Способ непрерывной разливки металла

 

onисАниE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<щ980935 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 13. 02. 81 (21) 3245511/22-02 с присоединением заявки Ио (23) Приоритет—

Опубликовано 15Л282- Бюллетень М 46

15ф) М. Кп.з

В 22 0 1I/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621 ° 746 ° . 047 (088. 8) Дата опубликования описания 15.12 ° 82

Э

В.И. Лебедев, Г.A. Николаев, В.В. Емельянов, Д. П. Евтеев, В. М. Паршин, В. И. Уманец, ., С. В. Лепорский, И. К. Попандопуло, О. В. НосеченкО,. и A.Ñ. Корниенко центральный научно-исследовательскнй инст ут Мерноя ."., металлургии им. И.П. Бардина (72) Авторы изобретения (7f ) Заявитель (54) СПОСОБ НЕПРЕРНВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА

Изобретение относится к металлургии, конкретнее. к непрерывной разливке металлов.

Известен способ непрерывной разливки металлов, включающий подачу метал- 5 ла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка, охлаждение поверхности слитка в зоне вторичного охлаждения водой, разбрызгиваемой форсунками, резку слитков и последующее охлажде- 10 ние отрезанных слитков водой. При этом в течение 10-20 с после резки слитки охлаждают водой, разбрызгиваемой форсунками, и далее в течение

20-60 с — на воздухе, затем этот процесс повторяют. Слябы располагают горизонтально плашмя на рольганге (1).

Недостатками этого способа являются низкое качество поверхности слитков, а также необходимость применения дорогостоящих и мощных вентиляционных устройств. Низкое качество непрерывнолитых слитков объясняется цикличностью охлаждения водой и на воздухе. В результате в:слитках возни-25 кают значительные термические напряжения, превосходящие допустимые значения, приводящие к браку слитков по внутренним и наружным трещинам.

Известен способ непрерывной разливки металлов, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягива" ние из него слитка, охлаждение поверхности слитка в зоне вторичного охлаждения водой, разбрызгиваемой форсунками, резку слитков и последующее охлаждение отрезанных слитков водой.

1При этом выходящие из установки 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 рольгангу Г21 °

Недостатком данного способа является низкое качество поверхности непрерывнолитых слитков после охлаждения на рольганге при помощи водяных форсунок. Это объясняется тем, что при водофорсуночном охлаждении происходит дискретный теплоотвод от локальных участков поверхности слитка.

Причиной этого является неравномерный характер распределения воды по полю орошения каждого факела водяной форсункн. В результате этого происходит местное переохлаждение или перегрев поверхности слитка, что способствует образованию внутренних и наружных трещин.

980935

Наиболее близким к изобретению является способ непрерывной разливки металлов, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка, охлаждение поверхности слитка в зоне вторичного охлаждения

Водой., разбрызгиваемой форсунками, резку слитков и последующее охлаждение отрезанных слитков водой. При

Этом слитки погружают в ванну с про. Точной водой в вертикальном положе- 10 нии на ребро и охлаждают с. 1000 до

ХОО C f3j.

Недостатками известного способа являются большой расход воды, невысокое качество слитков, а также не- 15 обходимосгь применения мощных кантователей слябов и специальных захва тов на грузоподъемных кранах.

Цель изобретения — упрощение применяемого технологического оборудо- 20 вания, а также предотвращение деформации слитка и образования в нем трещин ° 1

Указанная цель достигается тем, что согласно способу непрерывной разливки металла, включающему его подачу в кристаллизатор, вытягивание из него слитка, охлаждение, поверхности, слнтма в зоне вторичного охлаждения, Водой, резку слитка на части и последующее охлаждение отрезанных частей слитка путем погружения их в ванну с проточной водой, указанное погружение осуществляют в горизонтальном положении на период времени 15-бО мин со скоростью 100-500 мм/с и охлаждаютз5 до температуры по сечению слитка

150-300 С с удельным расходом воцы в ванне 3,0-8,0 л/кг слитка, при этом под нижней гранью слитка поддерживают слой воды 0,8-1,5 толщины слитка, 40 ,-а над верхней - 4,0-8,0 его толщины н осуществляют барботаж воды под слитком

В одном иэ вариантов способа слит-.45 . кн погружают в воду в стопе с зазо" ром между ними, равном расстоянию от нижнего слитка до дна ванны, а барботаж осуществляют под каждым слитком в течение всего периода охлаждения, 50 причем расход воды, подаваемой для барботажа, составляет 0,4-2,0 л/кг слитка, Время охлаждения слябов в ванне с водой в пределах 15-50 мин, объясняется необходимостью их охлаждения до 150-ЗОО C. При меньшем времени охлаждения не достигается конечная температура охлаждения, окалина с поверхности не полностью удаляется.

