Способ непрерывной разливки металла

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет -В 22 0 11/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(53) УДК 621, 746,047 (088 8) Дата опубликования описания 15.1282 ЭВ.И. Лебедев, Г.А. Николаев, В.В. ЕмельяноВ,Д.П. Евтеев, В.М. Паршин, В.И. Уманец,., С, В. Лепорский, И. К, Попандопуло, О. В. Нос 1 ечеункО,.и А.С. Корниенкоцентральный научно-исследовательскнй инст ут Мерно 9.,металлургии им. И.П. Бардина(54) СПОСОБ НЕПРЕРБВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА Изобретение относится к металлургии, конкретнее. к непрерывной разливке металлов.Известен способ непрерывной разливки металлов, включающий подачу метал ла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка, охлаждение поверхности слитка в зоне вторичного охлаждения водой, разбрызгиваемой форсунками, резку слитков и последующее охлажде 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 возникают 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.1 При 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 Г 21Недостатком 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.Наиболее близким к изобретениюявляется способ непрерывной разливкиметаллов, включающий подачу металлав кристаллизатор, вытягивание из него слитка, охлаждение поверхностислитка в зоне вторичного охлажденияодой., разбрызгиваемой форсунками,резку слитков и последующее охлаждение отрезанных слитков водой. ПриЭтом слитки погружают в ванну с про, Точной водой в вертикальном положении на ребро и охлаждают с. 1000 до100 ОС 33Недостатками известного способаявляются большой расход воды, невысокое качество слитков, а также необходимосгь применения мощных канто- .вателей слябов и специальных захватов на грузоподъемных кранах,Цель изобретения - упрощение применяемого технологического оборудования, а также предотвращение деформации слитка и образования в немтрещинУказанная цель достигается тем,что согласно способу непрерывнойразливки металла, включающему его подачу в кристаллизатор,вытягивание изнего слитка, охлаждение, поверхности,слитма в зоне вторичного охлаждения,Водой, резку слитка на части и после. дующее охлаждение отрезанных частейслитка путем погружения их в ванну спроточной водой, указанное погружение осуществляют в горизонтальномположении на период времени 15-бО минсо скоростью 100-500 мм/с и охлаждаютз 5до температуры по сечению слитка150-300 С с удельным расходом воцы вванне 3,0-8,0 л/кг слитка, при этомпод нижней гранью слитка поддерживают слой воды 0,8-1,5 толщины слитка, 40,.а над верхней - 4,0-9,0 его толщиныи осуществляют барботаж воды подслитком. В одном иэ вариантов способа слит-.45 . кн погружают в воду в стопе с зазо" Ром между ними, равном расстоянию отнижнего слитка до дна ванны, а барботаж осуществляют под каждым слиткомв течение всего периода охлаядения, 5 Опричем расход воды, подаваемой длябарботажа, составляет 0,4-2,0 л/кгслнтка.Время охлаждения слябов в ваннес водой в пределах 15-50 мин, объясняется необходимостью их охлаждениядо 150-300 С, При меньшем времениохлаждения не достигается конечнаятемпература охлаждения, окалина споверхности не полностью удаляется. При большем времени температура сля Обов 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 150-300 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 трещинПри больших значениях конечной температуры по сечению слитка не происходит полное удаление окалины с поверхности, а также возникает необходимость дальнейшего охлаждения слитков в штабелях на складеПределы 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 иэ-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 100-300 х 800-2000 мм до необходимой конечной температуры. Кроме того, на поверхности воды в ванне происходит интенсивное паровы- деление вследствие чрез 4 ерного ее нагрева. При большем значении удельный расход воды излишен и не приводит к дальнейшему повышению качестваохлажденных слитков. Значения удельных расхсдов .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 (воды, 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 поверхностиводы 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,Барботирование воды под нижней 10 гранью слитка и между ними объясняется необходимостью снижения расхода воды и повышения эффективности ее использования.Диапазон изменения удельных расхо 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 20 меньшем значении происходит неодинаковое охлаждение противоположных граней, в результате чего слиток коробится и теряет свою прямолинейность. При большем значении производится из лишний расход воды, не приводящий к дальнейшему повьааенню качества охлаждаемых слитков.Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах предмета изобретения.П р и м е р 1, В процессе непрерывной разливки в .