Способ непрерывной разливки металла

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5)5 В 22 О 11/12 ИЗОБ ТЕН И ЕТЕЛЬС К АВТОРСКОМУ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИМЕТАЛЛА Изобретение относится к металлургии, конкретно к охлаждению непрерывнолитых слитков в процессе непрерывной разливки металла.Известен способ непрерывной разливки заготовки, в котором в процессе непрерывной разливки осуществляется охлаждение поверхности слитка вдоль технологической оси, при котором изменение температуры поверхности в течение 0,015- 0,35 времени полного затвердевания осуществляется по экспоненциальному закону до температуры 920 - 1050 С, далее в течение 0,35-1,15 времени полного затвердевания до 550-650 С по прямолинейному закону (авт,св, М 923725, МКИВ 22011/00).Недостатком известного способа является неудовлетворительное качество непрерывнолитых слитков, обусловленное подкорковыми трещинами, Это объясняется тем, что не обеспечивается необходимое распределение температурного поля по тол, Ы, 1770052 А 1(57) Сущность подают металл в кристаллизатор, вытягивают из него слиток с переменной скоростью, поддерживают и направляют слиток в поддерживающей системе и охлаждают поверхность слитка вдоль технологической оси по экспоненциальному закону от максимального значения в начале до минимального в ее конце, при этом в нейтральном слое затвердевающей корочки слитка устанавливают температуру 1400 - - 1200 С и поддерживают ее постоянной до полного затвердевания слитка, Это позволяет улучшить качество слитков за счет оптимизации режима охлаждения. щине затвердевшей корочки, в результате ( чего температура образования горячих трещин находится в слоях затвердевшей корочки заготовки, подверженных деформации с растягивающими напряжениями. еааеЪИзвестен способ непрерывной разливки заготовки, в котором в процессе непрерывной разливки осуществлятся охлаждение поверхности заготовки вдоль технологической оси, при котором измене- С ние температуры с момента выхода из кри- (Л сталлизатора до температуры 950 С 1 Я производят таким образом, чтобы скорость охлаждения была 4 град/с (Заявка 57- 130748, Япония, МКИ В 22 11/124, С 21 О 9/ОО);Неудовлетворительное качество непрерывнолитых заготовок в известном способе, обусловленное появлением подкорковых трещин в непрерывнолитой заготовке, объясняется тем что в результате охлаждения поверхности заготовки в процессе непре 1770052рывной разливки, температура образования горя нлх трещин находится в деформированных слоях затвердевшей корочкизаготовки,Наиболее близким к предлагаемому 5изобретению является способ непрерывнойразливки металла, в котором в процессе непрерывной разливки осуществляется охлаждение поверхности заготовки поэкспоненциальному закону до 1300 - 900 С 10со скоростью охлаждения 0,01-1 град/с вповерхностном слое заготовки глубиной до20 мм,Однако этот способ не обеспечиваетполучения качественных непрерывнолитых 15слитков из-за наличия подкорковых трещин,образующихся в результате растягивающихнапряжений (выпучивание корочки заготовки между поддерживающими элементамимашины под действием ферростатического 20давления жидкого металла на затвердевшую оболочку заготовки, выпрямление неполностью закристаллизовавшейсязаготовки на радиальных и криволинейныхМНРС и др.условия) в слоях затвердевшей 25корочки заготовки с температурой образования горячих трещин, которая в зависимости от химического состава сталиколеблется в пределах 1400 в 12 С.Целью изобретения является улучшение качества непрерывнолитой заготовки.Указанная цель достигается тем, что вкристаллизатор подают жидкий металл, вытягивают из него заготовки с переменнойскоростью, поддерживают и направляют в 35поддерживающей системе, охлаждают поверхность заготовки вдоль технологическойоси по экспоненциальному закону от максиального до минимального в конце, причем. в нейтральном слое затвердевшей корочки 40заготовки по всей длине заготовки устанавливают температуру в пределах 1400 -1200 С и поддерживают постоянной дополного затвердевания заготовки.