Способ непрерывной разливки металлов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфвз СфветсникСоциалистическихРеспублик(53) УД К 621,746. .047 (088.8) Дата опубликования описания 17.02.83 Б. фукГ.А. Н1) Заявитель нецкий науч сследовательский институт) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛОВ лнтков или 1Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к непрерывной, разливке металлов для отливки плоских с слябов.Известен способ непрерывной разливки5 металлов, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него спии 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 кристаллиф 3 5 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, 20 а в конце уменьшают ее до 20 С и ниже ).1.Недостатком известного способа яв ляется низкое качество непрерывнолитых плоских слитков нли слябов. Это объясняется значительным развитием ликвационных явлений в конце полного затвердь- вания слитка, а также образованием внут ренних трещин. Это вызвано значительным снижением теплоотвода в конце затвердевания слитка и, как следствие, малой прочностью оболочки слитка н ее выпучиванием между роликамиИзвестен 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 ммсимального 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, ОМО участке, составляющем 2,5-3,5% всей длины зоны вторичного охлаждения, устанавливают удельные расходы воды 12- 24 мз/мч, в дальнейшем на длине, соотавляющей 2,5-3,5% всей длины эоны вторнчного охлаждения, устанавливают удельные расходы воды 6-10,8 мз/мч, а на третьем участке, составляющем 16,0-20,0% всей длины зоны вторичного охлаждения, устанавливают удельные раь. 1 е ходы воды 37,8 м /мч 2 .Недостатком известного способа является низкое качество непрерывнолитых плоских слитков, что обьясняется снвкевием интенсивности вторичного охлаждения в конце затвердевания слитка, разо гревом его поверхности, выпучиванием оболочки стнтка между роликами. Вслед ствие этого происходит скопление в осевой зоне слитка легкоплавких пикватов щ н образование на фронте кристаллизациинутренних трещин, приводящил к бракутков.Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является способ непрерывной разливки металлов, включающий подачу металлов в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, охлаждение поверхности слитка водой, изменение удельных расходов Зе воды вдоль зоны вторичного охлаждения пц экспоненциальному закону от максимального значения под кристаллизатором до минимального в конце охлаждения. При атом удельные расходы воды изменяют от 3,5-4,0 до 1,7-1,9 м /мч, воду подают на слиток на длине, соответствуют 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 экспо 45 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- за 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 чрезмерному 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 металла, 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 удепиг ные расходы воды, с изменением их по параболическому закону до 0,4-0,8 мак. симального 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 наиболее 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 эатвердевания 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,Й 98 Ьпускания теплового воздействия увеличен ной интенсивности до жидкой сердцевины. При этом увеличивается прочность слитка (оболочки); уменьшается величина ее . выпучввания, ускоряется процесс крио таплизации последних порций жидкого металла. Эта способствует подавлению процессов развития ликвационных явлений; уменьшению количества трещин на фронте кристаллизации, сокращению длины жид в кой 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 непрерывнопитыхслитков происходит потому, что увеличивается прочность оболочки слитка, умень.шается величина ее выпучивания между 20роликами, ускоряется процесс кристаллизации последних порций жидкого металлав конце жидкой фазы, что способствуетподавлению развития ликвационных процессов и образованию внутренних трещин на 25фронте кристаллизации.