Способ подвода расплавленного металла на установке непрерывной разливки металла

(11) 506223 ОПИСАН И ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК ПАТЕНТУ Союз Советских Социалистических(б 1) Зависимый от патента 1, Кл з В 220 11/00(33) Австрия Государственныи комите Совета Министров ССС по делам изобретенИйи открытий 1.746,04788.8)(53) УД Опубликовано 05.03.76, Бюллетень9 Дата опубликования описания 10.05.7(72) Авторы изобретени Эрнст Бахнер и Отто Х Иностранцыьд фастнер,(71) Заяви аунд Штальверке АГ ферраиниг(54) СПОСОБ ПОДВОДА РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА НА УСТАНОВКЕ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА 2 Изобретение относится к области непрерывной разливки металла, например раскисленной алюминием мягкой стали, и касается подвода металла в промежуточное устройство, в котором зеркало разливаемого металла по крыто слоем защитной смеси, и в кристаллизатор, где также на поверхности жидкого металла наводят слой защитной смеси.Известно, что неметаллические включения уменьшают деформируемость металлов, при водят к поверхностным дефектам в прокате и ухудшают механические свойства конечного продукта. Например, в случае мягкой, раскисленной алюминием стали, предназначенной для производства холоднокатаных тонких 15 листов, применяемых в автомобильной промышленности, важно свести к минимуму содержание неметаллических включений, В противном случае невозможно получить хорошие свойства деформируемости и высокое каче ство поверхности листов, Неметаллические включения в раскисленных алюминием сталях состоят в основном из окислов алюминия, образующихся при раскислении стали, Однако и при контактировакии содержащей алю миний стали с воздухом, например при подводе стали в кристаллизатор или промежуточное устройство, может произойти окисление алюминия, а следовательно, образование окислов алюминия, Хотя эти неметаллические включения имеют меньший удельный вес, чем жидкая сталь, полного всплывания неметаллических частиц не происходит, более того, в стали остается значительное количество этих частиц, что ухудшает качество изготовленных из нее холоднокатаных тонких листов.Известен способ подвода расплавленного металла, состоящий в том, что расплавленный металл подают в кристаллизатор под уровень зеркала, покрытого слоем защитной смеси, с помощью разливочной трубы с закрытым дном и боковыми выходными отверстиями, из которых потоки стали выходят под мениском стали в кристаллизаторе наклонно вверх, и выносят неметаллические частицы на поверхность. Таким путем можно уменьшить содержание неметаллических включений в краевой зоне стальной заготовки, однако общее содержание неметаллических включений все еще остается относительно высоким. При этом в кристаллизаторе непрерывной разливки имеются очень неблагоприятные условия для очистки стали за счет осаждения неметаллических частиц. В известном способе возможны явления турбулентности, что приводит к тому, что уже вынесенные на поверхность не10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 60 65 металлпческие частицы снова втягиваются всталь и остаются в кристаллизующейся заготовке.С целью удаления еметаллпческих включений и улучшения качества слитка предложен способ, по которому длину вертикальных,идущих вверх и формируемых в каналах разливочной трубы потоков выбирают равной от3 до 30 см, причем скорость потоков увеличивают прямо пропорционально их длине, поддерживают от минимальной в диапазоне 3,5 -31 см/сек, до максимальной в диапазоне17,5 - 45 см/сек, так что на поверхности мегалла соответственно слоя шлака образуетсяволна или выпуклость.Предлагаемый способ использует свойстванебольшой смачиваемости и низкого удельного веса неметаллических частиц по сравнению с жидкой сталью для их разделения; направленный снизу вверх поток металла должен подавать на поверхность каждую частицуметалла и каждую частицу шлака, однакоэтот поток не должен быть настолько сильным, чтобы он приводил к разрыву слоя шлака или к турбулентности на поверхности, изза чего могло бы произойти затягивание шлаковых частиц вниз, Благодаря описываемомуспособу достигается оптимальный эффектр аздел ения.Можно также осуществлять двойное осаждение при образовании направленных вверхметаллических струй, при протекании разливаемого расплава как через промежуточноеустройство, так и при подаче его в кристаллизатор.