Установка непрерывной разливки металлов с криволинейной технологической осью

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<1>952423 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 270381 (21) 3263187/22-02 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

511М Кп з

В 22 0 11/14

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (531УДК 621.74б.

° 27(088.8) Опубликовано 23.08,82.Бюллетень ¹ 31

Дата опубликования описания 23 ° 08.82

/ (72) Авторы изобретения

В.И.Уманец, В.И.Лебедев и Ц.П.Евтеев

1

Центральный ордена Трудового Красного Зна ни научноисследовательский институт черной металлу ии им. И.П.Бардина

Я71) Заявитель (54) УСТАНОВКА НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛОВ

С КРИВОЛИНЕЙНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСЬЮ

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов на установках с криволинейной технологической осью.

Известна установка непрерывной раззтивки металлов, содержащая кристаллизатор, далее расположенные поддерживающие и направляющие ролики, форсунки, расположенные между ними, тянущую клеть, камеру с водой, кантователь, грузозахватные приспособления, газорезку и отводящий рольганг. При этом слиток онускается тянущей клетью в камеру с водой, после чего процесс непрерывной разливки прекращается, слиток в стационарном положении охлаждается в камере, затем извлекается, кантователем перемещается на отводящий рольганг и

Режется на мерные заготовки fi) .

Недостатком известной установки является неудовлетворительное качество непрерывнолитых слитков. Это объясняется тем, что имеющиеся на торце слитка усадочная раковина, а также осевые трещины окисляются, в них попадает вода. Вследствие этого указанные дефекты не завариваются при последующей прокатке, что приводит к ухудшению качества готовой е металлопродукции. Кроме того, при известной установке необходимо каждый раз прекращать процесс разливки после очередного погружения слитка в камеру с водой. Это приводит к снижению производительности установки, к невозможности вести процесс непрерывной разливки методом "плавка на плавку".

Опускание слитка в камеру с водой, имеющей одинаковую температуру по объему приводит к возникновению в слитке значительных температурных градиентов и термических напряженйй, 15 вызывающих образование внутренних и наружных трещин, увеличению количества обреэи.

В известной установке необходимо применение кантователей и специальных

20 грузозахватных приспособлений, что усложняет и удлиняет процесс охлаждения и удаление со слитков окалины.

Охлаждение слитка является дискретным, производится не в потоке, тре25 бует перед охлаждением следующего слитка удаление из камеры предыдущего.

Исследованиями установлено, что для возможности вести процесс непрерывной разливки методом "плавка на

962423 плавку" получения слитков оптимального качества необхоДимо вести процесс ускоренного охлаждения слитков в потоке до резки. При этом необходимо воде в камере сообщать движение навстречу движению сли ка В 5 этом случае к наиболее нагретым участкам поверхности будет подходить уже нагретая вода,что уменьшит значения возникающих температурных градиентов и термических напряже-. ний.

Целью изобретения является поны" шение производительности труда и качества слитков.

Указанная цель достигается тем, что установка непрерывной разливки металлов с криволинейной технологической осью, содержащая кристаллиэатор, поддерживающие и направляющие ролики, расположеннь е между ними фор- О сунки, тянущую клеть, камеру ускоренного охлаждения, газорезку и отводящий рольганг, снабжена рольгангом, установленным в камере ускоренного охлаждения, причем камера разделена на секции так, что длина каждой последующей секции камеры в направлении к кристаллиэатору больше предыдущей на 30-40%, а входные отверстия для слитка в секциях адекватны по форме поперечному сечению кристаллизатора и габариты их уменьшены в направлении к газорезке от 1,2-.1,4 до 1,05

1,1 поперечного сечения кристаллизатора.

Повышение произнодительности тру-35 да объясняется ускоренным охлаждением непрерывного слитка в потоке на рольганге до его резки на мерные заготовки, а также отсутствием необходимости применения кантонателей и 40 специальных грузозахватных приспособлений.

Качество слитков улучшается вследствие отсутствия окисления внутренних трещин на торцах слитков после 45 резки, направленное движение воды навстречу слитку снижает значения температурных градиентов и способствует удалению окалины.

Уменьшение габаритов входных отверстий для слитка в секциях в на.— правлении к газорезке необходимо для создания потока воды в направлении навстречу движения слитка.

