Способ непрерывной разливки металлов
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ.3 (т Н )-т 3,< ;ЧЕС Чф бис л:39 J e нм М "М (11) 595058
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к а|3т. свид-ву (22) Зая«лс((О 25.06.76 (21) 2375388 22-02 (51) . 1. Кл. - В 22D 11, 00 с пj)(lc()c,(1(1<. !(Псм за)1;31<1(М
Государствен(!ый комитет
Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий (23) 11(J(<))) J» c ( (43) Ои бг!!(!«)«;(но 28.02.78. Бюллетень J¹ 8 (45) Дата опубликования описания 15.03.78 (53) УДК 621.746.047 (088.8) (72) Авторы
i«:зобретения
В. И. Лебедев, Д. П. Евтеев, В. М. Паршин, P. A. Уразаев, А. М. Поживанов, Г. Я. Мухортов, В. В. Ряоов, В. M. Нисковских, А. В. Грачев и А. Ф. Шаров
Центральный ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский институт черной металлургии им. И. П. Бардина и Уральский дважды ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции, ордена Красного Знамени, ордена Отечественной Войны 1-й степени, ордена Трудового Красного Знамени и ордена «Красное Знамя
Труда» завод тяжелого машиностроения им. Серго Орджоникидзе (71) 3
И«о<>рсT((I(lc o (Ioc(f l ся I< метяллур((llii I
Из« cTc(I способ и:ирсрывнои разливки металло«, включающий подачу металла В криcTалли3атор, «ытяп(ваi)èc из liсго слитка с переменной скоростью, измерение тсмператуPhi I)Of)CP О ;(я>к с!(!(я () j 11сдост()т(<0»! I(<«(. сT(I(>I О с((о(0<>i) )(1, :!)(с с)! отсутствие «проне. с<. рязли«ки J<0((Tpo)i)( профиля узких грянсй при отливк(слитков прi(моуго. (ЬIIOI O С("!(I(!Ill Иск!1 жеll(1(Про<1)и "()l У (к(1 х 1 РЯ ((си il 1 II)J J(НПУlo сто))О((У НРН Il< .измсниой инте«с((«ности Вторичного охляжДСНИ)! Il1)i(BOTI(T и ООP3 3(>13(3((((!0 ТРСI((iiif I(3 фронте кристаллизации, что Вызы«аст ()p;1(c слитков. С целью улучшения качества слитков, в процессе разливки измеряют профиль узких граней слитка не менее, чем в трех точках по ширине, непосредственно под кристаллизатором на расстоянии от мениска металла в кристаллизаторе, равном UB /4Ê, где U — скорость вытягивания слитка,  — половина толщины слитка, К вЂ” коэффициент затвердевания и при наличии прогиба, более 1/6 — 1/8 толщины слитка, и|(тсисивность охлаждения узких i p;)(Jc(ум<и шак>т «1,2 — -1,4 раза по сра«щ)нию с раб<)чей инт< нсивность(о, а при ьыпучи«аиии I<) 1/6--1,8 )ол|ц)!Ны слитка иитсиси«носT(i Oхляждсния 3:3ких граней увеличивают в 1,2-- 1,4 раза. Опыты показали, ITo г, процессе разливки из-за усадочных я«лений и условий охлаждения I) крнстяллизяторс узкие грани слитка прямоугольного сечения 1 я выходе из него II P C T(P lJ C (3 Я Ю Т И (3 l l Я i И Т(Л Ь Н Ы и i I P O l I I O или пну(о сторону, который затем постепенно 0зрастяет,1О зня Il>тель«ых величин. Предот«ратпть этот прогрессирующий прогиб, а также ei o ВыпряВить мо:1:.!io толы:.О дифференцированным по длине слитка изменением интенсивности <)хлаждс(шя узких граней. При этом необходима информация не только о закономерности изменения температуры поверхности узких граней по длине слитка, а также зако2р номерность изменен!