СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА Российский патент 1996 года по МПК B22D11/00 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металла.

Известен способ непрерывной разливки металлов, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, поддержание и направление слитка при помощи роликов, смонтированных на подшипниковых опорах, охлаждение слитка охладителем, распыливаемым форсунками. В процессе непрерывной разливки и в промежутках между разливками определяют состояние и работоспособность роликов и их опор при помощи специальных устройств. Скорость вытягивания слитка в процессе разливки очередного разливочного ковша поддерживают постоянной и изменяют ее от разливки к разливке очередного разливочного ковша (см. Исследование непрерывной разливки стали. Под ред. Дж.Б.Лина. Пер. с англ. Брюссель, 1977. М. Металлургия, 1982, с. 42-44).

Недостатком известного способа является неудовлетворительное качество непрерывнолитых слитков. Это объясняется тем, что в процессе разливки очередного разливочного ковша поддерживают скорость вытягивания слитка постоянной. В этих условиях при выходе роликов из строя в районе окончания полного затвердевания слитка образуются в нем внутренние поперечные осевые трещины вследствие выпучивания граней слитка между вышедшими из строя роликами. После резки слитка на мерные заготовки осевые трещины окисляются кислородом воздуха, что делает невозможным их заваривание при прокатке. Сказанное приводит к браку непрерывнолитых слитков по качеству макроструктуры и металлопродукции из них.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в улучшении качества непрерывнолитых слитков и металлопродукции из них.

Указанный технический эффект достигают тем, что в кристаллизатор подают металл, вытягивают из кристаллизатора слиток с переменной скоростью, поддерживают и направляют слиток при помощи роликов, расположенных вдоль технологической оси установки непрерывной разливки и смонтированных на подшипниковых опорах, охлаждают слиток охладителем, распыливаемым форсунками, определяют состояние и работоспособность роликов и их опор при помощи специальных устройств.

В процессе непрерывной разливки вытягивают слиток с рабочей скоростью V_р и определяют состояние роликов и их опор на участке технологической оси длиной, равной 6-8 толщинам слитка, начало которого располагают от мениска металла в кристаллизаторе на расстоянии (0,94-0,96)τv_р,, а при нарушении работоспособности роликов и их опор изменяют скорость вытягивания от рабочего значения на ±(0,1-0,3)V_р, где τ- время полного затвердевания слитка.

Улучшение качества непрерывнолитых слитков и металлопродукции из них будет происходить вследствие изменения скорости вытягивания слитка при выходе из строя роликов и их опор на определенном участке технологической оси. В этих условиях конец жидкой фазы слитка будет перемещаться в процессе разливки относительно участка технологической оси с вышедшими из строя роликами и их опорами. Благодаря этому конец жидкой фазы слитка будет располагаться в районе работоспособных роликов, что устранит раздутие слитка и, как следствие, будет устраняться образование внутренних осевых трещин. Сказанное обеспечивает получение непрерывнолитых слитков с плотной макроструктурой.

Диапазон длины участков технологической оси в пределах 6-8 толщин слитка объясняется закономерностями выпучивания граней слитка под действием ферростатического давления под роликами, вышедшими из строя. При меньших значениях не будет возможно точное определение участка вышедших из строя роликов в районе окончания полного затвердевания слитка. Большие значения устанавливать не имеет смысла, т.к. в этом случае окончание полного затвердевания слитка будет гарантированно находится на длине участка с вышедшими из строя роликами при его меньшей длине.

Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от толщины слитка.

Диапазон значений эмпирического коэффициента в пределах 0,94-0,96 объясняется закономерностями затвердевания слитка. При больших значениях будет невозможным точное определение положения участка с вышедшими из строя роликами относительно места окончания полного затвердевания слитка. При меньших значениях необходимо будет увеличивать число устройств для определения состояния роликов и их подшипниковых устройств.

Указанный диапазон устанавливают в обратной пропорциональной зависимости от величины времени полного затвердевания слитка.

Диапазон значений эмпирического коэффициента в пределах ±(0,1-0,3) объясняется закономерностями кристаллизации слитка. При меньших значениях конец жидкой фазы не будет выходить за границы участка с вышедшими из строя роликами. Большие значения устанавливать не имеет смысла, т.к. в одном случае при повышенной скорости вытягивания длина жидкой фазы будет превосходить расстояние от мениска металла в кристаллизаторе до начала реза слитка на мерные заготовки. В другом случае снижение скорости вытягивания приводит к уменьшению производительности процесса непрерывной разливки металла.

Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от рабочего значения скорости вытягивания.

Предлагаемый способ предпочтителен для применения при непрерывной разливке слитков прямоугольного сечения или слябов.

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

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.

Способ непрерывной разливки металла осуществляют следующим образом.

Пример. В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор подают сталь марки 3сп, из которого вытягивают слиток прямоугольного сечения с постоянной рабочей скорость V_р. В зоне вторичного охлаждения слиток поддерживают и направляют роликами, расположенными вдоль технологической оси установки и смонтированными на подшипниках качения. В зоне вторичного охлаждения слиток охлаждают водой, распыливаемой форсунками, сгруппированными в форсуночные секции.

