Способ непрерывной разливки металлов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсник

Социалистических

Республик (и)996072 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заивлеио 01.04.81 (21) 3267063/22-0: с присоединением заявки М(23) ПриоритетОпубликовано 15.02.83. Бюллетень М 6 (54)М. К>.

В 22 211/00

Гевударстееввмб. квмвтет

СССР ае авлам «забре1евий и вткртиа (53) УД К621.746. .047 (088.8) Дата опубликования описания 17.02.83

Д.А. Дюдкин, В. И. Лебедев,, И. В. Куликов, И. Б. фукст

В. С. Коваленко, О. В. Носоченко, Ю. И. Зимин, Г.A.. НйоМЪур

1 л»-

Ъ

Ю тj чр Ф

Донецкий научно-исследовательский институт черноФЙЮфуляц"йи (72) Автоцы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к непрерывной. разливке металлов для отливки плоских слитков или слябов.

Известен способ непрерывной разливки

5 металлов, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слит ка с переменной скоростью, поддержание и направление слитка роликами, охлаждение поверхности слитка водой, разбрыз- о гиваемой форсунками, сгруппированными по участкам, .изменение удельных расходов воды вдоль зоны вторичного охлаждения по экспоненциальному закону от максимального значения под кристалли» затором до минимального в конце охлаждения, а также резку слитков. При этом в начале зоны вторичного охлаждения уотанавливают скорость охлаждения поверхности слитка в пределах 30-80 С/мин, >о а в конце уменьшают ее до 20 С н ниже $1).

Недостатком известного способа яв ляется низкое качество непрерывнолитых

2 плоских слитков нли слябов. Это объясняется значительным развитием ликвапионных явлений в конце полного затверд вания слитка, а также образованием внут ренних трещин. Это вызвано значительным снижением теплоотвода в конце затвердевания слитка н, как следствие, малой прочностью оболочки слитка н ее выпучиванием между роликами..

Известен способ непрерывной разливки металлов, включающий подачу металла в кристаллизатор,-вытягивание из него слит ка с.переменной скоростью, поддержание и направление слитка роликами, охлаждение поверхности слитка водой, разбрыэгнваемой форсунками, сгруппированными по участкам, изменение удельных расхо-. дов воды вдоль зоны вторичного охлаждения по экспоненциальному закону от Mmсимального значения под кристаллизатором до минимального в конце охлаждения, а также резку слитков. При этом плоокий слиток толщиной 180-250 мм разли вают со скоростью 0,6-1,2 м/мин. На

50, М60 участке, составляющем 2,5-3,5% всей длины зоны вторичного охлаждения, устанавливают удельные расходы воды 1224 мз/м ч, в дальнейшем на длине, составляющей 2,5-3,5% всей длины эоны вторичного охлаждения, устанавливают удельные расходы воды 6-10,8 мз/м ч, а на третьем участке, составляющем

16,0-20,0% всей длины зоны вторичного охлаждения, устанавливают удельные pao» ie ходы водьг 3«7,8 м /м ч (2 .

Недостатком известного способа является низкое качество непрерывнолитых плоских слитков, что обьясняется сщцкением интенсивности вторичного охлажд - 1 ния в конце затвердевания слитка, разо гревом его поверхности, выпучиванием оболочки с тнтка между роликами. Вслед ствие этого происходит скопление в осевой зоне слитка легкоплавких ликватов щ н образование на фронте кристаллизации нутренних трещин, приводящил к браку тков.

Наиболее близким к предлагаемому по гехническому решению является способ непрерывной разливки металлов, включающий подачу металлов в кристаллизатор, вытягивание ss него слитка с переменной скоростью, охлаждение поверхности слитка водой, изменение удельных расходов Зе воды вдоль эоны вторичного охлаждения пц экспоненциапьному закону от максимального значения под кристаллизатором до минимального в конце охлаждения. При этом удельные расходы воды изменяют от 3,5-4,0 до 1,7-1,9 м /м ч, воду подают на слиток на длине, соответствую щей 0,6-0,7 времени его полного эатвердевания, в течение 0,09-0,32 ч в прямой пропорциональной зависимости от толщины слитка, изменяющейся в пределах 0,15-0,3 м $3).