При изготовлении широких, особенно имеющих ширину более 1,5 м, стальных слитков изстали, в которой не более 0,20 О/о С, от 0,25 до1,60/, Мп, от 0,02 до 0,1/о А 1, более 0,30% Я,остальное железо и обычные примеси и которая предназначена для производства холоднокатаных листов с высоким качеством поверхности, желательно подводить из промежуточного устройства в кристаллизатор через двеили более разливочные трубы формирующиенаправленные вверх потоки, причем желательно, чтобы вертикальные потоки и большая горизонтальная ось кристаллизатора лежали в одной вертикальной плоскости.Поперечное сечение формирующих вертикальные, идущие вверх струи металла каНалов в разливочной трубе рассчитано такимобразом, что для определенной производительности процесса разливки достигается заданная скорость потоков. Это поперечное сечение каналов может быть рассчитано из соотношения, согласно которому производительность процесса разливки равна произведениюпоперечного сечения канала и скорости струиметалла,На фиг. 1 схематично изображена верхняячасть установки непрерывной разливки дляреализации предложенного способа, вертикальный разрез; на фиг. 2 - то же, вариант;на фиг. 3 - разрез по А - А на фиг.2; на фиг,44 - график, иллюстрирующий связь между скоростью вертикального потока металла и его длиной а.Из нижней аси разливочного кона 1 выходит раскисленная агпоминием сталь в виде струи 2 в промежуточное устройство 3. Сталь в промежуточном устройстве 3 покрыта слоем жидкого шлака 4 для предотвращения потерь тепла и исключения контакта с воздухом. В дно 5 промежуточного устройства 3 вставлены две разливочные трубы 6, 7 с головками 8, 9. Внутренние полости разливочных труб 6, 7 связаны горизонтальными просверленными каналами 10, 11 с направленными вертикально вверх каналами 12, 13 для того, чтобы в головке разливочных труб струи металла поворачивались на 180 вверх. Вытекающие вверх через каналы 12, 13 четыре потока металла создают на поверхности зеркала металла кристаллизатора непрерывной разливки волны или выпуклости 14 - 17, но так, что при этом не происходит разрыва находящегося на зеркале металла слоя шлака 18, длина а вертикальных потоков от места выхода из каналов 12 и 13 до уровня зеркала металла 19 равна 3 - 30 см, при расстоянии меньшем, чем 3 см, возможно падение металла ниже уровня 20, что привело бы к нежелательному окислению расплава; при расстоянии большем, чем 30 см, возникает опасность того, что не все неметаллические частицы попадут на поверхность. Расстояние а выбирается подниманием или опусканием промежуточного устройства в направлении двойной стрелки. Неметаллические частицы, как только они попали на поверхность и начали контактировать со слоем шлака 18, принимаются им и удерживаются.Чтобы обеспечить вытекание повернутых на 180 в головке разливочной трубы струй металла в вертикальном направлении вверх, вертикальный направляющий участок в в вертикальных каналах 12, 13 головки разливочной трубы не должны быть меньше 4 см. Скорость струй металла можно устанавливать для заданной производительности процесса разливки, выбирая размеры поперечного сечения каналов. Скорость также определяется ферростатическим давлением, т. е, разностьюуровней между зеркалом металла 19 и поверхностью зеркала жидкого металла в промежуточном устройстве 3. Определение скорости струй металла необходимо, чтобы достичь х елательного эффекта отстоя. Как указано выше, скорость должна быть согласована с расстоянием а.Из охлажденного водой медного кристаллизатора вытягивается имеющий жидкую сердцевину 22 и уже застывшую корочку 23 слиток, подвергающийся дальнейшему охлаждению. Позицией 24 обозначены опорные и направляющие ролики.Промежуточное устройство 25 снабжено крышкой 26, имеющей отверстие 27, через которое входит струя 2 из разливочного ковша в промежуточное устройство 25, Для первичного отстоя неметаллических частиц в промежуточном устройстве 25 предусмотрены окружающий струю металла на расстоянии трубчатый корпус 28 из огнестойкого материала, который имеет вблизи днища 29 боковое проходное отверстие 30, причем жидкая сталь может вытекать в образованный насадкой 31 направленный вертикально вверх канал 32 с поворотом на 180 вверх и в направлении к поверхности металла с такой скоростью, что на металле образуется выпуклость. Определенный выпускным отверстием канала 32 уровень 20 находится на расстоянии а от 3 до 30 см под зеркалом металла в промежуточном устройстве 25. Длина пути струи металла в канале 32, ооозначенная в, составляет не менее 4 см. Придавая соответствующие размеры поперечному сечению канала 32 в зависимости от расстояния а скорость устанавливают таким образом, что не происходит разрыва слоя шлака 4. Часть содержащихся в стали неметаллических частиц остается в слое шлака 4. Эту фазу можно назвать первичным отстоем. Остальная часть неметаллических частиц отделяется при помощи разливочной трубы 33, входящей в кристаллизатор 21. Эту фазу можно назвать вторичным отстоем.