Температура 1400-1200 С является 45температурным интервалом образованиягорячих трещин и в каждом конкретном случае зависит от химического состава разливаемой стали,установление температуры образования горячих трещин в пределах 1400 -1200 С и поддержание ее в нейтральномслое затвердевшей корочки заготовки повсей ее длине до полного затвердеванияпостоянной обеспечивает снижение количества подкорковых трещин за счет отсутствия напряжений в нейтральном слое,которые возникают в корочке затвердевающей заготовки под действием ее выпучивания между поддерживающими элементами машины от ферростатического давления жидкого металла, а также от выпрямлениякорочки заготовки на радиальных и криволинейных МНРС. Принципиальное отличие предлагаемого способа от используемого, в котором охлаждение поверхности слитка осуществляется по экспоненциальному закону от максимума в начале до минимума в конце, заключается в том, что за счет оптимизации режима охлаждения в контрольном слое затвердевшей корочки по всей длине заготовки устанавливают температуру в пределах 1400 - 1200 С и поддерживают постоянной до полного затвердевания заготовки, Температура определяется в зависимости от химического состава марки разливаемой стали.Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения большинства оптимальных признаков заявляемого способа с известными техническими решениями. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого способа непрерывной разливки металла на МНРС критерию "Существенное отличие".Ниже дан вариант осуществления способа, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.П р и м е р 1. На слябовой МНРС криволинейного типа подают жидкую низколегированную для производства труб 10 Г 2 БТ) сталь в кристаллизатор сечением 250 х 1650 мм, вытягивают со скоростью 1,0 м/мин, Время полного затвердевания данного сечения заготовки равно 21,5 мин, Заготовка, проходя через поддерживающую систему, выпрямляется, МНРС для охлаждения заготовки оборудована системой вторичного охлаждения, состоящей по длине технологической оси из шести зон (секций) общей длиной 19,66 м и с размерами зон;- 1.095 м; И - 2,205 м; И - 1,92 м; Ч - 2,1 мм; Ч - 4,62 м; Ч - 6,72 м, Поверхность слитка охлаждается по экспоненциальному законуот 3,743 мз/м 2 ч в начале ЗВО до 0.138 м /мч в конце ЗВО с распределением удельной плотности орошения по зонам: в начале- 3,74 м /м ч; в концеи в начале- 3 08 м /м ч; в конце И и в начале И 2,08 м /мч; в конце И и в начале Ч - 149 м /м ч: в конце Ч и в начале Ч - 1,03 м /м. ч; в конце Ч и в начале Ч - 0,45 м /мч; в конце Ч - 0,14 м /м ч) за счет подачи хладагента -з 2воды по зонам с зоасходами;- 5,6 м /ч; И 7,6 м /ч;И - 4,7 м /ч;ЧЗ,бм/ч;Ч - 3,5 м /ч и Ч 1,5 м /ч. Использование этого режимазохлаждения обеспечивает в нейтральном слое затвердевшей корочки заготовки установку и поддержание температуры 1260 Спостоянной до полного эатвердевания заготовки, Температура 1260"С для данной марки стали является температурнойобразования горячих трещин, что и обуславливает необходимость на поддержание ее в 5нейтральном слое корочки заготовки дополного ее затвердевания. Температура1260 С - (температура образования горячихтрещин) в нейтральном слое заготовки благодаря оптимальному режиму охлаждения 10поддерживается постоянной. Аналогично идля всех остальных участков по длине заготовки, до полного ее затведевания, температура 1260 С - (температура образованиягорячих трещин для данной марки стали) в 15нейтральном слое заготовки режимом охлаждения устанавливается и поддерживается постоянной. Аналогично и для всехостальных участков по длине заготовки,до полного ее затвердения, температура 1260 С- ( температура образования горячих трещин для данной марки стали) внейтральном слое заготовки режимомохлаждения устанавливается и поддерживается постоя н ной. 25Отклонение от выбранного оптимального режима охлаждения приводит к тому, чтотемпература (в данном примере 1260 С -температура образования горячих трещин)в нейтральном слое, где отсутствуют напряжения, не поддерживается постоянной, чтоприводит к возникновению и дальнейшемуразвитию подкорковых трещин.