Способ вторичного охлаждения металла при непрерывной разливке слитков квадратного и прямоугольного сечения



Способ вторичного охлаждения металла при непрерывной разливке слитков квадратного и прямоугольного сечения
Способ вторичного охлаждения металла при непрерывной разливке слитков квадратного и прямоугольного сечения

 


Владельцы патента RU 2441731:

Закрытое акционерное общество "КОРАД" (RU)

Изобретение относится к области металлургии. Способ включает охлаждение слитка распыленным охладителем, изменение удельных расходов охладителя вдоль зоны вторичного охлаждения в зависимости от скорости вытягивания слитка и регулирование интенсивности охлаждения слитка путем циклической подачи охладителя. Период цикла рассчитывают из соотношения T=τ12, время подачи охладителя - из соотношения τ1=(L*α12)/(V*100), время отключения подачи охладителя - из соотношения τ2=(L*K1)/(V*100), а длину жидкой фазы - из соотношения , где a, b - размеры сечения слитка, V - скорость разливки металла, α1 - коэффициент, учитывающий содержание углерода в стали, α2 - коэффициент, учитывающий содержание легирующих добавок в стали, K1 - коэффициент, учитывающий марочный сортамент разливаемой стали, K2 - коэффициент затвердевания стали, мм*мин-0,5. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при непрерывной разливке металлов, в частности для получения металлических изделий квадратного и прямоугольного сечения.

Известен способ получения литых металлических изделий, включающий расплавление, гомогенизацию, разливку в форму или кристаллизатор и охлаждение жидкого металла, при этом охлаждение жидкого металла в температурных интервалах фазовых превращений осуществляют прерывисто с чередованием периодов интенсивного теплоотвода и подогрева с числом чередований не менее двух. Интенсивный теплоотвод осуществляют с температурными градиентами, переменными во времени, и/или по сечению изделия, и/или по его длине. Чередование периодов интенсивного теплоотвода и подогрева осуществляют под кристаллизатором установки непрерывной разливки металла [RU 2101129, опубл. 10.01.1998].

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ непрерывной разливки стали, включающий заливку металла в кристаллизатор, вытягивание слитка из кристаллизатора с переменной скоростью, поддержание и направление слитка, а также его охлаждение водой, распыляемой в виде факелов форсунками, изменение удельных расходов воды в зоне вторичного охлаждения в зависимости от скорости вытягивания от максимального значения под кристаллизатором до минимального - в конце зоны и регулирование интенсивности охлаждения, при этом в процессе разливки периодически перекрывают факелы воды с частотой 10-30 циклов в минуту, прямо пропорционально скорости вытягивания слитка [SU 789217, опубл. 23.12.1980].

Недостатком вышеуказанных способов является большая неравномерность охлаждения центральных и периферийных участков поверхности слитка, в особенности широких граней слитков прямоугольного сечения. В результате неравномерного распределения температуры по периметру слитка в нем возникают значительные термические напряжения, приводящие к образованию ребровых и поперечных трещин по широким граням слитка и к браку слитков по наружным трещинам.

Задачей изобретения является повышение качества непрерывнолитых слитков за счет снижения поверхностных дефектов, в частности трещин, и улучшения макроструктуры слитка.

Указанная задача решается тем, что в способе вторичного охлаждения металла при непрерывной разливке слитков квадратного и прямоугольного сечения, включающем его охлаждение распыленным охладителем, изменение удельных расходов охладителя вдоль зоны вторичного охлаждения в зависимости от скорости вытягивания слитка от максимального значения под кристаллизатором до минимального в конце зоны и регулирование интенсивности охлаждения путем циклической подачи охладителя, согласно изобретению время подачи охладителя и время отключения подачи охладителя устанавливают в зависимости от скорости разливки, содержания углерода и легирующих добавок в разливаемой марке стали, а период цикла Т устанавливают равным:

Т=τ12;

τ1=(L*α12)/(V*100),

τ2=(L*K1)/(V*100),

τ1 - время подачи охладителя, мин;

τ2 - время отключения подачи охладителя, мин;

- длина жидкой фазы, м;

а, b - размеры сечения разливаемого слитка, мм;

V - скорость разливки металла, м/мин;

α1 - коэффициент, учитывающий содержание углерода в стали, устанавливается в пределах от 0 до 1;

α2 - коэффициент, учитывающий содержание легирующих добавок в стали, устанавливают в пределах от 1 до 5;

K1 - коэффициент, учитывающий марочный сортамент разливаемой стали, устанавливают в пределах от 0 до 1;

K2 - коэффициент затвердевания стали, мм*мин-0,5.

