Способ охлаждения непрерывнолитых слитков

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>952419 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 051180 (21) 3001735/22-02 с присоединением заявки ¹

Р )М N> з

В 22 D 11/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230882.Бюллетень ¹ 31

Дата опубликования описания 23.08.82 (53) УДК 621.746 ° .047 (088. 8) I

1

1 (72) Авторы изобретения

В.И. Лебедев, Д.П. Евтеев, В М. Паршин, В.И. Уманец и Я.В. Нефедкин (71) Заявитель

Центральный научно-исследовательский ин т у черной металлургии им. И.П.Бардина (54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ

СЛИТКОВ

Изобретение относится к металлур гии, конкретнее к непрерывной разливке металлов и последующему охлаждению отлитых слитков.

Известен способ непрерывной разливки металлов, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание иэ него слитка, охлаждение поверхности слитка в зоне вторичного охлаждения водой, разбрызгиваемой форсунками, резку слитков и последующее охлаждение отрезанных слитков водой. При этом выходящие иэ установки непрерывной разливки металлов слитки охлаждают водой, разбрызгиваемой форсунками, установленными сверху и снизу по отношению к широким граням слитка. При этом. слиток располагают горизонтально на рольганге и охлаждают по всему сечению с 900 до 100 С, который в процессе охлаждения передвигают по, рольганry (11.

Недостатком данного способа asляется низкое качество поверхности непрерывнолитых слитков после охлаждения на рольганге при помощи водяных форсунок. Это объясняется тем, что при водофорсуночном охлаждении происходит дискретный теплоот. вод от локальных участков поверхности слитка. Основной причиной этого является неравномерный характер распределения Воды по полю орошения каждого факела водяной форсунки. В результате этого происходит местное переохлаждение или перегрев поверхностей слитка, что способствует образованию внутренних и наружных трещин вследствие возникновения термических напряжений, превосходящих допустимые значения. Кроме того, охлаждение непрерывнолитых слитков в потоке на рольганге в процессе их движения с необходимой для охлаждения скоростью не обеспечивает необходимую производительность прокатных станов.

Охлаждение непрерывнолитых слитков при Помощи орошения водой из форсунок приводит к интенсивному парообразованию, что требует применения мощных вентиляционных установок, черезмерного увеличения энергопотребления эксплуатируемых и сооружаемых установок непрерывной разливки стали.

Орошение противоположных граней слитка сверху и снизу водой, разбрызгиваемой из форсунок, приводит

952419 к неравномерному охлаждению слитка и его короблению, так как коэффициенты теплоотдачи на верхней и нижней гранях различны вследстние различной кинетики парообразования.

Исследованиями установлено, что для повышения качества поверхности непрерывнолитых слитков и создания оптимальных условий их охлаждения необходимо слитки опускать в ванну с проточной водой на торец.

Иэ металлургической практики известны попытки ускоренного охлаждения непрерыннолитых слитков методом погружения н ванну с водой, например ускоренное охлаждение слябов из алюминия в вертикальном положении (2) .

Однако перенос известного способа на охлаждение слябов иэ стали„ . приводит к их короблению и образованию на поверхности трещин, что при" водит .к браку слитков. Это объясн яется малой теплопроводностью стали, что вызывает рост термических напряжений свыше допустимых пределов.

Целью изобретения является исключение образования трещин на поверхности слябов и их коробления.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу охлаждения непрерывнолитых слитков, включающему подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка, охлаждение поверхности слитка в зоне вторичного охлаждения водой, разбрызгиваемой форсунками, резку слитков, а также последующее охлаждение отрезанных слитков методом погружения н проточную воду в вертикальном положении, слябы погружают на глуби- . ну, равную 1 5-2,5 их толщины, при этом расстояние между гранями слитков выдерживают равным 0,8-1,6 толщины слитка, воду подают вдоль большой оси слитков с удельным расходом

2,0-6,0 м /ч .т со скоростью относительно граней слитков 0,6-2,0 м/с, а перепад температуры воды на входе и выходе уз ванны выдерживают равным 10-60 С.