П р и м е р 2. В отличие от первогопримера, скорость разливки равна 0,8 35м/мин. Охлаждение в ЗВО МНРС осуществляется пятью зонами с распределениемудельной плотности орошения по экспоненциэльному закону от 3,58 м /м ч в началезЗВО до 0,25 м /м ч в конце пятой зоны (с 40распределением удельной плотности орошения по зонам ЗВО МНРС: в начале 1-йзоны - 3,58 м /м; в конце 1-ой зоны и в3 2,начале 11-й зоны - 2,82 м /м ч: в конце2второй зоны и в начале И 1-й зоны - 1,70 45м /м ч; в конце 111-й зоны и в начале 1 Ч-ойз гзоны - 1,1 м /м ч; в концеЧ-ой зоны и вз гначале Ч-ой зоны 0,69 и /м . ч; в конце Ч-ойз гзоны - 0,25 м /м . ч). За счет подачи хлада 3 2гента - по зонам 3 ВО МНРС с расходами: в 501-ой зоне - 5,1 м /ч; во И-ой зоне 6,2 м /ч; вз, - зИ 1-й зоне - 3,50 м/ч; в 1 Ч-й зоне - 2,4 м /ч;в Ч-й зоне 1,9 м /ч. Данный режим обеспезчивает постоянство температуры в нейтральном слое затвердевшей корочки заготовки до полного затвердевания, при этом она равна 1260 С (температура образования горячих трещин). При несоблюдении данного режима, постоянство температуры в нейтральном слое затвердевшей корочки заготовки не будет сохраняться, что повлечет попадания температуры образования горячих трещин в области напряженного состояния корочки заготовки и к возникновению подкорковых трещин,П р и м е р 3. Исходные данные аналогично предыдущим примерам за исключением скорости разливки, которая в данном примере равна 0,6 м/мин, Охлаждение при данной скорости разливки в 3 ВО МНРС осуществляется тремя зонами по экспоненциальному закону с распределением удельной плотности орошения по длине поверхности непрерывнолитой заготовки в начале первой зоны - 3,33 м /м. ч и в конце третьЕйз гзоны 0,69 м /м ч с распределением удель 3 2ной плотности орошения по зонам ЗВО МНРС: в начале первой эоны 3,33 м /м, ч; в конце 1-й зоны и в начале И-й зоны 2,38 м /м ч; в конце И-ой зоны и в начале И 1-йз гзоны - 1,24 мз/мч, в конце И 1-й зоны 0,69 м /м. ч ) эа счет подачи хладагента - воды3 2по зонам ЗВО МНРС с расходами: в 11-ой зоне - 4,3 м /ч; в И-й зоне - 4,5 м /ч и в И-йз ззоне - 2,2 м /ч, Данный режим охлаждениязявляется оптимальным, при заданных условиях, для обеспечения постоянства температуры в нейтральном слое до полной крис-аллизации непрерывноллтой заготовки (равной 1260 С - температура образования горячих трещин) и обеспечивает получение качественной непрерывнолитой заготовки. Отклонение от оптимального режима охлаждения приведет к непостоянству температуры в нейтральном слое, конкретно температурь 1 образования горячих трещин, равной для данной марки стали 1260 С, попадания данной температуры в напряженные области корочки по длине заготовки до полного ее затвердевания, что приведет к возникновению и дальнейшему развитию подкорковых трещин.Таким образом, поддержание температуры в диапазоне 1400-1200 С в нейтральном слое корочки заготовки, в котором отсутствуют напряжения, постоянной, за счет оптимизации режима вторичного охлаждения, создает условие получения непрерывнслитой заготовки беэ трещин, чем и определяется повышение качества металла и эффективность способа,Формула изобретения Способ непрерывной разливки металла, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, поддержание и направление слитка в поддерживающей системе и охлаждение поверхности слитка вдоль технологической оси по экспоненциальному закону от максимальнпг ;нЗаказ 3697 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 температуры в начале до минимального в ее конце,отличающийсятем,что,сцелью улучшения качества слитков за счет оптимизации режима охлаждения, в нейтральном слое затвердевающей корочки слитка устанавливают температуру 1400 - 1200 С и поддерживают ее постоянной до полногозатвердевания слитка,