Кроме того, в качестве легирующих добавок в разливаемой марке стали используют ванадий, ниобий, титан.

В предлагаемом изобретении для охлаждения затвердевающего слитка задается время подачи охладителя и время отключения подачи охладителя. С увеличением содержания в стали легирующих элементов (ванадия, ниобия, титана), а также с увеличением в стали содержания углерода отношение времени подачи охладителя и времени отключения подачи охладителя уменьшается. Уменьшение отношения времени подачи охладителя и времени отключения подачи охладителя объясняется тем, что необходимо уменьшить теплоотвод для создания условий рассредоточения ликвации и пористости слитка, а следовательно, улучшения макроструктуры слитка, а также для исключения переохлаждения его поверхности.

Коэффициент α1, учитывающий содержание углерода в стали, устанавливается в пределах от 0 до 1. С ростом содержания углерода в марке стали его значение снижается. Коэффициент α2, учитывающий содержание легирующих добавок в стали, устанавливают в пределах от 1 до 5. С ростом содержания легирующих элементов в марке стали его значение снижается. Коэффициент K1, учитывающий марочный сортамент разливаемой стали, устанавливают в пределах от 0 до 1 в зависимости от марочного сортамента разливаемой стали. С увеличением углеродного эквивалента, учитывающего содержание С и легирующих элементов в марке стали, его значение увеличивается.

Значения коэффициента затвердевания стали K2, мм*мин-0.5 приведены в (Еланский Г.Н. Разливка и кристаллизация стали. Учебное пособие для вузов. М.: МГВМИ, 2010. - 192 с.; Куклев А.В., Лейтес А.В. Практика непрерывной разливки стали. М.: Металлургиздат, 2011. - 432 с.).

Применение охлаждения непрерывнолитого слитка с чередованием подачи и отключения подачи охладителя в зависимости от скорости разливки, содержания углерода и легирующих добавок в разливаемой марке стали позволяет исключить захолаживание поверхности непрерывнолитого слитка, увеличить температуру поверхности непрерывнолитого слитка и обеспечить равномерное распределение температуры по его периметру и длине, что приводит к улучшению качества поверхности отливаемых слитков и к снижению отсортировки по металлургическим дефектам в прокате.

Способ осуществляют следующим образом:

Пример №1

В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор заливают низколегированную сталь марки 05Г1МБ и вытягивают слиток сечением 280×370 мм со скоростью 0,45 м/мин, на вертикальной МНЛЗ, со следующим содержанием элементов в стали:

В зоне вторичного охлаждения непрерывнолитой слиток охлаждают охладителем (водовоздушной смесью), распыливаемым форсунками сгруппированными в 3 зоны вторичного охлаждения со следующими удельными расходами охладителя по зонам: 1,3; 0,85; 0,75 м3/ч соответственно, изменяя их от максимальной величины под кристаллизатором до минимальной величины в конце охлаждения. Чередование времени подачи и времени отключения подачи охладителя на поверхность разливаемого слитка осуществляют в зонах №2 и 3 вторичного охлаждения.

τ1=(L*α12)/(V*100),

τ2=(L*K1)/(V*100),

τ1 - время подачи охладителя, мин;

τ2 - время отключения подачи охладителя, мин;

- длина жидкой фазы, м.

При этом τ1=(a*b*α12)/(400*K22), τ2=(a*b*K1)/(400*K22), а период цикла Т=τ12.

α1=0,8; α2=2,7; K1=0,86, K2=26.

