенками кристаллизатора не исключается налипание стали на скругленные стенки. Колебания кристаллизатора с налипшей на скругленные участки стенки стали вдоль оси разливки приведет к разрывам застывающей оболочки, образованию пустот. На участках скругленных углов непрерывнолитых заготовок образуются трещины и надрывы. Это ухудшает качество проката, приводит к разрушению полосы в валках, снижению производительности прокатки. Повышение температуры разливки выше температуры ликвидуса более чем на 45°С замедляет продолжительность кристаллизации, вследствие чего из зон скругленных углов «выжимаются» неметаллические включения и легкоплавкие примеси в осевую часть непрерывнолитой заготовки. Это ухудшается качество проката.

При колебании кристаллизатора вдоль оси разливки с амплитудой более 14 мм и частотой менее 40 мин-1 не исключается «зависание» литой заготовки. При «зависании» верхняя часть слитка, налипшая на скругленные участки стенки кристаллизатора, остается неподвижной, в то время как нижняя часть продолжает двигаться. Это приводит к разрыву затвердевшей оболочки слитка со скругленными углами и выливанию жидкой стали из кристаллизатора. Кроме того, увеличение амплитуды колебаний более 14 мм, как и увеличение частоты колебаний более 380 мин-1, увеличивает износ внутренних (контактных) плоских и, особенно, скругленных участков стенок кристаллизатора, что ухудшает качество поверхности непрерывнолитой заготовки и готового проката.

Снижение амплитуды колебаний кристаллизатора менее 5 мм приводит к замедлению кристаллизации стали в кристаллизаторе со скругленными углами, увеличению степени ликвации химических элементов в заготовке, а также увеличении ее пористости. Это ухудшает качество готового проката.

При амплитуде колебаний менее 5 мм и частоте более 380 мин-1 охлаждение расплава и затвердевание корочки в зоне скругленных углов становятся неустойчивыми, не исключены разрывы непрерывнолитой заготовки и создание аварийных ситуаций.

В случаях, когда радиус скруглений составляет менее 0,1 длины меньшей стороны прямоугольника (или стороны квадрата), сохраняется эффект захоложенности продольных ребер непрерывнолитой заготовки. Это ведет к дефектообразованию при горячей прокатке, аварийным остановкам прокатного стана из-за разрушения полосы в валках. При увеличении радиуса скруглений более 0,4 длины меньшей стороны прямоугольника (или стороны квадрата) снижается устойчивость заготовки в валках. Это приводит к застреваниям заготовки в линии прокатного стана, снижению производительности прокатки.

Предложенные режимы производства проката позволяют уменьшить допустимый коэффициент суммарной вытяжки, при которой достигается получение высококачественного проката, до λ=20. Однако при коэффициенте суммарной вытяжки λ менее 20 микроструктура стали в готовом прокате сохраняет (наследует) остатки литых кристаллитов. В результате ухудшается качество готового проката.

Примеры реализации способа

Для производство сортового проката производят выплавку стали марки СтЗсп. Выплавленную сталь подвергают непрерывной разливке на криволинейной МНЛЗ с водоохлаждаемым медным кристаллизатором квадратного сечения с длиной стороны S=150 мм. Углы кристаллизаторов выполнены скругленными. Радиус скруглений в k=0,25 раз меньше длины стороны S квадратного кристаллизатора, т.е.

R=k·S=0,25·150 мм = 37,5 мм.

Непрерывную разливку заготовок производят при температуре Т=1485°С, что на величину δ=27°С превышает температуру ликвидуса Тл=1458°С стали марки СтЗсп.

В процессе разливки кристаллизатору квадратного сечения сообщают колебательное движение вдоль вертикальной оси (вдоль оси разливки) с частотой f=240 мин-1 (240 колебаний в минуту) и с амплитудой А=10 мм.

Непрерывнолитые заготовки квадратного сечения разрезают в поперечном направлении с помощью газокислородной резки на мерную длину 9 м. Полученные заготовки нагревают в методической печи до температуры Та=1230°С и осуществляют их прокатку на среднесортном стане 350 в полосы круглого сечения диаметром d=34 мм с величиной суммарной вытяжки λ=26. Благодаря такой технологии достигается повышение качества сортовых профилей и горячекатаных полос выход годного максимальный и составляет Q=98,5% при производительности прокатного стана Рг=310 т/ч.

Для производства листового проката производят выплавку стали марки 08Ю. Выплавленную сталь подвергают непрерывной разливке на криволинейной МНЛЗ с водоохлаждаемым медным кристаллизатором в слябы с прямоугольным сечением S×B=250×l350 мм.

Углы кристаллизатора выполнены скругленными. Радиус скруглений R в k=0,30 раз меньше меньшей стороны S кристаллизатора, прямоугольного сечения, т.е.:

R-k·S=0,30·250 мм = 75,0 мм.

Непрерывную разливку заготовок производят при температуре Т=1472°С, что на величину δ=40°С превышает температуру ликвидуса Tл=1432°C стали марки 08Ю.

В процессе разливки кристаллизатору сообщают колебательное движение вдоль вертикальной оси (вдоль оси разливки) с частотой f=170 мин-1 (170 колебаний в минуту) и с амплитудой А=7 мм.

Получаемый слиток разрезают в поперечном направлении с помощью газокислородной резки на слябы с мерной длиной 12 м. Непрерывнолитые слябы нагревают в методической печи до температуры Та=1220°С и осуществляют их прокатку на непрерывном широкополосном стане 1700 в полосы толщиной h=3,8 мм с величиной суммарной вытяжки λ=65.