кристаллнэатор подают сталь марки Зсп, иэ 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 и 40 сгруппированными по участкам. После каждого участка форсуночного охлаждения замеряют температуру поЪерхности слитка при помощи оптических пирометров. 45 После выхода слитка из .зоны вторич"ного охлаждения его разрезают иа отдельные слябы длиной по 10 и и весомпо 6,1 т,. После резки слябы направ ляют по рольгангу к ванне с.водой,Удельный расход воды в ванне устанавливают разным 3 л/кг слитка, общийобъем воды в ванне при этом сОставля.ет 18,3 мэ.60 Каждый сляб с рольганга берут груэозахватными приспособлениями и погружают в ванну с водой в горизонтальном положении плашмя со сиоростью100 мм/с. При этом под нижней гранью 65 сляба устанавливают слой воды величиВ зоне вторичного охлаждения ус-. танавливают 6 форсуночных секций с общей длиной 17,6 м н изменяют интенсивность охлаждения от 8,0 м /м ч3 под кристаллизатором до 2,5 м /м чЪ 2 в конце зоны охлажденияВ 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 м3 Каждый сляб рольганга берут грузоэахватными приспособлениями и погружают в ванну с водой в горизонтальномположении плашмя со скоростью .300 мм/с. При этом под нижней граньюсляба устанавливают слой воды величиной 1,2 толщины сляба или 300 ыя, анад слябом - 6 толщинили 1,5 м.Слиток устанавливают на дно ванны наподставки, имеющие высоту 300 ма.Сляб охлаждают в течение 38 мин. Взазор между нижней .гранью сляба идном ванны подают воду из .Форсунок,установленных вдоль граней слитка.Интенсивность подачи .воды и барботирования ее под слябом устанавливаютравной 1,2 л/кг слитка. Общий расходбарботирующей воды со всех четырехграней составляет 38 мз. Барботирующую воду подают равномерно по периметру слитка в течение всего времени егоохлаждения, По истечении 38 мин слабвынимают иэ ванны с водой с темпера-.турой по сечению 225 С и штабелируют. После этого в ванну загружаютследующий сляб,.и р и м е р 2. В ПРОЦЕССЕ НЕпРерывной разливки в кристаллизатор подаютсталь марки 2 сп,.из которого вытягйвают слиток сечением 100 х 800 мм соскоростью 1,2 м/мин. В зоне вторичного охлаждения слиток паддерживают кнаправляют роликаьщ, а также охлажда- .ют водой, разбрызгиваемой форсуикаии,установленньаю между роликами и сгруппированными по участкам. После каждого участка Форсуночного охлаждениязамеряют температуру поверхности слит-.ка при помощи оптических пирометров.В зоне непрерывного засорения форсч- "нок и погрешностей в работе измеряю"щих и регулирующих приборов противо.положные широкие грани сляба охлаждаются с различной интенсивностью, чтоприводит к возйикновению разницы в .значениях температуры противоположныхшироких граней слитка на выходе иээоны вторичного охлаждения. В данномпримере на одной грани температураповерхности составляет 960 фС, а надругой 890 С,и разница составляет70 фС.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 охлаждают в течение 15 мин. В зазор между нижней гранью сляба и дном ванны пода 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.П р и м е р 3. В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор подают сталь марки Зсп, из которого вытягивают слиток сечением ЗООх 2000 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 мэрам:ч под крис талли затором до 2, 8 ммч 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 сос-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 мэ. 60Каждый 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 слиткаИнтенсивность 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. Но истечении 60 мин сляб вынимают иэ ванны с водой с температурой по сечению 300 С и штабелируют. После этого. в нанну загружают следующий сляб.При погружении слябов и 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-ЗООх 800-2000 мм.1Такая организация режима охлажде-ния слитков позволяет устранить применение специальных кантонателей 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 изобретения1. Способ непрерывной разливки металла, включающий его подачу н 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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 н горизонтальном положении на период времени 15-60 мин со скоростью 100-500 мм/с и охлаждают до температуры по сечению слитка 150-ЗООфС с удельным расходом воды в ванне 3,0-8,0 л/кг слитка, при этомЗаказ 9564/15 Тираж 852 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/5филиал ППП Патентфф, 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 ющ и й с я тем, что слитки погружают в воду в стопе с зазором, равным рас" стоянию от нижнего слитка до дна ванны.3, Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что барботаж осуществляют под каждым слитком в течениевсего периода охлаждения, причем расход воды, подаваемой для барботажа,составляет 0,4-2,0 л/кг слитка.Источники информации,5 принятые во внимание при экспертизе1. Заявка Японии В 54-2913,кл. 10 А 722, 1979.2. Заявка Японии В 53-7373,кл. 11 В 09 1,1, 1978.30 3. Тэккокай", 1976, 9 2,с. 56-60.