Таким образом:

τ1=(а*b*α12)/(400*K22)=(280*370*0,8*2,7)/(400*262)=0,83 мин;

τ2=(a*b*K1)/(400*K22)=(280*370*0,86)/(400*262)=0,33 мин;

τ1=50 с, τ2=20 с, Т=τ12=50+20=70 с.

Пример №2

В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор заливают низколегированную сталь марки 09Г2ФБ и вытягивают слиток сечением 280×370 мм со скоростью 0,45 м/мин на вертикальной МНЛЗ со следующим содержанием элементов в стали:

В зоне вторичного охлаждения непрерывнолитой слиток охлаждают охладителем (водовоздушной смесью), распыливаемым форсунками, сгруппированными в 3 зоны вторичного охлаждения со следующими удельными расходами охладителя по зонам: 0,9; 0,65; 0,5 м3/ч соответственно, изменяя их от максимальной величины под кристаллизатором до минимальной величины в конце охлаждения. Чередование времени подачи и времени отключения подачи охладителя на поверхность разливаемого слитка осуществляют в зонах №2 и 3 вторичного охлаждения.

τ1=(L*α12)/(V*100),

τ2=(L*K1)/(V*100),

τ1 - время подачи охладителя, мин;

τ2 - время отключения подачи охладителя, мин;

- длина жидкой фазы, м.

При этом τ1=(a*b*α12)/(400*K22), τ2=(a*b*K1)/(400*K22), а период цикла Т=τ12.

α1=0,3; α2=3,6; K1=0,65, K2=26.

Таким образом:

τ1=(а*b*α12)/(400*K22)=(280*370*0,3*3,6)/(400*262)=0,41 мин;

τ2=(a*b*K1)/(400*K22)=(280*370*0,65)/(400*262)=0,25 мин;

τ1=25 с, τ2=15 с, Т=τ12=25+15=40 с.

Применение предлагаемого способа позволит снизить местный перегрев и переохлаждение участков поверхности слитка, обеспечить равномерную температуру по длине и по периметру слитка. Это позволит уменьшить термические напряжения, возникающие в оболочке слитка, а также снизить количество трещин и процент отсортировки проката по ним.

1. Способ вторичного охлаждения металла при непрерывной разливке слитков квадратного и прямоугольного сечения, включающий охлаждение слитка распыленным охладителем, изменение удельных расходов охладителя вдоль зоны вторичного охлаждения в зависимости от скорости вытягивания слитка от максимального значения под кристаллизатором до минимального в конце зоны и регулирование интенсивности охлаждения путем циклической подачи охладителя, отличающийся тем, что время подачи охладителя и время отключения подачи охладителя устанавливают в зависимости от скорости разливки, содержания углерода и легирующих добавок в разливаемой марке стали, при этом период цикла охлаждения определяют по зависимости T=τ12, где τ1 - время подачи охладителя, мин, τ2 - время отключения подачи охладителя, мин, причем время подачи охладителя определяют по зависимости τ1=(L·α1·α2)/(V·100), а время отключения подачи охладителя - по зависимости τ2=(L·K1)/(V·100), где L - длина жидкой фазы, м, α1 - коэффициент, учитывающий содержание углерода в стали, устанавливают в пределах от 0 до 1, α2 - коэффициент, учитывающий содержание легирующих добавок в стали, устанавливают в пределах от 1 до 5, V - скорость разливки металла, м/мин, K1 - коэффициент, учитывающий марочный сортамент разливаемой стали, устанавливают в пределах от 0 до 1, при этом длину жидкой фазы определяют по зависимости где a, b - размеры сечения разливаемой заготовки, мм, К2 - коэффициент затвердевания стали, мм·мин-0,5.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве легирующих добавок в разливаемой марки стали используют ванадий, ниобий, титан.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области металлургии. .

Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывной разливке металлов. .

Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывной разливке металлов. .

Изобретение относится к металлургии. .

Изобретение относится к металлургии. .

Изобретение относится к области литейного производства. .