Недостатком известного способа является низкое качество нецрерывнолитых плоских слитков. Это объясняется экспо45 ненциальным законом снижения интенсивности вторичного охлаждения. В результате этого происходит разогрев поверхности слитка в конце эрны вторичного охлаждения, оболочка слитка становится недостаточно прочной для выдерживания ферростатического давления жидкой фазы, происходит ее выпучивание между роликами. Вследствие этого в конце затвердевания слитка проиходит увеличение его внутреннего объема, куда скапливаются легкоплавкие ликваты. В осевой зоне готового слитка происходит нарушение физико механических свойств металла по его сечению, что вызывает брак готовой прокатанной металлопродукции нэ-еа раослоя. Выпучивание оболочки слитка в конце его эатвердевания также приводит к образованию внутренних трещин на фронте кристаллизации, что вызывает брак слитков. Кроме того, снижение интенсивности вторичного охлаждения слитка приводит к черезмерному развитию глубины жидкой фазы, что требует увеличения металлургической длины установки непрерывной разливки металлов.

Бель изобретения» улучшение качества непрерывнолитых слитков.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу непрерывной разливки металлов, включающему подачу ме»талпа, в кристалпизатор, вытягивание нз него слитка с переменной скоростью, охлаждение поверхности слитка водой с изменением удельных расходов воды вдоль зоны вторичного охлаждения по экспоненциапьному закону от максимального значения в начале до минимального к концу зоны охлаждения, в конце зоны вторичного охлаждения увеличивают уделим ные расходы воды, с изменением их по параболическому закону до 0,4-0,8 максимального значения удельных расходов воды в начале зоны вторичного охлаждения, прн этом участок с параболическим законом изменения удельных расходов составляет 0,06-0,12 глубины жидкой фазы, а максимум, параболы сме:цен относительно конца жидкой фазы слитка в сторону мениска на 0,2-0,3 длины участка.

Исследованиями установлено, что для получения плоских слитков оптимального качества соотношением сторон 1/8-1/12 необходимо увеличивать интенсивность вторичного охлаждения слитка после предыдущего ее снижения по экспоненцнальному закону от максимального значения под кристаллиэатором до минимального в конце охлаждения. Прн этом наибопь ший эффект достигается при меньшей толщине плоского слитка, чем при большей. Исследованиями установлено, что при относительно большой толщине слитка (свыше 220-250 мм) термическое сопротивление оболочки в конце эатвердевання препятствует благоприятному воздействию увеличенной интенсивности вторичного охлаждения на получение слитков оптимального качества. Прн меньшей толщине слитка термическое сопротивление оболочки в конце эатвердевания слитка имеет значение, достаточное для про- -,698Ь пускания теплового воздействия увеличен ной интенсивности до жидкой сердцевины.

При этом увеличивается прочность слитка (оболочки), уменьшается величина ее . выпучивания, ускоряется процесс криоталлизации последних порций жидкого металла. Эта способствует подавлению процессов развития ликвационных явлений; уменьшению количества трещин на фронте кристаллизации, сокращению длины жидкой фазы. Р то же время на предыдущем участке сохраняется экспоненциальный закон уменьшения интенсивности вторичного охлаждения, обеспечивающий необ. ходимую закономерность теплоотвода по 15 длине слитка и роста его оболочки.

Улучшение качества непрерывнолитых слитков происходит потому, что увеличивается прочность оболочки слитка, уменьшается величина ее выпучивания между 20 роликами, ускоряется процесс кристалли зации последних порций жидкого металла в конце жидкой фазы, что способствует подавлению развития ликвационнь*x процессов и образованию внутренних трещин на фронте кристаллизации.

Диапазон максимального увеличения удельных расходов воды в конце затвердевания слитка до 0,4-0,8 от максимального значения в начале зоны вторичного зо охлаждения йод кристаллизатором обь ясняется условиями теплоотвода от жидкой фазы слитка в конце его затвердевания и устанавливают его в прямой пропорциональной зависимости от толщиныз5 слитка. При меньшей величине теплоот-вод от жидкой фазы через оболочку слитка недостаточный для достижения оптимального качества слитков. Большую величину удельнйх расходов устанавлнвать Е не имеет смысла, так как возможность теплоотвода через оболочку слитка ограничена из-эа ее термического сопротивления. Дальнейшее увеличение удельных расхОдОВ Воды прнВОдит к возникновению в оболочке слитка температурных гради-. ентов и термических напряжений, превосходящих .допустимые значения и приводящих к образованию трещин.