В процессе непрерывной разливки определяют состояние и работоспособность роликов в форме прогиба, поломок и т.д. при помощи специальных устройств, например контактных щупов, мессдоз на опорах, а также по характеру изменения силы тока в электроприводах в случае приводных роликов. Работоспособность и целостность подшипников качения определяют также при помощи специальных технических средств, например, по вибрации корпусов подшипников, мессдоз, установленных под корпусами, их нагреву и т.д.

В процессе непрерывной разливки вытягивают слиток с постоянной рабочей скоростью V_р и определяют состояние роликов и их опор на участке технологической оси длиной, равной 6-8 толщинам слитка. Начало этого участка располагают от мениска металла в кристаллизаторе на расстоянии (0,94-0,96)τv_р.. При нарушении работоспособности роликов и их опор изменяют скорость вытягивания от рабочего значения на ±(0,1-0,3) V_р. Здесь τ- время полного затвердевания слитка.

При уменьшении или увеличении скорости вытягивания перемещается конец жидкой фазы слитка вдоль технологической оси в ту или иную сторону, что обеспечивает уход места полного затвердевания слитка из зоны участка с роликами и их опорами, вышедшими из строя, в зоны, где ролики находятся в работоспособном состоянии. Этим обеспечивается устранение раздутия граней слитка под роликами под действием ферростатического давления, что исключает образование внутренних осевых трещин или осевого расслоя. В этих условиях после резки слитка на мерные заготовки их торцы являются плотными без осевых трещин.

В таблице приведены примеры осуществления способа непрерывной разливки металла с различными технологическими параметрами.

В первом примере вследствие малой длины участка определения состояния роликов и их опор, а также большого расстояния этого участка от мениска происходит неточное определение роликов и их опор, вышедших из строя, в районе которых заканчивается полное затвердевание слитка. Кроме того, вследствие малой величины увеличения скорости вытягивания конец жидкой фазы не выходит из зоны участка вышедшими из строя роликами и их опор. Сказанное приводит к появлению на торцах заготовок осевых трещин вследствие выпучивания широких граней слитка под вышедшими из строя роликами и их опорами. Эти трещины после резки слитка окисляются кислородом воздуха и не завариваются при последующем обжатии, что приводит к расслоению прокатанной металлопродукции и ее браку.

В пятом примере вследствие большого увеличения скорости вытягивания жидкая фаза выходит за габариты технологической оси установки непрерывной разливки металла, что приводит к вытеканию жидкого металла из слитка при его резе на мерные заготовки. Кроме того, повышенная длина участка определения состояния роликов и их опор приводит к необходимости использования излишнего количества средств измерения и контроля.

В шестом примере, прототипе, отсутствие контроля состояния и работоспособности роликов и их опор на определенном участке технологической оси в условиях постоянства скорости вытягивания приводит к деформации выпучивания широких граней слитка под роликами, вышедшими из строя. Сказанное сопровождается образованием осевых трещин в слитке, что приводит к браку прокатанной металлопродукции вследствие ее расслоя.

В примерах 2-4 вследствие определения состояния и работоспособности роликов и их подшипниковых опор на необходимом участке вдоль технологической оси установки непрерывной разливки и соответствующего изменения (увеличения или уменьшения) скорости вытягивания в оптимальных пределах происходит перемещение конца жидкой фазы слитка из зоны вышедших из строя роликов в том или ином направлении. В этих условиях полное затвердевание слитка происходит в районе работоспособных роликов без выпучивания широких граней слитка. В этом случае макроструктура торцев непрерывнолитых слитков получается плотной без осевых трещин.

Применение предлагаемого способа позволяет повысить выход годных непрерывнолитых слитков и прокатанной металлопродукции из них на 6-8% Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принят способ непрерывной разливки металла, применяемый на Новолипецком металлургическом комбинате. ТТТ1

Способ непрерывной разливки металла заключается в том, что в кристаллизатор подают металл, вытягивают из кристаллизатора слиток с переменной скоростью, поддерживают и направляют слиток при помощи роликов, расположенных вдоль технической оси установки непрерывной разливки и смонтированных на подшипниковых опорах, охлаждают слиток охладителем, распыливаемым форсунками, определяют состояние и работоспособность роликов и их опор. В процессе непрерывной разливки вытягивают слиток с рабочей скоростью V_р и определяют состояние роликов и их опор на участке технологической оси длиной, равной 6-8 толщинам слитка, начало которого располагают от мениска металла в кристаллизаторе на расстоянии (0,94-0,96)τv_р, а при нарушении работоспособности роликов и их опор изменяют скорость вытягивания от рабочего значения на ±(0,1-0,3) V_р, где τ- - время полного затвердевания слитка, мин. 1 табл.

Способ непрерывной разливки металла, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с изменением скорости, поддержание и направление слитка при помощи роликов, расположенных вдоль его технологической оси и смонтированных на подшипниковых опорах, охлаждение слитка охладителем, распыливаемым форсунками, определение работоспособности роликов и их опор, отличающийся тем, что в процессе непрерывной разливки определение работоспособности роликов и их опор осуществляют на участке технологической оси длиной, равной 6 8 толщинам слитка и расположенном на расстоянии (0,94-0,96)τV_p от мениска металла в кристаллизаторе, и при нарушении работоспособности роликов и их опор изменяют скорость вытягивания слитка от рабочего значения на ±(0,1-0,3) • V_p, где τ- время полного затвердевания слитка, мин; V_р рабочая скорость вытягивания, м/мин.