СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА Российский патент 1995 года по МПК B22D11/00 B22D11/22 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металла.

Наиболее близким по технической сущности является способ непрерывной разливки металла, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, подачу шлаковой смеси на мениск металла в кристаллизаторе, охлаждение кристаллизатора проточной водой, поддержание и направление слитка при помощи роликов, охлаждение поверхности слитка охладителем, распыливаемыми форсунками, а также измерение температуры поверхности слитка измерительным прибором.

Недостаток известного способа неудовлетворительное качество непрерывнолитых слитков. Это объясняется тем, что вследствие наличия на поверхности слитка шлакового гарнисажа и окалины становится невозможным процесс регулирования расхода охладителя в зоне вторичного охлаждения на основе данных об измерении температуры поверхности слитка со слоем окалины и шлакового гарнисажа. В то же время только измерение температуры поверхности слитка без окалины и шлакового гарнисажа делает невозможным регулирование расхода охладителя в зоне вторичного охлаждения на основе данных об измерении температуры поверхности слитка без слоя окалины и шлакового гарнисажа после их удаления. Кроме того, удаление окалины и слоя шлакового гарнисажа с поверхности слитка требует применения специальных приспособлений и устройств, работающих в сложных тепловых условиях зоны вторичного охлаждения, что снижает их стойкость и усложняет процесс обслуживания. Отсутствие возможности регулирования расхода охладителя в зоне вторичного охлаждения приводит к перегреву и к переохлаждению отдельных локальных участков поверхности слитка в кристаллизаторе, что вызывает брак слитков по внутренним и наружным трещинам, а также приводит к прорывам металла под кристаллизатором.

Исследованиями установлено, что поверхность слитка в процессе непрерывной разливки покрыта несплошным слоем окалины и шлака. Учет отношения площадей светлых и темных пятен на поверхности на участке измерения температуры поверхности слитка позволяет скорректировать показания обычных средств измерения температуры, например, пирометров или тепловых труб, без применения средств удаления окалины с поверхности слитка.

Цель изобретения улучшение качества непрерывнолитых слитков.

Цель достигается тем, что в кристаллизатор подают металл, вытягивают из него слиток с переменной скоростью, охлаждают кристаллизатор проточной водой, поддерживают и направляют слиток при помощи роликов, охлаждают поверхность слитка охладителем, распыливаемым форсунками, а также измеряют температуру поверхности слитка измерительным прибором.

В процессе непрерывной разливки определяют отношение площади участков, покрытых слоем окалины и шлака, к площади участков без указанного слоя, которые оценивают по излучательной способности участков, вычисляют истинное значение температуры поверхности слитка по математическому выражению:
Т_ист Т_изм + ΔТ(S_св/S_темн), где Т_ист истинное значение температуры поверхности слитка, ^оС;
Т_изм измеренное значение температуры поверхности слитка, ^оС;
S_св площадь участков слитка без слоя окалины и шлака, мм²;
S_темн площадь участков слитка, покрытых слоем окалины и шлака, мм²;
ΔТ- эмпирический коэффициент, равный 20-120^оС.

При отклонении Т_ист от значения заданного по технологии в пределах ±10-30% соответственно изменяют расход охладителя в зоне вторичного охлаждения в пределах ±5-20% от значения, заданного по технологии, в прямой пропорциональной зависимости от величины отклонения значения Т_ист от значения, заданного по технологии.

Улучшение качества непрерывнолитых слитков будет происходить вследствие регулирования расхода охладителя в зоне вторичного охлаждения в соответствии с текущими значениями температуры поверхности слитка. На поверхности слитка будут отсутствовать разогретые и переохлажденные локальные участки. В этих условиях в оболочке слитка не будут возникать температурные градиенты и термические напряжения, превосходящие допустимые значения, вследствие чего брак слитков по внутренним и наружным трещинам сократится, устранятся прорывы металла вследствие повышения равномерности толщины оболочки слитка по периметру.

Диапазон изменения эмпирического коэффициента в пределах 20-120^оС объясняется разницей температуры поверхности слитка под слоем окалины и шлака и без этого слоя. При меньших значениях нельзя будет определить истинное значение температуры поверхности слитка. Большие значения устанавливать не имеет смысла, т. к. большие значения в практике непрерывной разливки не встречаются. Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от расстояния места измерения температуры поверхности слитка от мениска металла в кристаллизаторе.

Диапазон изменения величины Т_ист в пределах ±10-30% от рабочего значения объясняется закономерностями изменения температуры поверхности в зависимости от расхода охладителя в зоне вторичного охлаждения. При меньших значениях изменение расхода охладителя в зоне вторичного охлаждения не будет сказываться на теплоотводе от слитка. Большие значения устанавливать не имеет смысла, т.к. дальнейшее изменение расхода охладителя в зоне вторичного охлаждения не будет сказываться на качестве слитка. Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от величины расстояния места измерения температуры поверхности слитка от мениска металла в кристаллизаторе.

Диапазоны изменения расхода охладителя в зоне вторичного охлаждения в пределах ±5-20% от рабочего значения объясняется закономерностями теплоотвода от слитка в зоне вторичного охлаждения. При меньших значениях не будет происходить изменения теплоотвода от слитка. При больших значениях будет происходить переохлаждение поверхности слитка, что приводит к образованию в слитках внутренних и наружных трещин. Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от рабочего значения расходов охладителя в зоне вторичного охлаждения.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого способа с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Способ непрерывной разливки металлов осуществляют следующим образом.