Диапазон максимального увеличенияудельных расходов воды в конце затвердевания слитка до 0,4-0,8 от максимального значения в начале зоны вторичного зоохлаждения йод кристаллизатором обьясняется условиями теплоотвода от жидкой фазы слитка в конце его затвердьвания и устанавливают его в прямойпропорциональнойзависимости от толщиныз 5слитка. При меньшей величине теплоотвод от жидкой фазы через оболочку слитка недостаточный дпя достижения оптимального качества слитков. Большую величину удельнйх расходов устанавливатьне имеет смысла, так как возможностьтеплоотвода через оболочку слитка ограничена из-эа ее термического сопротивления. Дальнейшее увеличение удельныхрасходов воды приводит к возникновениюв оболочке слитка температурных гради-,ентов и термических напряжений, превосходящих .допустимые значения и приводящих к образованию трещин.Диапазон расстояния пределов 0,060,12 глубины жидкой фазы, на которомустанавливают дополчительные удельныерасходы воды в конце эатвердевания слитка,.обясняется условиями затвердеванияи теплоотвода от слитка.При большем55расстоянии .нарушается неоЕкоднмая закономерность теплоотвода и рост оболочки слитка на эксповевцнапьном участкеуменьшения удельных.расходов воды. При меньшем расстоянии не достигается необходимое увеличение теплоотводаот жид"кой фазы слитков в конце его затвердевафния, и не обеспечивается,улучшени качества. Указанный диапазон устанавливеют в прялой пропорциональной зависимости от толщины слитка,Диапазон смещения максимальногозначения удельных расходов воды. в сторону мениска металла в кристаллиэатореот конца жидкой фазы слитка на 0,20,3 длины участка дополнительного охлаждения с увеличенной интенсивностью обьясняется закономерностью увеличениятолщины оболочки слитка в конце егозатвердевания и изменением, теплоотводав соответствии с ее термическим сопротивлением. При меньшей и большей величине максимум удельных расходов водыне совпадает с оптимальным дпя теплоотвода значением термического сопротивления в оболочке слитка. В результатеэтого не достигается положитепьн й эф фект усиленного теплоотводе ат жидкойфазы слитка в конце его затвердевания,Указанный диапазон устанавливают прямопропорционально в зависимости от толщины вытягиваемого слитка,Предлагаемый способ предпочтителендля непрерывной разливки плоских слитков толщиной 100-220 мм.Увеличение длины зоны вторичного.охлаждения свыше глубины жидкой фазыслитка в лзвано необходимостью подавления ликвацнгнных явлений в сердцевинезатвердевшего слитка, так как обычноликваты являются более легкоплавкими,чем основной металл.Параболический закон изменения увеличенной интенсивности вторичного охлаждения слитка в конце его затвердеванияобъясняется закономерностью роста оболочки, изменением его термического сопротивления н теплового поока.. Способ непрерывной разливки металлов осуществляют следующим образом.В процессе непрерывной разливки вкристаллизатор сечением 180 1800 мми длиной 1000 мм подают сталь маркиЗсп и вытягивают из него слиток с соотношением сторон 1:10 со скоростью1,4 мlмин. Время полного затвердевания разлнваемого слитка составляет10 мин. При скорости вытягивания1,4 м/мин длина жидкой фазы составляет 14 м. В зоне вторичного охлажденияслиток поддерживают и направляют припомощи роликов. Поверхность слиткаохлаждают водой, разбрызгиваемой фор6072 8 навливают на расстоянии 0,2 длины участка с увеличенной интенсивностью охшцвдення или 0,15 м от конца жидкой фазыслитка в сторону мвниска металла вз кристаллизаторе. Параболическое увеличение удельных расходов начинают с величины удельных расходов в конце экспоненциального участка их уменьшенияили 2,0 м /м ч и заканчивают нулевымЭ 21 О значением,При отливке слитка сечением 210 Фф 2520 мм с соотношением сторон 1:12его вытягивают со скоростью 1,0 м/мин.Время полного затвердевания разливаемо 15 го слитка составляет 13,7 мин, а длинажидкой фазы составляет 13,7 м, В зоневторичного охлаждения устанавливаютудельные расходы воды, изменяющиесяпо экспоненциальному закону от макси 2 О мального значения 12,0 мЗ/м ч подкристаллизатором до 3,0 м /м ч на рао 2стоянии 12,4 м от мениска металла вкристаллизаторвв конце экспоненциального участка. Дальше по длине зоны вто 25 ричного охлаждения повторно увеличивают значения удельных расходов воды иизменяют их по параболическому законуна участке, составляющем 0,12 от длиныжидкой фазы слитка или длиной 1,6 м,ЗО, При этом максимальное значение удельных расходов воды на этом участке устанавливают равным 0,8 максимальногозначения под кристаллизатором или9,6 м /м .ч. Максимальное значениеудельных расходов воды устанавливаютна расстоянии 0,3 длины участка с увеличенной интенсивностью охлаждения или 7сунками, сгруппированными по 15 участ 1 кам по длине зоны вторичного охлажде ния, равной 15 м. На каждом участке длиной по 1,0 м устанавливают форсунки различной производительности и имеющие в каждом ряду индивидуальнье исполнительные механизмы. При скорости вытягивания 1,4 м/мин в зоне вторичного .охлаждения устанавливают удельные рас а ходы воды, изменяющиеся по экспонеициальному закону от максимального значения 10,0 м "/м ч под кристаллизатором2до 2,5 м/мч 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 кристаллизатором или 6,0 м /м ч. Макэ гсимальноу 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 1501200 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 от максимального значе 3ния 8,0 м /м ч под кристаллизатором до2,0 м /м ч на расстоянии 12,0 м от3 2мениска кристаллизатора в кристаллизаторе в конце экспоненциального участка. Дальше по длине зоны втэричного охлаждения повторно увеличивают значения у удельных расходов воды и изменяют их по параболическому закону на участке, составляющем 0,06 длины 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/мч. Максимальное значение удельных расходов воды уста 0,5 м от конца жидкой фазы слитка в сторону мениска металла в кристаллизаторе. Параболическое увеличение удельных расходов начинают с величины удельных расходов в конце экспоненциальногоучастка их уменьшения или 3,0 м/мчи заканчивают нулевым значением.При изменении скорости вытягиванияпри отливке слитка одного и того же поперечного сечения сохраняют неизменнымгеометрические параметры расположенияучастка с параболическим увеличениемудельных расходов воды,Применение предлагаемого способапозволяет улучшить качество непрерывполитых слитков за счет подавления развития ликвационных процессов в концезатвердевания плоских слитков и уменьшения количества внутренних трещин. Врезультате сокращается брак слитков повнутренней макроструктуре на 0,1%,уменьшается количество обрези на 0,15%,9 ЬМ 07210ф э р м:у л а "в э о б р е т е н и я . чэивя удельнык расходов воды в началезовы вторичного охлаждения, при этомСпособ непрерывной разливки металлов, участок с параболическимзаконом иъвйлючакябий подачу металла в кристаща менения удельных расходов составляетзатор, вытягивание иэ него слитка с пе з 0,06-0,12 глубины жидкой пары, а макременной скоростью, вхлаждевие поверх- снмум параболы смещен относительноности слитка водой с вэмевэнием удель . конца жидкой фазы слитка в сторону мэных расходовводы вдоль зовы вторично- Виска на 0,2-0,3 длины участка.го охлаждения по экспоневпиальному закону отмаксимального эначевйя в на 1Источники информации,,чале до мйвимального к концу зовы охла- принятые во внимание при экспертизеждения, о т л и ч-а ю щ и й с я тем, 1. Заявка Японии 55-7106,что, с целью улучшения качества вепре- кл, 11 В 091.1, 1980,ривнолвтых слитков, в конце зоны вто, Заявка Японии М 54 42844,рвчвого охлаждения увеличивают удаль- М кл. 11 В 091, 1979,ные расходы воды по параболическому 3. Авторское свидетельство СССРзакону до 0,4-0,8 максжаиьного зна- % 445510, кл. В 22 В 11/00, 1975.Составитель В. Балашов Редактор А. Хнмчук Техред Е.Харитончик Корректор М. Демчик Заказ 793/19Тираж 811ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5филиал ППП фПатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4