|я прогиба вдоль зоны вторичного охлаждения. Кроме того, установлено, что по ширине узких граней при толщине слитка свыше 200 мм могут иметь место как выпуклости, так и вогнутости оболочки слитка. Исследования слитков показали, что деформация узких граней сВыше 3 з(м приВодит к иска:1<ению поло" жсния линии стыка столбчатых кристаллов, растущих со стороны широких и узких гра595058 ней. Эти нарушения в процессе кристаллизации приводят к браку слитков по трещинам (так называемые трещины «искажения»), а в некоторых случаях к нарушению в процессе разливки сплошностп оболочки слитка и прорыву жидкого металла, что вызывае аварию. Ниже дап вариант осуществления предлагаемого способа, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения. В кристаллизатор длиной 1200 мм разливают сталь марки Зсп и вытягивают из него слиток сечением 250 1600 мм со скоростью 0,6 м/мин. Уровень металла в кристаллизаторе поддерживается на расстоянии 200 мм от его верхнего торца. По всей длине зоны вторичного охлаждения установлены шесть форсуно IHbIx секций, длина которых составляет соответственно 1,2; 2,0; 1,65; 1,65; 1,8 и 1,8 м. В форсуночных секциях устанавливают удельные расходы воды 4,0; 3,3; 3,0; 2,8; 2,6 и 2,5 м /м- ч, При скорости вытягивания 0,6 м/ /мин слитка толщиной 250 мм глубина жидкой фазы составляла 12,7 м. Со стороны узких граней устанавливают форсункп с индивидуальным подводом воды к приборам для регулирования ее расходов. Вдоль узких граней устанавливают удельные расходы воды в пределах от 5,0 м /м ч под кристаллизатором до 2,5 м /м- "ч в конце зоны охлаждения. Иинтенсивность охлаждения узких граней изменяют по экспоненциальному закону на длине, которую определяют пз соотношения L= UB /4Ê4, где L — расстояние от мениска металла в кристаллизаторе до конца охлаждения узких граней водой, U — скорость вытягивания слитка,  — половина толщины отливаемого слитка, К вЂ” коэффициент затвердевания, равный 2,6 см/мин / ). Далее узкие грани охлаждают в атмосфере бункера вторичного охлаждения. Нрп скорости вытягивания слитка 0,6 м/мин длина охлаждения узких граней водой составляла 25 м. Непосредственно под кристаллизатором и в конце зоны охлаждения узких граней водой, а также на расстоянии от уровня металла в кристаллизаторе, определяемом из соотношения L=UB /8Ê или равном 0,75 и от нижнего торца кристаллизатора, устанавливают независимыс щупы, контактирующие с поверхностью узких граней. ilo ширине узких граней на каждом уровне устанавливают по три щупа, соединенные с индуктивными датчиками. Расстояние между щупами 80 мм. Каждый индуктивный датчик электрически соединен с показывающим прибором, который в свою очередь соединен с ЭЫМ. В процессе разливки средний щуп под кристаллизатором зафиксировал прогиб оболочки внутрь слитка на величину 3 мм. При этом краиние щупы зафиксировали прогиб на величину 2 мм. Нижерасположенные щупы ЗО 65 зафиксировали прогиб соответлвгнно 5 и 3,5 мм. Щупы, установленные на третьем уровне, зафиксировали прогибы соответственно 7 и 5,5 мм. Это означает, что прогиб узкой грани, зародившийся в кристаллизаторе «следствие, например, нарушения равномерности теплоотвода по периметру слитка или пз-за его перекоса, продолжает прогрессировать в зоне вторичного охлаждения. Кроме того, при данной интенсивности охлаждения происходит переохлаждение в поверхности узких граней. Усадочные явления, происходящие в поверхностных слоях, вызывают появление растягивающих усилий, которые приводят к прогрессирующему прогиоу граней внутрь слитка. В этом случае ЗВМ выдает команду на уменьшение расходов воды до 4,0 м /м - ч под кристаллизатором и до 2,3 м"/ /м ч в конце зоны охлаждения водой. При этом происходит разогрев поверхности слитка, усадочные явления в оболочке слитка уменьшаются. Под действием ферростатического давления оболочка слитка выпрямляется. С этими расходами воды продолжают Ilpoцесс разливки дальше. В процессе разливки щупы зафиксировали выпучивание узких гранеи под кристаллизатором 3 мм в середине и 2 мм по краям, на втором уровне соответственно 5,0 и 35 мм, на третьем уровне 7,0 и 5,5 мм. Зто означает, что выпучивание узких граней, зародившееся в кристаллизаторе вследствие, например, нарушения равномерности теплоотвода по периметру слитка или из-за его перекоса, продолжает прогрессировать в зоне вторичного охлаждения. 