П р и м е р. В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор подают сталь марки 3сп и вытягивают из него слиток с переменной скоростью. На мениск металла в кристаллизаторе подают шлаковую смесь на основе СаО-SiO₂-Al₂O₃. В зоне вторичного охлаждения слиток поддерживают и направляют при помощи роликов и охлаждают водой с регулируемым расходом, распыливаемой форсунками. В зоне вторичного охлаждения измеряют температуру поверхности слитка с помощью, например, оптических пирометров или тепловых труб. Кристаллизатор охлаждают водой, протекаемой в его рабочих стенках с регулируемым расходом. Удельные расходы воды изменяют по экспоненциальному закону от максимального значения под кристаллизатором до минимального значения в конце зоны охлаждения. С помощью телекамеры ТКМ со щелевой диафрагмой определяют на площади визирования оптического пирометра на поверхности слитка соотношения величины площадей светлых и темных пятен. Это соотношение вычисляется при помощи контроллера обработки телевизионных изображений.

В процессе непрерывной разливки на локальном участке измерения температуры поверхности слитка определяют отношение величины площадей светлых и темных пятен и на основе этого определяют истинное значение температуры поверхности слитка по зависимости:
Т_ист Т_изм + ΔТ(S_св/S_темн), где Т_ист истинное значение температуры поверхности слитка, ^оС;
Т_изм измеренное значение температуры поверхности слитка с помощью прибора, ^оС;
S_св площадь светлых пятен, мм²;
S_темн площадь темных пятен, мм²;
ΔТ эмпирический коэффициент, равный 20-120^оС, и при отклонении Т_ист от рабочего значения в пределах ±10-30% соответственно изменяют расход охладителя в зоне вторичного охлаждения в пределах ±5-20% от рабочего значения в прямой пропорциональной зависимости от величины отклонения значения Т_ист от рабочего значения.

Расчет величины Т_ист и расхода воды на охлаждение кристаллизатора производится при помощи ЭВМ.

В таблице приведены примеры осуществления способа непрерывной разливки металлов с различными технологическими параметрами. Площадь визирования пирометра на поверхности слитка составляет 200 мм².

В первом примере вследствие значительного увеличения удельных расходов воды в зоне вторичного охлаждения происходит переохлаждение слитка, что приводит к браку слитков по внутренним и наружным трещинам.

В пятом примере вследствие значительного уменьшения удельных расходов воды происходит разогрев поверхности слитков, что приводит к их браку по трещинам.

В шестом примере (прототипе) вследствие отсутствия корректировки результатов измерения температуры поверхности слитка и соответствующего изменения расходов воды в зоне вторичного охлаждения происходит переохлаждение и разогрев участков поверхности слитков, что приводит к их браку по внутренним и наружным трещинам.

В примерах 2-4 вследствие точного измерения температуры поверхности слитка с ее корректировкой по величине производится изменение расходов воды в зоне вторичного охлаждения в оптимальных пределах. В результате в слитках не возникают внутренние и наружные трещины, выравнивается толщина оболочки слитка по периметру, устраняются прорывы металла.

Применение предлагаемого способа позволяет сократить брак слитков по внутренним и наружным трещинам на 1,9%

Использование: для разливки металлов. Цель изобретения улучшение качества непрерывнолитых слитков. В кристаллизатор подают металл, вытягивают из него слиток с переменной скоростью, подают шлаковую смесь на мениск металла в кристаллизаторе, охлаждают кристаллизатор проточной водой, поддерживают и направляют слиток при помощи роликов, охлаждают поверхность слитка охладителем, распыливаемым форсунками, измеряют температуру поверхности слитка. В процессе непрерывной разливки на локальном участке измерения температуры поверхности слитка определяют отношение величины площадей участков, покрытых слоем окалины, к площади участков без указанного слоя. На основе этого определяют истинное значение температуры поверхности слитка по зависимости и при отклонении этой температуры от рабочего значения в пределах ±10 30% сответственно изменяют расход охладителя в зоне вторичного охлаждения в пределах ±5 20% от рабочего значения в прямой пропорциональной зависимости отвеличины отклонения. 1 табл.

СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, подачу шлаковой смеси на мениск металла в кристаллизаторе, охлаждение кристаллизатора проточной водой, поддержание и направление слитка при помощи роликов, охлаждение поверхности слитка охладителем, распыливаемым форсунками, а также измерение температуры поверхности слитка измерительным прибором, отличающийся тем, что в процессе непрерывной разливки определяют отношение площади участков, покрытых слоем окалины и шлака, к площади участков без указанного слоя, которые оценивают по излучательной способности участков, вычисляют истинное значение температуры поверхности слитка по математическому выражению
T_ист= T_изм+ΔT(S_св/S_темн),
где T_ист истинное значение температуры поверхности слитка,^oС;
T_изм измеренное значение температуры поверхности слитка, ^oС;
S_св площадь участков слитка без слоя окалины и шлака, мм²;
S_темн площадь участков слитка, покрытых слоем окалины и шлака, мм²;
ΔT эмпирический коэффициент, равный 20-120^oС,
и при отклонении T_ист от значения, заданного по технологии, в пределах ± 10-30% соответственно изменяют расход охладителя в зоне вторичного охлаждения в пределах ± 5-20% от значения, заданного по технологии, в прямой пропорциональной зависимости от величины отклонения значения T_ист от значения, заданного по технологии.