Способ охлаждения непрерывнолитых слитков

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 952419(22) Заявлено 051180 (21) 3001735/22-02с присоединением заявки Мо Р 1 М. Кп. В 22 О 11/00 Государсттвенный комитет СССР по делам изобретений н открытий(23) Приоритет Опубликовано 230882,Бюллетень Йо 31 Дата опубликования описания 23,08.82 531 УДК 621,746. .047 (088. 8) 2) Авторыизобретения И Д.П. Евтеев, В.М, Паршинец и Я,В. Нефедкин едеИ. 71) Заявите Центральный научно-исследовательский ин черной металлургии им. И.П.Барди(54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХСЛИТКОВ 2 5 п О ного способа явство поверхности итков после охнге при помощи Это объясняется орсуночном охлажискретный теплоот 5 3 Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов и последующему охлаждению отлитых слитков.Известен способ непрерывной разливки металлов, включающий подачуметалла в кристаллизатор, вытягивание иэ него слитка, охлаждениеповерхности слитка в зоне вторичного охлаждения водой, разбрызгиваемой форсунками, резку слитков ипоследующее охлаждение отрезанныхслитков водой. При этом выходящиеиэ установки непрерывной разливкиметаллов слитки охлаждают водой,разбрызгиваемой форсунками, установленными сверху и снизу по отношениюк широким граням слитка. При этом.слиток располагают горизонтальнона рольганге и охлаждают по всемусечению с:900 до 100 С, который впроцессе охлаждения передвигают по,рольгангу 1.Недостатком данляется низкое каченепрерывнолитых сллаждения на рольгаводяных форсунок,тем, что при водофденни происходит д вод от локальных участков поверхности слитка. Основной причинойэтого является неравномерный характер распределения воды по полю орошения каждого факела водяной форсунки. В результате этого происходитместное переохлаждение или перегревповерхностей слитка, что способствует образованию внутренних и наружных трещин вследствие возникновениятермических напряжений, превосходящих допустимые значения. Крометого, охлаждение непрерывнолитыхитков в потоке на рольганге вроцессе их движения с необходимойдля охлаждения скоростью не обеспечивает необходимую производительность прокатных станов,Охлаждение непрерывнолитых слитков при Помощи орошения водой изфорсунок приводит к интенсивномупарообразованию, что требует применения мощных вентиляционных установок, чрезмерного увеличения энергопотребления эксплуатируемых и сооружаемых установок непрерывной разливки стали,Орошение противоположных гранейслитка сверху и снизу водой, разбрызгиваемой из форсунок, приводитк неравномерному охлаждению слиткаи его короблению, так как коэффициенты теплоотдачи на верхней и нижней гранях различны вследстние различной кинетики парообразования.Исследованиями установлено, чтодля повышения качества поверхностинепрерывнолитых слитков и созданияоптимальных условий их охлаждениянеобходимо слитки опускать в ваннус проточной водой на торец.Иэ металлургической практикиизвестны попытки ускоренного охлаждения непрерыннолитых слитков методом погружения н ванну с водой,например ускоренное охлаждение слябов из алюминия в вертикальном поло"женин 2) .Однако перенос известного способа на охлаждение слябов иэ сталиприводит к их короблению и образованию на поверхности трещин, что при"водит .к браку слитков. Это объясняется 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, включающемуподачу 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 погружениян проточную воду в вертикальном положении, слябы погружают на глуби- .ну, равную 1,5-2,5 их толщины, приэтом расстояние между гранями слитков выдерживают равным 0,8-1,6 толщины слитка, воду подают вдоль большой оси слитков с удельным расходом2, 0-6, О м /ч .т со скорост ью относительно граней слитков 0,6-2,0 м/с,а перепад температуры воды на входе и выходе уз нанны выдерживаютравным 10-60 с,Улучшение качества поверхнос"ти непрерыннолитых слитков будетпроисходить потому, что широкие грани слитков будут находиться в одинаковых теплотехнических условиях,на гранях слитка отсутствуют локаль ные переохлажденные и перегретыеучастки, скорость воды обеспечиваетнеобходимые значения коэффициентатеплоотдачи вследствие чего значения термических напряжений становятся меньше допустимых значений,условия охлаждения обеспечивают надежное отслаивание окалины. Крометого, глубина погружения слиткаустраняет парообразование над по 510 нерхностью воды в ванне, так какобразующиеся пузырьки пара н процессе всплытия охлаждаются и исчезают за счет его конденсации. В 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 слитГка, будет происходить паровыделение над поверхностью воды. Установление большей глубины, чем 2,5его толщины, не имеет смысла с точки зрения пароныделения и ведет кизлишнему расходу воды, Диапазон глубин погружения устанавливают в прямопропорциональной зависимости от толщины слитка.Диапазон расстояний между гранями погруженных в ноду . литков н пределах 0,8-1,6 толщины слиткаобъясняется условиями теплообменаводы в межслитковом пространстве.При меньшем расстоянии нследствиензаимного влияния нагретых гранейслитков происходит недостаточное ихохлаждение и происходит снижениезначений коэффициентов теплоотдачи.