Улучшение качества поверхности непрерыннолитых слитков будет происходить потому, что широкие грани слитков будут находиться в одинаковых теплотехнических условиях, на гранях слитка отсутствуют локаль° ные переохлажденные и перегретые участки, скорость воды обеспечивает необходимые значения коэффициента теплоотдачи„ - вследствие чего значения термических напряжений становятся меньше допустимых значений, условия охлаждения обеспечивают надежное отслаивание окалины. Кроме того, глубина погружения слитка устраняет парообразование над по5

10 нерхностью воды в ванне, так как образующиеся пузырьки пара н процессе всплытия охлаждаются и исчезают за счет его конденсации. Б реэуль— тате такого режима охлаждения сляб выходит иэ воды чистым от окалины, удобным для низуального осмотра, свободным от поверхностных и внутренних трещин.

Диапазон глубин погружения верхнего торца слитка на 1,5-2,5 его толщины вызван условиями отсутствия парообразования. При меньшей глубине погружения, чем 1,5 толщины слитка, будет происходить паровыделение над поверхностью воды. Уста новление большей глубины, чем 2, 5 его толщины, не имеет смысла с точки зрения пароныделения и ведет к и злишн ему расходу -н оды. Диапазон глубин погружения устанавливают н прямопропорциональной зависимости от толщины слитка.

Диапазон расстояний между гранями погруженных в ноду . литков н пределах 0,8-1,6 толщины слитка объясняется условиями теплообмена воды в межслитковом пространстве.

При меньшем расстоянии нследстние нзаимного влияния нагретых граней слитков происходит недостаточное их охлаждение и происходит снижение значений коэффициентов теплоотдачи.

5О

69 б5

При большем расстоянии увеличиваются габариты ванны и расход воды беэ увеличения интенсивности охлаждения и качества слитков.

Диапазон изменения удельных расходов воды н пределах 2,0-6,0 м /ч т объясняется условиями теплоотнада

or непрерывнолитых слитков . При меньшем расходе увеличивается время охлаждения слитков, снижается производительность установки для охлаждения слитков, увеличинается перегрев воды и пароныделение, При .большем расходе увеличивается интенсивность охлаждения слитков сверх допустимых пределов, увеличивается расход воды без дальнейшего улучшения качества слитков.

Диапазон изменения значений скорости воды относительно слиткон н пределах 0,6-2, 0 м/с объясняется условиями отслаивания окалины от слитков. При меньших значениях кинетической энергии струй воды недостаточно для надежного смыва окалины с понерхности слитков. При больших значениях скорости движения воды происходит интенсивное охлаждение непрерыннолитых слитков с образованием трещин и унеличивается расход воды без дальнейшего улучщения качества слитков.

Диапазон значений перепада температуры н пределах 10-60 С объясняется условиями выпадения солей, 952419 растворенных в охлаждающей воде, Прн меньших значениях увеличивается расход воды. При больших з начениях происходит выделение солей, растворенных в воде, что приводит к ускоренному износу питающих ванну гидравлических насосов . Количество растворенных солей определяет величину перегрева воды и находится в обратно.; пропорциональной зависимости от этого количества. 10

Способ непрерывной разливки металлов осуществляется следующим образом.

Пример 1. B процессе непрерывной разливки в кристаллизатор !5 сечением 250 1800 мм заливают сталь марки 3 сп и вытягивают из него слиток со скоростью 0,8 м/мин. В зоне вторичного охлаждения слиток охлаждают водой, разбрызгиваемой форсунками. В конце зоны вторичного охлаждения слиток разрезают на слябы длиной 10,0 м. После резки слитки кантователем погружают на больший торец в ванну с проточной водсЯ. В ванну погружают одновременно 10 слябов; Вес каждого сляба

34 т. Каждый сляб погружают в воду так, что слой воды над верхним торцом составляет 2 толщины слитка или 500 мм:. Слябы устанавливают на расстоянии 1,2 толщины слитка или 0,3 м между их широкими граня ми. Воду пбдают вдоль большей оси слябов с удельным расходом 35

4,0 м /ч т. Общий расход воды составляет 34Х10х4 = 1360 м /ч. Скорость течения воды между слябами выдерживают равной 1,3 м/с посредством измерения скорости ее течения специальными приборами, На входе

0 в ванну вода имеет температуру 20 С.

На выходе из ванны измеряют температуру воды посредством термометров, выдерживая ее равной 55 С.

При отклонении значений скорости 45 течения воды и ее температуры от номинального значения изменяют расходы воды в ту или иную сторону до 10%. При этих условиях обеспе(чивается снижение температуры по- 50 верхности слябов от 1000ОС при посаде в ванну до 55ОC в течение

45 мин.