Диапазон уменьшения габаритов отверстий от 1,2-1,4 до 1,05-1,1 поперечного сечения кристаллиэатора объясняется условиями слива воды иэ камеры. При больших значениях происходит излишний расход воды, она не нагревается до необходимой темпера- 69 туры и не отбирает от слитка необходимого количества тепла. При меньших значениях вода перегревается, происходит значительное парообраэонание,. возможно ее вскипание. Ра.змеры отверстий устанавливаются в прямо пропорциональной зависимости от размерОн отливаемых слитков.

Общая длина камеры зависит от времени пребывания каждого элемента поверхности слитка и воде и зависит от габаритов слитков, их теплосодержания и определяется теплотехническими расчетами. Увеличение длины каждого последующего участка камеры в направлении к кристаллиэатору на

30-40% объясняется необходимостью плавного изменения температуры поверхности слитка. Большие значения принимаются при крупных слитках, при малых слитках — меньшие значения.

Увеличение длины каждого последующего участка камеры более, чем на

40% не требуется, так какэто неприводит к дальнейшему снижению температурных градиентов. Меньшее значение, чем 30%,вызывает неравномерность охлаждения поверхности слитков.

Создание отдельных частей камеры объясняется необходимостью локализации конвективных потоков воды на каждом участке охлаждения слитка, а также возможностью управления теплоотнодом по мере продвижения слитка через камеру. Уменьшение длины каждой части камеры по направлению движения слитка объясняется соответствующим уменьшением его теплосодержанич и температуры.

На фиг.. 1 изображена установка непрерывной разливки металлов с криволинейной технологической осью, разрез; на фиг. 2 — разрез на фиг.1.

Установка непрерывной разливки металлов состоит иэ бункера 1 зоны вторичного охлаждения, в котором расположены направляющие и поддерживающие ролики 2, между которыми установлены форсунки 3. После бункера 1 установлены ролики 4, расположенные н камерах 5-7, и.далее до газорезки 8.

Боковые стенки камер 5-7 имеют отверстия 9-12. Отверстия 9 и 12 снабжены гибкими шторками 13. Камеры 57 снабжены пароотсосами 14„ а камера

7 снабжена трубопроводом 15. Рядом с камерами 5 и 7 устроены приямки

16 и 17. Позицией 18 обозначен непрерывнолитой слиток, позицией 19 отрезанная мерная длина заготовки, позицией 20 — вода.

Установка непрерывной разливки металлов с криволинейной технологической осью работает следующим образом.

Пример 1. В процессе непрерывной разливки н кристаллиза op (не показан ) подают сталь марки 3 сп и вытягивают из него слиток 18 сечением 250 х 1600 мм со скоростьо 0,8 м/мин.

Технологическая ось установки расположена по радиусу 10 м (по внешней грани слитка). В бункере 1 эоны нто952423 ричного охлаждения слиток 18 поддерживается и направляется при помощи роликов 2, между которыми расположены форсунки 3, разбрызгивающие воду для охлаждения поверхности слитка 18.

После выхода иэ бункера 1 эоны вторичного охлаждения непрерывнолитой слиток 18 по роликам 4 направляется в сторону газорезки 8 через камеры

5 — 7, наполненные водой 20. После выхода слитка 18 из камеры 7 производится его резка при помощи газорезки 8 на мерные заготовки 19 длиной по 10 м.

Боковые стенки камер 5 — 7 выполнены с отверстиями 9 — 12, форма которых адекватна форме поперечного сечения кристаллизатора, габариты отверстий уменьшаются в сторону газорезки 8 от 1,4 в боковой стенке камеры 5 до 1,1 ширины кристаллизатора в боковой стенке камеры 7. Отверстия 9 — 12 имеют следующие габарит-, ные размеры соответственно:350 х х 1700 мм, 325 х 1675 мм,300 х 1650 мм, 275 х 1625 мм. При этом боковые стенки камер 5 — 7 образуют с поверхностью слитка по его периметру зазоры,-равные соответственно 50, 37, 5, 25 и 12,5 мм. Вследствие таких величин зазоров вода из камеры

7, поступающая туда по трубопроводу

15, вытекает в отверстия 12 и 11. Однако. большее количество перетекает в камеру 6 через отверстие 11, так как оно больше по величине отверстия

12 и соответствующего зазора. Иэ камеры 6 большая часть воды протекает в камеру 5 через зазор 10. Из камеры 5 вода вытекает через отверстие 9. Таким образом, создается направленное движение воды по камерам

5 — 7 в направлении навстречу движения слитка. Для исключения растекания воды по поверхности слитка 18 боковые стенки камер 5 и 7 снабжены гибкими шторками 13, выполненными, например, из асбеста. Вода 20, вытекающая иэ камеры 5 через отверстие

9 и из камеры 7 через отверстие 12, собирается в приямки соответственно

16 и 17. Образующийся пар удаляется из камер 5 — 7 через пароотводы 14, соединенные с вентиляционной системой.