Прн большем времени температура сля- 60 бов по сечению опускается ниже значений 150-300©С, Время охлаждения слябов толщиной 100-300 мм устанавлива;:ют в прямо пропорциональной зависимости от толщины слитка. 65

Охлаждение слитков до 15Ь-300 С объясняется необходимостью устранения внутренних трещин при прокатке.

При более низких значениях .в сечении слитка возникают термические напряжения и температурные градиенты, превосходящие допустимые значения, которые вызывают образование внутренних трещин ° При больших значениях конечной температуры по сечению слитка не происходит полное удаление окалины с поверхности, а также возникает необходимость дальнейшего охлаждения слитков в штабелях на складе s Пределы конечной температуры охлаждения слитков устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от толщины.

Скорость погружения слитков в воду в пределах 100-500 мм/с объясняется условиями парообразования под нижней гранью слитка. При меньшем значении происходит вэрывообразное выделение пара из-под слитка, что опасно с точки зрения техники безопасности.

При большем значении возникают относительно большие инерционные усилия в грузозахватных приспособлениях, что также опасно с точки зрения техники беэопаснссти. После полного погружения слитка в воду скорость его опускания может быть уменьшена. Значения .скоростй погружения слитков устанавливают в прямо пропорциональной зависимости от толщины слитка;

Удельный расход воды в ванне в пределах 3-8 л/кг слитка объясняется условиями нагрева и парообразованием на поверхности воды в ванне. При меньшем значении не происходит охлаждение слитков сечением 100-300х800-2000 мм до необходимой конечной температуры.

Кроме того, на поверхности воды в ванне происходит интенсивное паровыделение вследствие черезмерного ее нагрева. При большем значении удельный

l расход воды излишен и не приводит к дальнейшему повышению качества охлажденных слитков. Значения удельных расходов воды. устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от габаритов слябов.

Необходимость установления под. нижней гранью сляба слоя воды в пределах 0,8- 1,5 его толщины объясняется условиями тепломассообмена в нижней части ванны с водой. При меньшем значении происходит неравномерное охлаждение граней слитка и, как следствие этого, его коробление. При большем значении под нижней гранью ,слитка образуется застойная зона (: so которая не участвует в охлаждений слитка вследствие отсутствия в этом районе конвективных потоков.

Необходимость установления над верхней гранью слитка слоя воды в пределах 4-8 его толщины объясняется условиями паровыделения с поверхности

980935 воды в ванне. При меньшем значении после погружения слитка любого из предпочтительных для данного предложения габаритов проксходит интенсивное паровыделение, что затрудняет технологический процесс охлаждения. 5

При большем значении происходит излишний расход воды-., не приводящий к дальнейшей оптимизации процесса охлаждения, Варботирование воды под нижней 10 гранью .слитка и между ними объясняется необходимостью снижения расхода воды и повышения эффективности ее использования.

Диапазон изменения удельных расхо- 15 дов воды под нижней гранью слитка и между ними в пределах 0,4-2,0 л/кг слитка объясняется необходимостью обеспечения одинакового теплоотвода с противоположных граней слитка. Прн 2щ меньшем значении происходит неодинаковое охлаждение противоположных граней, в результате чего слиток коробится и теряет свою прямолинейность.

При большем значении производится из- 25 лишний расход воды, не приводящий к дальнейшему повьааенню качества охлаждаемых слитков.

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключчающий другие варианты в пределах предмета изобретения.

Пример 1. В процессе непрерывной разливки в .кристаллнэатор подают сталь марки Зсп, из которого вытягивают слиток сечением 250 х 1650 мм со скоростью 0,8 м/мин. В зоне вторичного охлаждения слиток поддерживают и направляют роликами, а также охлаждают водой, разбрызгиваемой форсунками, установленными между роликами н 4О сгруппированными по участкам. После каждого участка форсуночного охлажде ния замеряют температуру поЪерхности слитка при помощи оптических пирометров. 45

После выхода слитка кз .зоны вторичного охлаждения его разрезают ма отдельные слябы длиной по 10 и и весом по 6,1 т.- После резки слябы направ55 ляют по рольгангу к ванне с.водой.