20 предпочтительно для ускоренного охлаждения непрерывнолитых слитков прямоугольного поперечного сечения или слябов . В результате охлаждения слябов по предлагаемому способу уст раняются на гранях отдельные локальные неравномерно охлажденные участки, обеспечиваются необходимые значения. коэффициентов теплоотдачи по периметру слябов, снижаются значения термических напряжений и вместе с ними количество поверхностных и внутренних трещин, обеспечивается надежное удаление окалины с поверх ности слябов и отсутствие парообразования на поверхности воды в ванне.

Кроме того, на, охлажденных слябах отсутствует окалина, что способствует надежному контролю качества поверхности слябов без применения огневой зачистки.

60

65.Пример 2. При охлаждении слябов толщиной 200 мм и шириной

1800 мм их погружают на глубину

1,5 толщины сляба или 300 мм. В ванну погружают .одновременно 10 слябов весом 27,5 т каждый. Слябы устанавливают на расстоянии 0,8 толщины слитка или 0„16 м между их широкими гранями. Воду подают вдоль большой оси слябов с удельным расходом 2,0 м /ч т. Общий расход воды составляет 27,5Х10Х2

580 м /ч. Скорость течения воды ,между слябами выдерживают равной

0,6 м/с посредством измерения ско-. рости ее течения специальными приборами. На входе в ванну вода имеет температуру 20 С. На выходе иэ ванны измеряют температуру воды посредством термометров, выдерживая ее равной 80 С. При .отклонении зна" чений скорости течения воды и ее . температуры от номинального значения измеряют расходы воды в ту: или иную сторону до 103. При этих условиях обеспечивается снижение температуры поверхности слябов от

1000 С до 70ОC в течение 35 мин.

Пример 3. При охлаждении слябов толщиной 300 мм и шириной

1800 мм их погружают на глубину

2,5 толщины сляба или 750 мм от верхнего торца слитка ° В ванну погружают одновременно 10 слябов весом 41,3 т каждый. Слябы устанавливают на расстоянии 1,6 толщины слитка или 0,48 м между их широкими гранями. Воду подают вдоль большой оси слябов с удельным расходом

6,0 м /ч сляба. Общий расход воды составляет 41,3 10х6 2480 м /ч.

Скорость течения воды между слябами выдерживают равной 2,0 м/с посредством измерения скорости ее течения специальными приборами. На входе в ванну вода имеет температуру

20 С, На выходе из ванны измеряют температуру воды посредством теро мометров, выдерживая ее равной 30 С.

При отклонении значений скорости течения воды и ее температуры от нот минального значения иэменяют расходы воды в ту или иную сторону до

10%. При этих условиях обеспечивается снижение температуры поверхности слябов от 1000 С до ЗООC в течение

60 мин.

Применение предлагаемого способа

952419

Формула изобретения

Составитель В. Балашов

Техред М.Гергель Корректор М. Демчик

Редактор Г. Ус

Заказ 6025/16 Тираж 852 Подписное

ВНИИПИ Государственного ксмитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

В результате применения предлагаембго способа сокращается брак, слитков но трещйнам на 0,1% уменьшается количество обреэи на g,15%.

Экономический эффект при производст ве 400 тыс. т слитков в год составит

47800 руб/год, (стоимость 1 т брака слитков 47 8 руб/т).

Способ охлаждения непрерывнолитых слитков, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка, охлаждение по верхности слитка в зоне вторичного охлаждения водой, разбрызгиваемой форсунками, резку слитков, а также последующее охлаждение отрезанных слитков методом погружения в проточную воду в вертикальном положении, отличающийся тем, что, с целью исключения образования трещин на поверхности слябов и их коробления, слябы погружают на глубину равную 1,5-2,5 их тол- . щины, при этом расстояние между . гранями слитков выдерживают равнин

0,8-1,6 толщины слитка, воду подают вдоль большой оси слитко с

10 удельным расходом 2,0-6,0 м /ч т со скоростью относительно граней слитков 0,6-2,0 м/с, а перепад температуры воды на входе и выходе из ванны выдерживают равным 10-60 С.

15 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии Р 53-7373, кл. 11 В 091.1, 1978.

2. Германн Э. Непрерывное литье.

N., 1961, с. 548.