Длина камер 5 — 7 последовательно увеличивается в направлении навстречу движения слитка 18. Время полного затвердевания слитка толщиной 250 мм составляет 22 мин. Обцее время пребывания каждого элемента поверхности слитков в камерах 5 — 7 .составляет 1,5 времени полного затвердевания слитка или 33 мин. Таким образом, общая длина камер 5 — 7 при скорости вытягивания слитка

0,8 м/мин составляет 26,2 м. Длина камеры 7 составляет 6,0 м.Камеры 6 на 40 % больше длины камеры 7 или

8,4 м, камеры 5 — на 40% больше длины камеры 6 или 11,8 м.

Температура поверхности слитка 18 перед входом в камеру 5 составляет

1000 С, перед входом в камеру

6-600 С, перед входом в камеру 7

300 С и на выходе из нее — 80 С.

Таким образом, в камере 5 снимается наибольшее количество теплоты. В

10 то же время в камеру 5 попадает уже нагретая до 80 С вода, что снижает значения температурных градиентов и термических напряжений, возникающих в слитке, а также устраняет при15 чины возникновения внутренних и наружных трещин. В камере 6 снимается меньшее количество тепла. В то же время в этой камере слиток имеет пониженную температуру и охлаждает70 ся нагретой водой до 50 С, что также устраняет причины возникновения внутренних и наружных трещин.

В камере 7 снимается меньшее количество тепла, однако в этой камере поверхность слитка имеет еще более, пониженную температуру и температура воды на выходе из трубопровода 15 составляет 20 С, что также устраняет причины возникновения внутренних и наружных трещин. Таким образом, длина камер устанавливается в соответствии с необходимым количеством отводимого тепла.

Заполнение камер 5-1 водой из трубопровода 15 производится после выхода затравки (не показана) из боковой стенки камеры 7 в отверстие

12. Для ускорения процесса наполнения возможна подача воды в начальный период в камеры 5 и 6 через самостоятельные трубопроводы. После выхода

40 слитка 18 из камер вода 20 через отверстия 9 и 12 частично сливается.

Для сохранения необходимого уровня воды на боковых стенках камер 5 и 7 возможно выполнение герметич45 .ных задвижек, срабатывающих после выхода слитка при окончании процесса разливки из отверстий 9 и 12.

В данном примере над слитком устанавливается слой воды толщиной

5О 1,2 м, что снижает парообразование с поверхности воды. Удельный расход воды устанавливается равным 6,0м/ч т слитка. Общий расход воды иэ трубопровода 15 равен 900 м /ч.

tI p и м е р 2. В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор подают сталь марки 3 сп и вытягивают из него слиток 18 сечением 200 х 1200 мм со скоростью 1,0 м/мин. В этом случае за бункером 1 зоны вторичного охлаждения установлены две камеры 6 и 7. Время полного эатвердевания слитка толщиной 200 мм 12,4 мин. Общее время пребывания каждого элемента поверхности слитка 18. в воде в

65 камерах 6 и 7 составляет время пол952423 ного эатвердевания слитка или 12,4 мин.

Таким образом, общая длина камер 6 и

7 при скорости вытягивания слитка

1,0 м/мин составляет 12,4 м. Длина камеры 7 — 5,4 м, а камеры 6 — на

30 В больше длины камеры 7 или 7,0 и. 5

Боковые стенки камер 6 и 7 выполнены с отверстиями 10-12, форма которых адекватна форме поперечного сечения кристаллизатора, габариты отверстий уменьшаются в сторону газо- 10 резки 8 от 1,3 в боковой стенке камеры 6 до 1,075 ширины кристаллизатора в боковой стенки камеры 7. Отверствия 10-12 имеют следующие габаритные размеры соответственно: 260 .х х 1260 мм, 235 х 1235 мм,215 х 1215 мм.