Удельный расход воды s ванне устанавливают разным 3 л/кг слитка, общий объем воды в ванне при этом сОставля-. ет 18,3 м .

60 Каждый сляб с рольганга берут гру" эозахватными приспособлениями и погружают в ванну с водой в горизонтальном положении плашмя со скоростью

100 мм/с. При этом под нижней гранью

65 сляба устанавливают слой воды величкВ зоне вторичного охлаждения ус-. танавливают 6 форсуночных секций с общей длиной 17,6 м н изменяют интенсивность охлаждения от 8,0 м /м ч

3 под кристаллизатором до 2,5 м /м .ч °

Ъ 2 в конце зоны охлаждения ° В данном примере температура противоположных. широких граней сляба на выходе иэ зоны вторичного охлаждения составляет

960 С. Разница в значениях этих температур отсутствует.

После выхода слитка иэ зоны вторичного охлаждения он раэреэается на отдельные слябы длиной по 10 м и весом по 31,5,т. После резки слябы направляют по рольгангу к ванне с водой. Удельный расход воды в ванне устанавливают равным 5,5 л/кг слитка.

Общий объем воды в ванне при этом составляет 173,3 м 3

Каждый сляб рольганга берут грузоэахватными приспособлениями и погружают в ванну с водой в горизонтальном положении плашмя со скоростью .

300 мм/с. При этом под нижней гранью сляба устанавливают слой воды величиной 1,2 толщины сляба или 300 ма, а

1 над слябом — 6 толщин или 1,5 м.

Слиток устанавливают на дно ванны на подставки, имеющие высоту 300 фаа.

Сляб охлаждают в течение 38 мин. В зазор между нижней гранью сляба и дном ванны подают воду из .форсунок, установленных вдоль граней слитка.

Интенсивность подачи .воды и барботкрования ее под слябом устанавливают равной 1,2 л/кг слитка. Общий расход барботирующей воды со всех четырехграней составляет 38 м . Барботкрующую воду подают равномерно по периметру слитка в течение всего времени его охлаждения. По истеченик 38 мин слаб вынимают иэ ванны с водой с температурой по сечению 225 С к штабелируют. После этого в ванну загружают следующий сляб. .II р и м е р 2. В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор подают сталь марки 2сп,.из которого вытягйвают слиток сечением 100х800 мм со скоростью 1,2 м/мин. В зоне вторичного охлаждения слиток паддерживают к направляют роликаьаю, а также охлажда- . ют водой, разбрызгиваемой Форсуикаик, установленныьм между роликами к сгруппированными по участкам. После каждого участка форсуночного охлаждения замеряют температуру поверхности сагег-. ка при помощи оптических пирометров..

B зоне непрерывного засорения форсч- " нок и погрешностей в работе измеряющих и регулирующих приборов противо.положные широкие грани сляба -охлаждаются с различной интенсивностью, что приводит к возйикновению разницы в . значениях температуры противоположных широких граней слитка на выходе иэ эоны вторичного охлаждения. В данном примере на одной грани температура поверхности составляет 960 С, а ка другой 890 С .и разница составляет

70 С.

980935 ной 0,8 толщины сляба или 80 мм, а над слябом — 4 толщин или 400 мм.

Слиток устанавливают на дно ванны на подставки высотой 80 мм. Сляб охлаж дают в течение 15 мин. В зазор между нижней гранью сляба и дном ванны пода- 5 ют воду из форсунок, установленных вдоль граней:слитка. Интенсивность подачи воды и барботирования ее под слябом устанавливают равной 0,4 л/кг слитка. Общий расход барботирующей 10 воды со всех четырех граней слитка составляет 2,5 м . Барботирующую воду подают равномерно по периметру слитка в течение всего времени его охлаждения. По.истечении 15 мин сляб 15 вынимают,из ванны с водой с температурой по сечению 150 С и штабелируют.

После этого в ванну загружают следующий сляб.

Пример 3. В процессе непрерыв-20 ной разливки в кристаллизатор подают сталь марки Зсп, из которого вытягивают слиток сечением 300х2000 мм со скоростью 0,4 м/мин. В зоне вторичного охлаждения слиток поддерживают 25 и направляют роликами, а также охлаждают водой, разбрызгиваемой ° форсункамы, установленными между роликами и сгруппированными по участкам. После каждого участка форсуночного охлаждения замеряют температуру поверхности слитка при помощи оптических пирометров.