На фиг. 3 показана установка головки 34 разливочной трубы 33 относительно большей горизонтальной оси 35 поперечного сечения кристаллизатора 21 для слябов; продольная ось 36 разливочной трубы 33 и оси вертикальных каналов 12, 13 пересекают горизонтальную ось 35, т. е. все оси лежат в общей вертикальной плоскости 36.На графике (фиг. 4) на абсциссе нанесена длина а струи металла в см, а на ординате скорость У в см/сек. В пределах диапазона от 3 до 30 см для расстояния а должна лежать соответствуютцая скорость Ъ в заштрихованном поле А; скорость, таким образом, может составлять при минимальной величине а от 3,5 до 17,5 см/сек и пропорционально расти до максимальной величины 31,0 - 45 см/сек, если а достигнет своей самой большой величины. При уменьшении нижней предельной линии 37 произошел бы неудовлетворительный отстой (поле В). Правда, допускаются незначительные отклонения от а и Т, если эти величины находятся в пределах зоны А, ограниченной линиями 37 и 38 (фиг, 4), что при нормальной разливке достигается без затруднений.Предложенный способ осуществляют следующим образом. Перед разливкой выбирается определенное расстояние а и соответствующая скорость струй стали, которые должны бсохраняться во время разливки; длина струйметалла в соответствует длине вертикальныхканалов 12, 13. Расстояние а в кристаллизаторе устанавливается подниманием или опус 5 канием промежуточного устройства 3 или 25соответственно разливочного ковша 1 относительно зеркала разливки 19. При использовании неподвижного, тру бчатого полого корпуса28 со своей насадкой 32 устанавливается рас 10 стояние а перед началом разливки наполнением промежуточного устройства до уровнязеркала металла 19 и во время разливки ономеняется изменением подведенного количества стали относительно вытекающего в кри 15 сталлизаторе 21 количества металла.Для достижения желательной скоростиво время разливки, зная производительностьпроцесса разливки и учтитьтвая ферростатическое давление, которое (фиг. 2) соответствует20 разности высот между зеркалом металла 19 впромежуточном устройстве и зеркалом металла 19 в кристаллизаторе непрерывной разливки 21, можно рассчитать необходимое поперечное сечение ведущих вертикально вверх25 каналов 12, 13 в головке разливочной трубы34 и, значит, рассчитать размеры поперечныхсечений каналов. То же самое относится ик расчету размеров каналов всех остальныхпредставленных в вариантах изобретения го 30 ловок разливочных труб.Поперечные сечения каналов могут бытьлюбой формы - овальной, круглой или многоугольной. То же самое относится к каналу32 трубчатого корпуса 28 (фиг. 2), причем в35 этом случае уровень металла внутри трубчатого корпуса 28 одинаков с уровнем в частипромежуточного устройства,Формула изобретения40 1. Способ подвода расплавленного металлана установке непрерывной разливки под уровень зеркала металла, покрытого слоем защитной смеси через полученную трубу, включающий формирование направленных верти 45 кально вверх струй металла, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью удаления неметаллнческих включений и улучшения качестваслитка, длина вертикальной струи от меставыхода ее из разливочной трубы до уровня50 зеркала равна от 3 до 30 см, а скоростьструи, увеличиваемую прямо пропорционально этой длине, поддерживают от минимальной в диапазоне 3,5 - 31 см/сек до максимальной в диапазоне 17,5 - 45 см/сек.55 2. Способ по п. 1, отличающийся тем,что все струи формируют в одной вертикальной плоскости, проходящей через большуюгоризонтальную ось кристаллизатора, 506273Редактор Е. Братчикова Корректор 3, Тарасова Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 977/16 Изд.292 Тираж 1002 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытиц 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 45