При этом боковые стенки камер 6 и 7 образуют с поверхностью слитка по его периметру зазоры, равные соответственно.: 30 мм, 17,5 мм и 7,5 мм.

Вследствие таких величин зазоров вода иэ камеры 7 вытекает в отверстия

12 и 11 ° Однако большее количество перетекает в камеру 6 через отверстие

11, так как оно больше по величине,, отверстия 12 и образует соответственно больший зазор по периметру слитка. Из камеры 6 большая часть воды протекает через зазор 10. Таким образом, создается направленное движение воды пе камерам 6 и 7 в направлении навстречу движения слитка..

Температура поверхности слитка

18 перед входом в камеру 6 составляет 1030 С, перед входом в камеру 7

500ОС, на выходе из нее — 80 С. Температура воды на выходе из трубопровода 15 составляет 20 С, на входе в камеру 6 — 50 С, на выходе из нее

800 40

В данном примере конструктивные особенности камер 6 и 7îñòàþòñÿ теми же, что и в премере 1. Удельный расход воды установлен 6,0 м /ч,т слитка.

Общий расход воды иэ трубопровода 15 45 равен 650 м /ч.

Пример 3. В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор подают сталь марки 3 сп и вытягивают иэ него слиток 18 сечением 150 х

50 х 800 мм со скоростью 1,2 м/мин.

В этом случае за бункером 1 зоны вторичного охлаждения установлена одна камера 7. Время полного затвердева.ния слитка толщиной 150 мм составляет 7,0 мин. Общее время .пребывания каждого элемента поверхности слитка

18 в воде, в камере 7 составляет 0,5 времени полного затвердевания слитка или 3 5 мин. Таким образом, длина камеры 7 составляет 4,2 м.

Боковые стенки камеры 7 выполнены с отверстиями 11 и 12, форма которых адекватна форме поперечного сечения .кристаллизатора, габариты отверстий уменьшаются в сторону газорезки 8 от 1,2 ширины поперечного сечения кристаллизатора в боковой стенке с отверстием 11 до 1,05 ширины того же. сечения в боковой стенке с отверстием 12,0тверстия11 и12 имеютследующие габаритные размеры соответственно

180х830 мм и 158 808 мм. При этом боковые стенки камеры 7 образуют с поверхностью слитка 18 по его периметру зазоры, равные соответственно

15 и 4 мм. Вследствие таких величин зазоров вода из камеры 7 вытекает в отверстия 11 и 12. Обнако большее количество вытекает через отверстие 11, так как онО больше отверстия 12. Таким образом создается направленное движение воды в камере 7 навстречу движения слитка.

Температура поверхности слитка 18 перед входом в .камеру 7 составляет

1060 С, на выходе иэ нее — 80 С. Температура воды на выходе из трубопровода 15 составляет 20 С на выходе через отверстие 11 — 80 С, через отб верстие 12 — 50 С.

В данном примере конструктивные особенности камеры 7 остаются теми же, что и в 1 и 2 примерах. Удельный расход воды устанавливают равным

6,0 и /ч т слитка. Общий расход во 3 ды иэ трубопровода 15 равен 470M>/ч.

Применение предлагаемой установки позволяет снизить брак слитков по внутренним и наружным трещинам на

0,5Ъ, сократить обрезь слитков на 0,8%, Формула изобретения

Установка непрерывной разливки металлов с криволинейной технологичес-. кой осью, содержащая кристаллизатор, поддерживающие и направляющие ролики, расположенные между ними форсунки, тянущую клеть, камеру ускоренного охлаждения, газорезку и отводящий рольганг, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности труда и качества слитков, она снабжена рольгангом, установленным в камере ускоренного охлаждения, причем камера разделена на секции так, что длина каждой последующей секции камеры в направлении к кристаллизатору больше предыдущей на

30-40%, а входные отверстия для слитка в секциях адекватны по форме поперечному сечению кристаллизатора и габариты их уменьшены в направ- . лении к газорезке от 1,2-1,4 до

1,05-1,1 поперечного сечения кристаллизатора.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Германн Р. Непрерывное литье.

М., 1961, с. 646.

952423

Фиа2

Составитель В.Балашов

Редактор Г.ус ТехредМ.Гергель Корректор Е.Рошко

Заказ 6025/16 Тираж 852 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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