Диапазон расстояния пределов 0,06- 50

0,12 -глубины жидкой фазы, на котором устанавливают дополчительные удельные расходы воды в конце эатвердевания слитка, обясняется условиями затвердевания и теплоотвода от слитка. При большем

55 расстоянии .нарушается неойсоднмая закономерность теплоотвоца и рост оболочки слитка на экспоненциальном участке уменьшения удельных расходов Воды. При меньшем расстоянии не достигается - необходимое увеличение теплоотвода от жид" кой фазы слитков в конпе его затвердеваа ния, и не обеспечивается. улучшение ка чества. Указанный диапазон устанавлмвеют в прямой пропорциональной зависимости от толщины слитка.

Диапазон смещения максимального значения удельных расходов воды. в сторону мениска металла в кристаллиэаторе от конца жидкой фазы слитка на 0,20,3 длины участка дополнительного охлаждения с увеличенной интенсивностью обьясняется закономерностью увеличения толщины оболочки слитка в конце его затвердевания и изменением, теплоотвода в соответствии с ее термическим сопротивлением. При меньшей и большей величине максимум удельных расходов воды не совпадает с оптимальным для теплоотвода значением термического сопротивления в оболочке слитка. В результате этого не достигается положительн и эф° фект усиленного теплоотвода m жидкой фазы слитка в конце его затвердевания.

Указанный диапазон устанавливают прямо. пропорционально в зависимости от толщины вытягиваемого слитка.

Предлагаемый способ предпочтителен для непрерывной разливки плоских слитков толщиной 100-220 мм.

Увеличение длины зоны вторичного. охлаждения свыше глубины жидкой фазы слитка вчзвано необходимостью подавления ликвацнгнных явлений в сердцевине затвердевшего слитка, так как обычно ликваты являются более легкоплавкими, чем основной металл.

Параболический закон изменения увеличенной интенсивности вторичного охлаждения слитка в конце его затвердевания объясняется закономерностью роста оболочки, изменением его термического сопротивления н теплового по ока. . Способ непрерывной разливки металлов осуществляют следующим образом.

В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор сечением 180 1800 мм и длиной 1000 мм подают сталь марки

Зсп и вытягиваю1 из него слиток с соотношением сторон 1:10 со скоростью

1,4 мlмин. Время полного затвердевания разлнваемого слитка составляет

10 мин. При скорости вытягивания

1,4 м/мин длина жидкой фазы составляет 14 м. В зоне вторичного охлаждения слиток поддерживают и направляют при помощи роликов. Поверхность слитка охлаждают водой, разбрызгиваемой фор40

4$

$0

7 ©© сунками, сгруппированными по 15 участт кам по длине зоны вторичного охлаткде» ния, равной 15 м. На каждом участке длиной по 1,0 м устанавливают форсунки различной производительности и имеющие в каждом ряду индивидуальнь е исполнительные механизмы. При скорости вытягивания 1,4 м/мин в зоне вторичного . охлаждения устанавливают удельные рас» ходы воды, изменятсециеся по экспонен циальному закону or максимального значения 10,0 м3/м.ч под кристаллизатором

2 до 2,5 м /м ч на расстоянии 13,0 м от мениска металла в кристаллизаторе в конце экспоненциального участка. Дальше по длине зоны вторичного охлаждения повторно увеличивают значения удельных расходов воды и изменяют их по параболическому закону на участке, составляющем 0,1 длины жидкой фазы слитка или длиной 1,4 м. При этом максимальное значение удельных расходов воды на этом участке устанавливают равным 0,6 максимального значения под кристаллкзатором или 6,0 м /м ч. МакЭ 2 симальноу значение удельных расходов воды устанавливают на расстоянии 0,25 длины участка дополнительного охлаждения с увеличенной интенсивностью или

0,35 м от конца жидкой фазы слитка в сторону мениска металла в кристаллизаторе. Параболическое увеличение удель ных расходов начинают с величины удельных расходов в конце экспоненциального участка и заканчивают нулевым циклом.

При отливке слитка сечением 150

1200 мм с соотношением сторон 1:8 его вытягивают со скоростью 1,8 м/мин, Время полного затвердевания слитка составляет 7,0 мин, а длина жидкой фазы составляет 12,6 м. В зоне вторичного охлаждения устанавливают удельные расходы воды, изменяющиеся по экспоненциальному закону or максимального значез д ния 8,0 м /м т под кристаллизатором до

2,0 м /м ч на расстоянии 12,0 м от

3 2 мениска кристаллизатора в кристаллизаторе в конце экспоненциального участка.