1lри данной интенсивности охлаждения происходит разогрев оболочки слитка за счет тепла жидкого металла, она теряет свои прочностные свойства и под действием ферростатического давления выпучивается. В этом случае ЭВМ выдает команду на увеличение удельных расходов воды до 7,0 м /м ч под кристаллизатором и до 2,7 м /м ч в конце зоны охлаждения водой. llри этом поверхностные слои узких граней захолаживаются, в них начинают действовать усадочные явления и возникшие растягивающие усилия заставляют оболочку слитка выпрямиться. С этими удельными расходами воды продолжали процесс разливки. Указанные соотношения для определения места установки щупов объясняются закономерностями роста толщины оболочки слитка. Изменение профиля оболочки слитка происходит не равномерно, а наиболее быстро под кристаллизатором и далее темп изменения профиля оболочки слитка со стороны узкой грани замедляется. Охлаждение узких граней в зависимости от изменения их профиля и скорости вытягивания слитка позволяет оперативно в процессе разливки изменить интенсивность охлаждения, следствием чего является отсутствие трещинообразования в слитках и повышение стабильности процесса разливки за счет сниФормула изобретения С оста в и тель В. Бит ко в Корректоры: А. Степанова и Л. Брахннна Тсхр!л Л. Гладкова Рс,1актор Г. Лановая Полписнос Заказ 45/12 11зл. ¹ 249 Тираж 964 НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по ленам изобретений и открытий 113035, Москва, К-35, Раушская наб. д. 4/5 Типография, пр. Сапунова. 2 жения числа прорывов металла. Кроме того, контроль профиля узких граней является более надежным критерием изменения интенсивности вторичного охлаждения, чем температура поверхности слитка: поверхность слитка обычно покрыта окалиной, что значительно искажает показания пирометров. Применение предлагаемого способа повышает качество слитков на 2 — 3, снижает брак слитков по трещинам на 3 — 4%. Экономический эффект в условиях Новолипецкого металлургического завода при производстве 4 млн. т слитков в год состав!па 80 тыс. руб. Способ непрерывной разливки металлов, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, измерение температуры поверхности слитка и регулирование его охлаждения, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества слитков, в процессе разливки измеряют профиль узких граней слитка нс менее, чем 13 трех точках 110 ширине, непо5 средственно под кристалли3àòoðîì на расстоянии от мениска металла в кристаллизаторе, равном ГВ2/4К2, гд! U — — скОрость вытяпIВа11ия слит1 а) 8 — — ПО;!Овина тол!цииы с.литии, 10 К вЂ” коэффициент затвердеванпя, при наличии прогиба более 1/6 — 1/8 толщины слитка интенсивность охлаждения узких граней уменьшают в 1,2 — 1,4 раза по сравнению с раоочей интенсивностью. а при 15 выпучивании до 1/6 — 1/8 толщины слитка пнтенсивнссть охлаждения узких граней увеличивают в 1,2 — 1,4 раза. Источники информации, принятые во ьчшмание при экспертизе 1. Патент ГДР ¹ 68061, кл. 31V- 11/12, 1969.