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения металлических изделий прямоугольного сечения

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к непрерывной разливке стали

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению листа из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой

Группа изобретений относится к способам утилизации энергии в установках для производства заготовки из стали или цветных металлов и установкам для реализации способа. В способе высвобождающуюся при охлаждении, транспортировке или складировании заготовок тепловую энергию и остаточное тепло заготовок улавливают посредством теплообменников, при этом тепло отбирают в теплонесущую среду для ее нагрева. Затем тепло через трубопроводы для транспортировки теплонесущей среды отводят к установке для генерирования электрического тока и/или к другим потребителям тепла для непосредственного использования тепла технологического процесса. Транспортировку теплонесущей среды от теплообменников к установке для генерирования электрического тока осуществляют в трубопроводах для транспортировки теплонесущей среды под давлением посредством насоса, при этом в качестве теплонесущей среды используют минеральное или синтетическое масло-теплоноситель или соляной расплав, не создающие давления пара свыше 2 бар. Технический результат заключается в повышении эффективности использования утилизированной энергии при одновременном упрощении способа утилизации и установки. 2 н. и 12 з.и. ф-лы, 21 ил.

Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывной разливке металлов. Способ вторичного охлаждения непрерывнолитой круглой заготовки включает подачу охлаждающей воды на поверхность заготовки посредством конусных форсунок 1 с одинаковыми углами факелов. Форсунки устанавливают вокруг заготовки на одинаковом расстоянии от ее поверхности, которое составляет 1,0-1,5 R, где R - радиус заготовки, и равно не менее 80 мм. Угол установки форсунок вокруг заготовки равен углу их факела. Обеспечивается равномерное охлаждение заготовки круглого сечения по периметру и длине, исключается формирование термических напряжений, приводящих к возникновению поверхностных дефектов, улучшается макроструктура металла. 1 табл., 3 ил.

Изобретение относится к металлургии. В способе предусмотрено удаление охлаждающей воды, стекающей во внутренний изгиб ручья криволинейной установки непрерывного литья. Охлаждающая вода выталкивается из внутреннего изгиба ручья (3) чернового профиля посредством импульса, придаваемого путем подачи отводящей воды через водоструйные сопла (21, 22). Сопла направлены к области перехода от стенки (4) к соответствующему фланцу (5, 6). Поток охлаждающей воды отводится по фланцам и собирается и отводится вместе с отводящей водой посредством собирающего устройства. Обеспечивается устранение чрезмерного охлаждения, вызываемого текущей вниз охлаждающей водой, во внутреннем изгибе ручья чернового профиля. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к металлургии. Способ включает разливку металла 142 в кристаллизатор 145, охлаждение металла в кристаллизаторе и охлаждение выходящего из кристаллизатора затвердевающего слитка 151 посредством подачи охладителя 144 по периметру слитка. Расход охладителя регулируют путем удаления с поверхности слитка излишней охлаждающей жидкости посредством протира 159. Протир устанавливают ниже затравочного блока 121 в период пуска, затем быстро перемещают в положение вблизи кристаллизатора во время переходной стадии нагрева слитка. Во время второй переходной стадии нагрева перемещают протир от кристаллизатора в положение, в котором сердцевина слитка полностью затвердевает. Обеспечивается снятие усадочных напряжений слитка за счет сохранения высокой температуры сердцевины затвердевающего слитка. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к непрерывному литью слябов. Устройство (1) для перестановки распылительных форсунок содержит устройство (6) перемещения, включающее исполнительный механизм с корпусом (21) привода и поршнем (5), и держатель (4) распылительных форсунок, соединенный с поршнем (5). Для направления охлаждающего средства к держателю (4) распылительных форсунок используют по меньшей мере одну телескопическую трубу (7a, 7b), состоящую из по меньшей мере одной подвижной трубы (30) и неподвижной трубы (29), соединенной с корпусом (21) привода без относительного вращения. Продольные оси (8) поршня (5) исполнительного механизма и телескопической трубы (7a, 7b) параллельны. Обеспечивается техническая безопасность и компактность устройства. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх