Способ непрерывной разливки

% (И) бй 4 В 22. 1) 11 0 РЕТЕНИЯ АНИЕ ИЗ ауч-коничесн Ял ОСУДАРСТВЕННЦЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный ордена Ленина .но-исследовательский и проектнструкторский институт металлуркого машиностроения(54)(57) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ,включающий подачу металла в кристаллиэатор, вытягивание из него слиткас переменной скоростью, охлаждениеповерхности слитка водой, расныпяемой Форсунками, сгруппированными всекции, изменение расхода воды посекциям в зависимости от скоростивытягивания, деление слитка по длинев зоне вторичного охлаждения на отдельные элементы, замер значений расходов воцы по секциям по мере выхода из кристаллизатора очередного элемента и сравнение их с оптимальными значениями, о т л и ч а ю щ и - й с я тем, что, с целью улучшения качества слитков, при измерении ско- рости вытягивания более, чем на 0,08- О, 12 м/мин, осуществляют последовательное регулирование расхода воды в. секциях путем сравнения его оптимального значения в данной секции с. суммой фактического расхода воды в ней и величины отклонения расхода воды от .оптимального на участке, расположенном в конце предыдущей секции, длину. которого, равную О, 1"0,2 длины секции, меняют по прямолинейному . закону от минимальной - в секции под кристаллизатором, до максимальной - в. последней секции.9593 Изобретение относится к области металлургии, в частности к непрерывной разливке металлов, и может быть использовано для управления режима" ми вторичного охлаждения цепрерывнолитых слитков. 35 2няется тем, что при изменении ско рости вытягиваггггя в оптимальнык ус=ловиях охлаждаются только элементыповерхности слитка, находящееся надлине О, 1-0,3 каждой форсуночнойсекции. Другие элементы поверхности слитка находящиеся на остальной дли55 Известен способ непрерывной разливки металлов, включающий подачуметалла в крнсталлизатор, вытягива Оние из него слитка с переменной ско"ростью, охлахдеггие поверхности слит"ка водой, распьшяемойг Форсунками,сгруппированными. по Форсуночным секциялг изменение расходов воды по Форсуночцым секциям в зависимости отскорости вытягивания, фиксированиецли опрос значений расходов воды поФорсуночным секциям и сравнение их соптимальным значением с помощью ЭВМ, 20Оптимальные значения представляютсобой экспоггенггггальггую зависимостьуменьшения значений расходов водывдоль зоны вторичного охлаждения отмаксимального значения под кристаллизатором до минимального в коггггезатвердеваггия слитка, При этом в процессе разливки при изменении скорости вытягивания в Форсуночных секциях устаггавливагот промежуточньге зцаче- Юцпя расходов воды, При увеличеницскорости вытягивания на каждой после". дующей секции устанавливают расходыводы предыдущей форсуночной секции,не изменяя времени охлаждения слит-.ка, и увеличивают число работающихфорсуночных секций,При уменьнгенииско"рости вытягивания слитка ца каждой последующей Форсуночной секции устанавливают расходы воды. последующей форсуноч" 40ной секции, не изменяя времени ох. лаждения слитка, и уменьшают числоработающих форсуночных секггггй, Промежуточные расходы воды переключаютиа расходы воды, соответствующие измененной скорости вьггягивация черезвремя, необходимое для прохожденияэлементом поверхности слитка расстояния от мениска металла в кристаллизаторе до уровня, соответствующего0,1"0,3 и-й .Форсуночной секции, Изменение расходов воды по всем Форсу"ночным секциям производят одновременно после каждого изменения скорости вытягивания,Недостатком известного способаявляется неудовлетворительное каче"ство непрерывных слитков, Это объясне каждой Форсуночной секции, охлаждаются в неоптимальных условиях ипретерпевают разогрев или переохлаждение в зависимости от направленияизменения скорости вытягивания, чтовызывает рост термических напряжений и образование внутренних и наружных трещин. Кроме того, регулиро"ванне расходов воды по всем форсуночным секциям одновременно послекаждого любого изменения скоростивытягивания приводит к искажению оптимального режима вторичного охлаждеция вследствие инерционности системыуправления и регулирования расходов .воды в Форсуночных секциях. Это жеприводит.к потере точности регулирования и выходу из строя аппаратуры,1Прототипом изобретения является способ непрерывной ,разлпвки ме" таллов, включающий подачу метаггла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, охлаждение поверхности слитка водой, распыляемой Форсунками,сгруппированными по форсуночным секциям, изменение расходов воды по форсуночным секциям в зависимости от скорости. вьггягиваиия, Фиксирование или опрос значений расходов воды по Форсуночным секциям и сравнение их с оптимальными значениями с помощью ЭВМ, В процессе разливки с помощью ЭВМ производят разделение длины слитка ца отдельггые элементы по мере его выхода из кристаллизатора и прослеживают перемещение каждого элемента вдоль зоны вторичного охлаждения от." носительно нижнего среза кристаллизатора, производят опрос расходов воды по форсуночным секциям по мере прихода очередного элемента поверх" ности слитка к определенному ряду Форсуггок Полученный результат рас" ходов воды сравнивают с оптимальным, которьгй должен быть для этого ряда Форсунок в данный момент времени, По результатам сравнения производят регулирование расходов воды одновре-, менно по всем Форсуночным секциям после каждого любого изменения ско"рости вытягивания, При помощи ЭВМв этом случае производят расчет нрЕмени перемещения каждого элемента по-.верхности от нижнего среза кристаллиэатора до определенного ряда форсунс к в каждой форсуночной секции.Недостатками известного способаявляются неудовлетворительное качество непрерывных слитков и недостаточная точность регулирования расходов воды по форсуночным секциям.Это объясняется.тем, что регулирование расходов воды одновременно повсем форсуночным секциям после каждого изменения скорости вытягивания 15и прихода. каждого элемента.поверхности слитка к определенному рядуфорсунок в каждой форсуночной секции приводит к неточному установле"нию расходов воды вследствие частого их изменения и инерционности сис темы регулирования и управления расходами воды, При этом существующиесистемы управления и регулированиярасходами воды при частом возмущении выходят за рамки допустимых по. -грешностей и параметрон регулирования. В результате этого слиток ох"лаждается в неоптимальном режиме,Частое изменение расходов воды приводит к большим перепадам в расходах, чем это нужно по технологии,что вызывает появление в слитке зна чительных температурных градиентовФтермических напряжений ф значения 35которых прево ходят допустимые,Вследствие этого в слитках образуются внутренние и наружные трещины,приводящие к их браку.Целью изобретения является улуч-. 40щения качества слитков.Цель достигается тем, что в способе непрерывной разливки, включающем подачу металла в кристаплиэатор,вытягивание из него слитка с переменной скоростью, охлаждение поверх"ности слитка водой, распыляемой форсунками, сгруппированными в секцийизменение расходов воды по секциямв зависимости от скорости вытягивання, деление слитка по длине в зоневторичного охлаждения на отдельныеэлементы, замер значений расходов воды по секциям по мере выхода иэ кристаллнзатора очередного элемента и 55.сравнение их с оптимальными значениями, при изменении скорости вытягивания более, чем на 0,08-0,12 м/мин осуществляют последовательное регулирование расхода воды в секциях путем сравнения его оптимального значения н данной секции с суммой фактического расхода воды в ней и величины отклонения расхода воды от оптимального на участке, расположенном в конце предыдущей секции, длинукоторого, равную 0,1-0,2 длины секции, меняют по прямолинейному закону от.минимальной - в секции подкристаллизатором, до максимальной -н последней секции,Улучшение качества слитков достигается за счет того, что в поверхностных слоях слитка не возникаютзначительные температурные градиентыи термические напряжения, так какуменьшается частота регулированиярасходов воды и увеличивается времярелаксации напряжений. В результатеуменьшения частоты регулирования аппаратура управления и регулированиябудет иметь время выхода на необходимые по технологии параметры и стабилизироваться на них. В этих условиях появляется время для стабили"зации температуры поверхности слитка, что повышает точность определения технологических параметров процесса непрерывной разливки. Установление минимального допустимого предела изменения скорости вытягивания, после которого начинается регулирование расходов воды, предотвращает резкие изменения температурных градиентов и термических напряжений в поверхностных слоях слитков,Точность регулирования будет повышаться поому, что при уменьшениичастоты регулирования система аппаяратуры зоны вторичного охлаждения небудет ныходить за рамки допустимыхпогрешностей и параметров регулирования и будет стабилизироваться наоптимальных значениях расходов воды.Кроме того, снижение частоты регулирования способствует сохранению работоспособности аппаратуры управле"ния и регулирования. Необходимость контроля отклонения расходов воды на участках и в предыдущих секциях объясняется тем, что прн изменении скорости вытягивання в конце секций накапливается большая: погрешность в расходах воды,чем в начале, связанная с различнымфорсуночным секциям, длина которых 40соответственно 3,4,4, 5,5 и б м.Длина кристаллиэатора 1 м. Общая длинаэоны вторичного охлаждения или сум"марная длина шести форсуночных секций 27 м. При скорости вытягивания1,0 м/мин длина каждой фазы 20 м.45Следовательно, при указанной скорости конец жидкой фазы находился в зоне предпоследней. пятой форсуночнойсекции, В этом случае вода подавалась только на расстоянии первых пяти форсуночных секций.Ио мере выхода слитка из кристаллизатора его условно делили на элементы длиной й Е = 300 м при помощидлинномера, входящего в систему ав 3 95933количеством водь, подаваемой ца каждый элемент поверхности слитка.Диапазон минимального пределаизменения скорости вытягивания 0,08 О, 12 м/миц, после которого. начинаютрегулировать расходы воды, объясняется тепловой инерцией поверхностныхслоев цепрерывцолитого слитка и временем релаксации возникающих термических напряжений. При меньшем значении, чем 0,08 м/мин, термическиенапряжения не успевают сниматься иумецыпаться, а процесс управления ирегулирования расходами воды не стабилизируется, расходы воды не соответствуют необходимым значениям. Прибольшем значении, чем 0,.12 м/мин,расходы воды устанавливаются с опозданием и их значения не соответствуют изменившемуся теплофиэическому 20состоянию непрерывного слитка в зоне вторичного охлаждения, В обоихслучаях в слитке возникают значительные термические напряжения, приводящие к браку слитков по внутренцим и наружным трещинам.Величину минимального пределаизменения скорости вытягивания устанавливают в прямо пропорциональнойзависимости от значения текущей оптимальной рабочей скорости вытягивания, Это объясняется величинойтеплосодержания слитка и толщинойоболочки слитка. Чем тоньше толщинаоболочки слитка, тем быстрее она реагирует наг изменение расходов водыв одной и той же форсуночной секции,и наоборот, при увеличении толщиныоболочки слитка необходимо увеличитьвремя релаксации напряжений.Диапазон участка О, 1-0,2 длиныпредыдущей форсуночной секции, накотором определяют величину и знакотклонения значений расходов воды,подаваемой на элементы поверхностислитка, объясняется тепловой инерцией и теплосодержанием поверхностных слоев элементов поверхности слит 1 ка, которые надо учитывать при регулировании расходов воды в последующей форсуночной секции,При меньшем значении теплосодержание элементов поверхности слиткабудет недостаточным для необходимойкорректировки расходов воды в последующей форсуночной секции, При этомувеличивается чистота регулированияи время для релаксации напряженийбудет недостаточным,5 ЬПри большем значении теплосодержание элемеггтов поверхности слитка становится слишком болонии для не-, обходимой корректировки расходов воды в последующей форсуцочцой секции, что вызовет необходимость устанавливать значительный перепад в расходах воды. Последнее вызовет рост в слитке значительных температурных градиентов и термических напряжений, приводящих к браку слитков по трещинам.Прямолинейный закон увеличения длины участка с элементами поверхности слитка на предыдущих форсуночных секциях объясняется теплосодержанием кристаллизирующейся оболочки слитка, В верхних Форсуночных секциях оболочка слитка мала и ее теплосодержание невелико, что позволяет ей быстро реагировать на изменение расходов воды, В последних форсуночных секциях оболочка слитка равна половине его толщины, что приводит к увеличению теплосодержация. Это вызовет необходимость увеличения времени релаксации термических напряжеций. 1П р и м е р 1. В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор сечением 2501600 мм заливали сталью марки 3 сп и вытягивали из него, сли" ток со скоростью 1,0 м/мин, В зоне вторичного охлаждения слиток поддерживали и направляли роликами, а также охлаждали водой, разбрызгиваемой форсунками, сгруппированными по шести томатического управления, показаниякоторого передавали в память ЭВМ, Прискорости вытягивания 1,О м/миц в память ЭВМ передали данные о времени9593проуцзижеция нлолг. зоны вторичного охлаждения 3 элементов поверхностислитка, После выхода очередного элемента из кристаллизатора ему присваивали номер 1, При последующем перемещении вдоль зоны вторичного охлаждения ему последовательно присва"ивались номера с 1 по 73, После выхода иэ пятой форсуночной секции элемента под номером 73 последний устра,няли в памяти ЭВМ.В данном примере по Форсуночнымсекциям устанавливали расходы воды,изменяющиеся по экспоненциальному закону от максимального значения подкристаллизатором до минимального впоследней работающей форсуночной секции и равные соответственно 38,4;38,4; 25,6; 24,0 и 16,0 м/ч, чтообеспечивало величину удельных рас-, 20ходов воды по Форсуночным секциямсоответственно 8,0; 6,0 р 4,0; 3,0и 2,0 м/мч,При увеличении скорости вытягивания с 1,0 до 1,4 м/мин длина жидкой 25Фазы увеличивалась с 20,0 до 28,0 м.В этом случае в память ЭВМ передалиданные б времени продвижения вдользоны вторичного охлаждения 93 элементов поверхности слитка. 30Сразу после изменения скорости вытягивания в первои форсуночной секции устанавливали расход воды, рав. ный 48,0 м/ч, соответствугощий теоретически необходимому значению, приудельном расходе, равном 10,0 м /ЕРч,При этом однако в первой форсуночнойсекции по ее длине накапливалась погре 1 иность в расходах воды на каждомпоследовательно расположенном элементе поверхности слитка. После установления нового значения расхода воды в первой Форсуночной секции определяли при помощи ЭВ 11.45 величину и знак фактического отклонения расхода воды от необходимого значения на элементах поверхности слитка, расположенных на участке, равном 0,1 длины первой форсуночной секции или 30,1 = 0,3 м в конце ее,50 что соответствовало длине одного эле" мента поверхности слитка. После входа этого участка во вторую форсуночную секцию или через 0,3/1,4=0,21 мин производили в ней очередной опрос фактических значений расходов воды. При этом производили суммирование фактически зафиксированного отклонения расхода воды на участке в первойФорсуночной секции от необходимого,который составил - 3,5 и /ч, со значением Фактического расхода воды во второй Форсуночной секции 52, 3 м /ч,Суммированный Фактический расход водыво второй Форсуночной секции, равный52,3-3,5 = 48,8 м /ч, сравнивали стеоретически необходимым 51,2 мз/чили удельным 8,0 и /м" ч. Затем про"изводили регулирование и увеличение расходов воды во второй форсуночной секции до необходимого значения/чПосле установления нового необходимого значения расхода воды во второй Форсуночной секции определялипри по:,Еощи ЭВМ величину и знак отклонения фактического расхода воды на элементах поверхности слитка от необходимого значения, помещающихся на участке равегом 0 125 Длие 1 ы второйФорсуночной секции или 4 ф 0,125 = 0,5 в конце ее, что соответствовало ,66длины одного элемента поверхности слитка, После полного входа этого участка в третью форсуночную секцию или через 0,5/1,4 =- 0,36 мин производили в ней очередной опрос Фактических значений расходов воды. При этом производили суммирование фактического зафиксированного отклонения расходов воды на участке во второйфорсуночной секции от необходимого, который составил 2,5 м /ч со значением Фактического расхода воды в третьей Форсуночной секции, равного 36,8 м /ч, Полученную величину сравнивали с теоретически необходимым расходом, равным 38,4 м /ч, Рли удельном расходом 6,0 м /м .ч. Затем производили регулирование и уменьшение. расхода воды в третьей форсуночной секции до необходимого значения 38,4 м/ч. После установления нового необходимого зпачения расхода воды в третьей Форсуночной секции производили операции по определению величины отклонения расходов воды в третьей фор" суночной секции на участке, равном О, 15 длины этой секции или 4 0,15 = = 0,6 м в конце ее, что соответствует двум длинам одного элемента поверхности слитка. После полного входа этого участка в четвертую форсуночную секцию или через 0,6/1,4 = 0,43 мин в последней производили очередной15 9 959 запрос фактических значений расходов воды, При этом суммировали фактически зафиксированное отклонение расходов воды на участке в третьей форсуночной секции от необходимого, которое составило 4,3 м /ч, со значением фактического расхода воды в четвертой форсуночной секции, равного ,38,5 мф/ч полученную величину сравнивали с теоретически необходимым 1 ц значением, равным 40,0 м" /ч или 5 м /мф .ч. Затем производили регулирование и уменьшали расход воды в четвертой форсуночной секции до.необходимого значения 40,0 м /ч.После установления нового необходимого значения расходов воды в . четвертой Форсуночной секции производили определение величины отклонения расходов воды в четвертой Форсуночной секции на участке, равном О, 175 длины этой секции или 50 О, 175=0,875 м, что соответствовало 2,9 длины одного элемента поверхности слитка. После полного выхода этого участка иэ четвертой секции в пятую и через 0,875/1,4 = 0,625 мин в последней производили очередной опрос фактических значений расходов воды. При этом суммировали фактическизафиксированное отклонение расхода воды на участке в четвертой форсуночной секции от необходимого, который составил -1,5 м /ч, со значением Фактических расходов воды в пятой форсуночной секции, равных 33,5 м /ч. Полученную величину сравнивали с теоретически необходимым значением, равным 32,0 м /ч при удельном расходе 4,0 мф /мф ч. В этом случае регулирование и изменение фактического расхода воды не производили. После установления нового значения расхода воды в пятой Форсуночной секции определяли время, в течение ко" торого участок в конце шестой секции длиной 0,2 длины этой секции или 5,0 ф 0,2 = 1,0 м полностью войдет в шестую форсуночную секцию. Это время составило 1,0/1,4 0,7 мин. По истечении этого времени включали воду в шестой форсуночной секции, так как при скорости вытягивания 1,4 м/мин конец жидкой фазы слитка переходит в нее. После этого .производили суммированне фактически зафиксированного отклонения расходов воды на участке пятой форсуночной секции от необ 335 10ходимого, которое составило 2,5 м/ч, со значением фактических расходов воды в шестой форсуночной секции, равных 28,0 м /ч. Полученную величину сравнивали с теоретически необходимым значением, равным 28,8 мэ /ч при удельном расходе - 3,0 м /мч. Затем производили регулирование и уменьшение расходов воды в шестой форсуночной секции до необходимого значения.Таким образом, процесс регулирования и установления расходов воды во всех форсуночных секциях производили за (0,21+0,36+0,43+0,625+0,7) = 2,325 мнн.П р и м е р 2Скорость вытягивания слитка уменьшали с 1,0 до О,б м/мин, При этом длина жидкой фазы сокращалась с 20,0 до 12,0 м. В этом случае в память ЭВИ передавали данные о времени продвижения вдоль зоны вторичного охлаждения 36 элементов поверхности слитка. Сразу после изменения скорости вытягивания в первой форсуночной секцИи устанавли- . вали расход воды, равный 28,8 м/ч при удельном расходе, равном 6 м /мф ч, соответствующем теоретически необходимому значению, После установления нового значения расхода воды в первой форсуночной секции определяли при помощи ЭВИ величину и знак отклонения расходов воды на элементах поверхности слйтка, расположенных на участке, равном 0,1 длины первой форсуночной секции или 0,3 м, что соответствовало длине одного элемента поверхности слитка, После входа этого элемента во вторую Форсуночную секцию или через 0,30,6 = 0,5 мин суммировали расход воды. При этом производили суммирование фактического зафиксированного отклонения расходов воды на участке в первой форсуночной секции от необходимого, которое со" ответствовало 1,5 м /ч, со значением Фактического расхода воды во второй форсуночной секции, и равного 23, 1. мф /ч. Полученную величину сравнивали с теоретически необходимым равным 25,6 мф /ч при удельном расходе 4,0 м/мф ч. Затем производили регулирование и увеличение расходов .воды во второй Форсуночной секции до необходимого значения, равного 25,6 м/ч.После установления нового необходимого значения расхода воды во втоТехред В,Када 1 Редактор О.Юркова Корректор И.Муска Подписное Заказ ч 7553 Тираж 757 ВНИИНИ Государственного комитетаСССР по делам изобретений и открытий 113035 Москва: ЖРа шская наб. 4 5,Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4 11 959 рой форсуночной секции определяли при помощи ЭВМ величину и знак отклонения Фактических расходов воды на элементах поверхности слитка от необходимого значения второй форсуночной секции, помещающихся на участке, равном О, 15 длины второй Форсуночной секции или 4,0 О., 15 = 0,6 и, что соответствует. двум длинам элементов поверхности слитка. После полного 10 входа этого участка в. третью форсуночную секцию или через 0,6/0,6 =1 мин производили в ней очередной .опрос Фактических значений расходов воды. При этом суммировали фактичес ки зафиксированное отклонение. расходов воды на участке во второй Форсуночной секции от необходимого, которое составило -2,6 м /ч, со зна-чением Фактических расходов воды в 20 третьей форсуночной секции, равных18,0 м /час. Полученную величину сравнивали с теоретически необходимым, равным 19,2 м/ч при удельном расходе 3,0 мф /мфч, Затем проиэводили регулирование и увеличение расходов воды в третьей Форсуночной сек- ции до необходимого значения 19,.2 мф /ч,После установления расходов воды в третьей форсуночной секции и после Зя выхода иэ нее участка, равного 0,2 длины этой секции или 4 0,2 = 0,8 м, что соответствует 2,6 длины элемен та поверхности слитка, или через 0,.8/0,6 е 1,3 мин производили откло-335 12некие четвертой и пятой форсуночныхсекций, работавших ранее при скорости.вытягивания 1,0 м/мин. Это объясня-.ется тем, что при уменьшении скоростивытягивания с 1,0 до 0,6 м/мин конецжидкой Фазы поместился в третью фор"суночную секцию,При изменении скорости вытягивания в.ту или иную сторону от значения 1,4 м/мин последовательное регу-,лирование расходов воды по форсуночным секциям начинали. с перепада скорости свыше О, 12 м/мин.При изменении скорости вытягивания в ту или иную сторону от значения 0,6 м/мин последовательное регулирование расходов воды по форсуночным секциям начинали с перепада скорости свыше 0,08 м/мин,Применение предлагаемого способапозволяет регулировать расходы водыпо Форсуночным секциям с учетом ранее папученного количества воды каж"дым элементом поверхности слитка. Приэтом оптимальным условиям охлажденияподвергают все элементы поверхностислитка. В результате применения предлагаемого способа отсутствуют перегретые и переохлажденные элементы поверхности слитка, снижаются термические напряжения, уменьшается. бракслитков по внутренним и наружным тре"щинам на О, 153, снижается обрезьслитков на 0,1 Х, повышается точностьрегулирования расходов воды.