При большем расстоянии увеличиваются габариты ванны и расход воды беэувеличения интенсивности охлажденияи качества слитков.Диапазон изменения удельных расходов воды н пределах 2, 0-6, О м /ч тобъясняется условиями теплоотрадаот непрерывнолитых слитков. При 40 меньшем расходе увеличивается времяохлаждения слитков, снижается производительность установки для охлаждения слитков, увеличинается перегрев воды и пароныделение, При.большем расходе увеличивается интенсивность охлаждения слитков сверхдопустимых пределов, увеличиваетсярасход воды без дальнейшего улучшения качества слитков.Диапазон изменения значений скорости воды относительно слиткон нпределах 0,6-2,0 м/с объясняетсяусловиями отслаивания окалины отслитков. При меньших значениях кинетической энергии струй водынедостаточно для надежного смываокалины с понерхности слитков. Прибольших значениях скорости движения воды происходит интенсивное охлаждение непрерыннолитых слитков собразованием трещин и унеличивается расход воды без дальнейшего улучщения качества слитков.Диапазон значений перепада температуры н пределах 10-60 С объясб 5 няется условиями выпадения солей,952419 растворенных в охлаждающей воде,Прн меньших значениях увеличивается расход воды. При больших значениях происходит выделение солей,растворенных в воде, что приводитк ускоренному износу питающих ванну гидравлических насосов . Количество растворенных солей определяетвеличину перегрева ноды и находится в обратно.; пропорциональной зависимости от этого количества. 10Способ непрерынной разливки металлов осуществляется следующимобразом.П р и м е р 1. В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор 5сечением 250 1800 мм заливают стальмарки 3 сп и вытягивают из негослиток со скоростью 0,8 м/мин. Взоне вторичного охлаждения слитокохлаждают водой, разбрызгиваемойфорсунками. В конце зоны вторичногоохлаждения слиток разрезают наслябы длиной 10,0 м. После резкислитки кантователем погружают набольший торец в ванну с проточнойнодсЯ, В ванну погружают одновременно 10 слябов; Вес каждого сляба34 т. Каждый сляб погружают в водутак, что слой воды над верхнимторцом составляет 2 толщины слиткаили 500 мм. Слябы устанавливаютнарасстоянии 1,2 толщины слиткаили 0,3 м между их широкими гранями. Воду пбдают вдоль большей осислябо с удельным расходом4,0 м /ч т. Общий расход воды составляет 34 Х 10 х 4 = 1360 м /ч. Скорость течения воды между слябамивыдерживают ранной 1,3 м/с посредством измерения скорости ее теченияспециальными приборами, На входев ванну вода имеет температуру 20 С.На выходе из ванны измеряют температуру воды посредством термометров, выдерживая ее равной 55 фС,При отклонении значений скорости 45течения воды и ее температуры отноминального значения изменяют расходы воды н ту или иную сторонудо 10. При этих условиях обеспечивается снижение температуры поверхности слябов от 1000 ОС при посаде в ванну до 55 ОС в течение45 мин. 20 предпочтительно для ускоренного охлаждения непрерывнолитых слитков прямоугольного поперечного сеченияили слябов . В результате охлаждения слябов по предлагаемому способу устраняются на гранях отдельные локальные неравномерно охлажденные участки, обеспечиваются необходимые значения. коэффициентов теплоотдачи попериметру слябов, снижаются значе"ния термических напряжений и вместес ними количество поверхностных ивнутренних трещин, обеспечиваетсянадежное удаление окалины с поверхности слябов и отсутствие парообразо.нания на поверхности воды в ванне.Кроме того, на охлажденных слябахотсутствует окалина, что способству"ет надежному контролю качества поверхности слябов без применения огненой зачистки. 55 60 65.П р и м е р 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 27,5 Х 10 Х 2 580 м/ч. Скорость течения воды,между слябами выдерживают равной 0,6 м/с посредством измерения скорости 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 фС. При .отклонении зна" чений скорости течения воды и ее . температуры от номинального значения измеряют расходы воды в ту: или иную сторону до 10. При этих условиях обеспечивается снижение температуры поверхности слябов от 1000 С до 70 ОС в течение 35 мин.П р и м е р 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 слиткаВ 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 /чсляба. Общий расход воды составляет 41,3 ф 10 х 62480 м /ч.9 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 мометрон, 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 ЗООС в течение 60 мин.Применение предлагаемого способа8 952419 Формула изобретения Составитель В. БалашовТехред 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, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 В результате применения предлагаембго способа сокращается брак: слитков о трещйнам на 0,1 уменьшается количество обреэи на ,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 непрерывно- литых 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 про" точную воду в вертикальном положе" нии, о т л и ч а ю щ и й с я 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 тсо 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 экспертизе1. Патент Японии Р 53-7373,кл. 11 В 091.1, 1978.2, Германн Э. Непрерывное литье.М., 1961, с. 548.