В зоне вторичного охлаждения устанавливают 9 форсуночных секций с общей длиной 21 м и изменяют интенсивность охлаждения от 12 м з м :ч под крис талли затором до 2, 8 м м ч в конце зоны охлаждения.

В виду непредвиденного засорения форсунок и погрешностей в работе измеряющих и регулирующйх приборов противоположные широкие грани сляба.охлаждают с различной интенсивностью, что приводит к возникновению разницы в эначзниях температуры противополож- 45 ных широких граней слитка на выходе иэ зоны вторичного охлаждения. В данном примере на одной широкой грани температура поверхности составляет

940 С, а на другой 840 С, что coc- 50 тавляет разницу 100 С.

После выхода из зоны вторичного охлаждения его разрезают на отдельные слябы длиной по 10 м и весом по

46 т. После резки слябы направляют по 55 рольгангу к ванне с водой. удельный расход воды в ванне. устанавливают равным.8 л/кг слитка, общий объем воды в ванне при этом составляет

368 м . 60

Каждый сляб с рольганга берут клещами и погружают в ванну с водой в горизонтальном положении плашмя со скоростью 500 мм/с. При этом под нижней гранью сляба у"танавливают слой, 65 воды величиной 1,5 толщин сляба или

450 мм, а над слябом — 8 толщин или

2,4 м. Слиток устанавливают на дно ванны на подставки высотой 450 мм.

Сляб охлаждают в течение 60 мин. В зазор между нижней гранью сляба и дном ванны подают воду из форсунок, установленных вдоль граней слитка °

Интенсивность подачи воды и барботирования ее под слябом устанавливают равной 2 л/кг слитка. Общий расход барботирующей воды со всех четырех граней слитка составляет 92 м . Барботирующую воду подают равномерно по периметру слитка в течение всего времени его охлаждения. По истечении

60 мин сляб вынимают иэ ванны с водой с температурой по сечению 300 С и штабелируют. После этого. в ванну загружают следующий сляб.

При погружении слябов в ванну с водой стопой расстояние между слитками выдерживают таким же, как и между нижней гранью последнего сляба и дном ванны. При этом .удельный расход барботирующей воды из форсунок в каждый зазор между слябами устанавливают также таким, как и под последним слябом. Предлагаемый способ предпочтителен для охлаждения слябов сечением

100-300х800-2000 мм.

Такая организация режима охлажде- ния слитков позволяет устранить применение специальных кантователей и грузозахватных приспособлений. Кроме того, слитки после охлаждения не коробятся, не нарушается их прямолийейность, с их поверхности по всем граням полностью отслаивается и устраняется окалина, в слитке не возникают внутренние и наружные трещины, парообразование с поверхности воды не осложняет процесс обработки слябов.

Формула изобретения

1. Способ непрерывной разливки металла, включающий его подачу в кристаллизатор, вытягивание иэ него слитка, охлаждение поверхности слитка в зоне вторичного охлаждения водой, резку слитка на части и последующее охлаждение отрезанных частей слитка путем погружения их в зону с проточной водой, отличающийся тем, что, с целью упрощения применяемого технологического оборудования, а также предотвращения деформации слитка и образования в нем трещин, отрезанные части слитка погружают в проточную воду в горизонтальном положении на период времени 15 60 мин со скоростью 100-500 мм/с и охлаждают до температуры по сечению слитка

150-300 С с удельным расходом воды в ванне 3,0-8 0 л/кг слитка, при этом

980935

Составитель Е. Гендлина

Редактор М. Дылын Техред. Ж.Кастелевич Корректор В Вутяга

Заказ 9564/15 Тираж 852 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 под нижней гранью слитка поддерживают слой воды 0,8-1,5 толщины слитка, а над верхней — 4,0-8,0 его толщины и осуществляют барботаж воды под слитком.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что слитки погружают в воду в стопе с зазором, равным расстоянию от нижнего слитка до дна ванны.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что барботаж осуществляют под каждым слитком в течение всего периода охлаждения, причем расход воды, подаваемой для барботажа, составляет 0,4-2,0 л/кг слитка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка Японии В 54-2913, кл. 10А 722, 1979. .2. Заявка Японии В 53-7373, кл. 11 809 ll, 1978.

t0 3 ° Тэккокай", 1976, Ю 2, с. 56-60.