Дальше по длине зоны вторичного охлаждения повторно увеличивают значения удельных расходов воды и изменяют их по параболическому закону на участке, составляющем 0,06 дттиньт жидкой фазы слитка или 0,76 м. При этом максимальное значение удельных расходов воды на этом участке устанавливают равным 0,4 максимального значения под кристалли:эатором или 3,2 м /м ч. Максимальное значение удельных расходов воды уста6072 8 навливают на расстоянии 0,2 длины учас тка с увеличенной интенсивностью охлаттедення или 0,15 M от конта жидкой фазы слитка в сторону мвниска металла в

$ кристаллизаторе. Параболическое увеличение удельных расходов начинают с величины удельных расходов в конце экопоненциального участка их уменьшения или 2,0 м /м ч и заканчивают нулевым

Э 2

10 значением.

При отливке слитка сечением 210

«2520 мм с соотношением сторон 1:12 его вытягивают со скоростью 1,0 м/мин.

Время полного затвердевания разливаемо1$ го слитка составляет 13,7 мин, а длина жидкой фазы составляет 13,7 м. В зоне вторичного охлаждения устанавливают удельные расходы воды, изменяющиеся по экспоненциальному закону or максит0 мального значения 12,0 м /м ч под кристаллизатором до 3,0 м /м.ч на раО»

2 стоянии 12,4 м от мениска металла в кристаллизаторв„в конце экспоненттиального участка. Дальше по длине зоны вто2$ ричного охлаждения повторно увеличивают значения удельных расходов воды и изменяют их по параболическому закону на участке, составляющем 0,12 от длины жидкой фазы слитка или длиной 1,6 м.

ЗО. При этом максимальное значение удельных расходов воды на этом участке устанавливают равным 0,8 максимального значения под кристаллизатором или

9,6 м /м .ч. Максимальное значение удельных расходов воды устанавливают на расстоянии 0,3 длины участка с увеличенной интенсивностью охлаждения или

0,5 м от конца жидкой фазы слитка в сторону мениска металла в кристалли» заторе. Параболическое увеличение удельных расходов начинают с величины удельных расходов в конце экспоненциального участка их уменьшения или 3,0 м /м ч и заканчивают нулевым значением.

При изменении скорости вытягивания при отливке слитка одного и того же поперечного сечения сохраняют неизменным геометрические параметры расположения участка с параболическим увеличением удельных расходов воды.

Применение предлагаемого способа позволяет улучшить качество непрерыв политых слитков за счет подавления раэвития ликвационных процессов в конце затвердевания плоских слитков и уменьшения количества внутренних трещин. В результате сокращается брак слитков цо внутренней макроструктуре на 0,1%, уменьшается количество обрези на 0,15%.

g ЬМ672

10 ф е р м:у л а "н э о б р е т е н и a . чэиия удельных расходов воды в начале зоны вторичного охлаждения, при этом

Способ непрерывной разливки металлов, участок с параболическим законом иъвжлючающий подачу металла в кристалли менения удельных расходов составляет затор, вытягивание иэ него слитка с пе» j 0,06-0,12 глубины жидкой пары, а макремениой сжоростью, вхлаждение поверх- снмум параболы смещен относительно ности слитка водой с изменением удель». конца жидкой фазы слитка в сторону мэ ных расходов воды вдоль зоны вторично- инска на 0,2-0,8 длины участка. го охлаждения по экспоненциальному за кону от максимального эначенИя в на 1© Источники информации,,чале до мйннмального к концу зоны охла- принятые во внимание при экспертизе ждения, о т л и ч-а ю m и и с я тем, 1. Заявка Японии 55-7106, что, с целью улучшения качества непре- an. 11 В 091.1, 1980. ривнолитых слитков, в конце зоны вто- 2. Заявка Японии М 54 42844, рйчного охлаждения увеличивают удаль М кл. 11 В 091, 1979. ные расходы воды по параболическому 3. Авторское свидетельство СССР закону до 0,4-0,8 максжаиьного зна- % 445510, кл. В 22 9 11/00, 1975.

Составитель В. Балашов

Редактор А. Хнмчук Техред Е.Харитончик Корректор М. немчик

Заказ 793/19 Тираж 811 .. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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