Благодаря такой технологии достигается повышение качества листового проката: выход годного максимальный и составляет Q=98,6% при производительности прокатного стана Рг=490 т/ч.

Варианты реализации способа и показатели их эффективности представлены в таблице.

Из данных, представленных в таблице, следует, что при реализации предложенного способа (варианты №2-4, №8-10) достигается повышение качества листового и сортового проката, а также производительности прокатки. При запредельных значениях заявленных параметров (варианты №1, 5, 7, 11) имеет место ухудшение качества проката, по причине чего снижается выход годного, а также достигается более низкая производительность сортопрокатного и листопрокатного станов. Также более низкое качество и производительность прокатки имеют место в случае реализации способа-прототипа (варианты №6 и 12).

Режимы производства проката и их эффективность
№ п/п δ, С° f, мин-1 А, мм k λ Q, % Pr, т/ч
Сортовая заготовка
1. 9 39 4 0,09 19 86,2 270
2. 10 40 5 0,10 20 98,0 308
3. 27 240 10 0,25 34 98,5 310
4. 45 380 14 0,40 50 98,4 309
5. 46 390 15 0,50 60 85,1 250
6. 0 не регл. не регл. - 90 80,4 244
Слябовая заготовка
7. 8 38 4 0,08 18 85,4 410
8. 10 40 5 0,10 20 98,6 490
9. 25 170 7 0,30 50 98,6 495
10. 45 380 14 0,40 65 98,5 490
11. 47 390 16 0,45 80 82,1 380
12. 50 не регл. не регл. - 90 80,5 405

Технико-экономические преимущества предложенного способа заключаются в том, что непрерывная разливка стали при температуре на 10-45°С выше температуры ликвидуса в кристаллизатор прямоугольного и квадратного сечения со скругленными углами, радиус округления которых составляет 0,1-0,4 от длины меньшей стороны прямоугольника (или квадрата), при колебании кристаллизатора вдоль оси разливки с частотой 40-380 мин-1 и амплитудой 5-14 мм, а также горячей прокаткой заготовок и слябов с суммарной вытяжкой не менее 20, обеспечивают повышение качества и производительности прокатки сортового и листового проката. В качестве базового объекта принят способ-прототип. Использование предложенного способа обеспечит повышение рентабельности производства сортового и листового проката на 10-14%.

Литература

1. Патент Российской Федерации №2320453, МПК B22D 11/041, 2008 г.

2. Патент Российской Федерации №2291205, МПК C21D 8/06, С22С 38/14, 2007 г.

3. Патент Российской Федерации № 2316401, МПК В21В 1/46, 2008 г. - прототип.

1. Способ производства стального проката из непрерывнолитых заготовок, включающий непрерывную разливку стали через кристаллизатор с последующим разделением на заготовки, их нагрев и горячую прокатку, отличающийся тем, что разливку осуществляют в кристаллизатор со скругленными углами при температуре стали, превышающей температуру ликвидуса на 10-45°С, при этом кристаллизатору вдоль оси разливки сообщают колебания с частотой 40-380 мин-1 и амплитудой 5-14 мм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что разливку осуществляют в кристаллизатор прямоугольного, например квадратного, сечения.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что радиус округлений углов кристаллизатора составляет 0,1-0,4 от длины меньшей стороны кристаллизатора.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что горячую прокатку заготовок осуществляют с коэффициентом суммарной вытяжки не менее 20.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к установке непрерывной разливки для сортовых или блюмовых заготовок согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения. .

Изобретение относится к полунепрерывному литью металлов дугообразных армированных заготовок, например секций браслетных протекторов. .

Изобретение относится к литейному производству, в частности к непрерывной разливке металла. .

Изобретение относится к литейному производству, в частности к непрерывной разливке металла. .

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано, в частности, для получения непрерывных деформированных полых заготовок из измельченного металла и расплава.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывному литью восьмигранных стальных слябов. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности получению полосы из микролегированной низкоуглеродистой стальной полосы. .

Изобретение относится к способу и соответствующей установке для изготовления стальных полос. .

Изобретение относится к способу и устройству для непрерывного изготовления тонкой металлической полосы, в частности горячекатаной полосы из стали, непосредственно из металлического расплава и с литейной толщиной менее 10 мм посредством способа валкового литья с использованием валкового литейного устройства.

Изобретение относится к способу и к соответствующей системе для изготовления металлических полос и листов без нарушения непрерывности процесса, начиная от непрерывной разливки расплава до последней клети прокатного стана, в частности, для изготовления плоской стальной продукции, без изготовления промежуточной продукции.

Изобретение относится к способу изготовления металлической полосы путем бесслитковой прокатки, при которой сначала в машине для литья отливают тонкий сляб, который затем прокатывают по меньшей мере в одной линии прокатки с использованием первичного литейного нагрева.

Изобретение относится к устройству для получения горячекатаной стальной полосы, включающему по меньшей мере одну машину непрерывной разливки, по меньшей мере одни ножницы, по меньшей мере одну печь для выравнивания температуры, окалиноломатель, при необходимости черновой прокатный стан, чистовой прокатный стан (многоклетевой прокатный стан или стан(ы) Стеккеля), рольганг с зоной охлаждения и по меньшей мере одну наматывающую моталку для горячекатаной полосы.

Изобретение относится к области металлургического производства

Наверх