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 металла, 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 (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 при выходе из строя роликов (прогиб, поломка и т.д.) и их опор (разрушение колец, шариков или роликов и т. д.) на определенном участке технологической оси не производят снижение скорости вытягивания. В этих условиях происходит выпучивание граней слитка под роликами, вышедшими из строя. В дальнейшем при проходе участка слитка с выпученными гранями под целыми роликами происходит их вдавливание в направлении центра слитка, что приводит к деформации растяжения на фронте кристаллизации граней слитка. В этих условиях на фронте кристаллизации образуются трещины, что 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 вдоль технологической оси установки непрерывной разливки при помощи роликов, смонтированных на подшипниковых опорах, охлаждают поверхность слитка при помощи охладителя, распыливаемого форсунками, а также определяют состояние роликов и их опор при помощи специальных средств.

В процессе непрерывной разливки вытягивают слиток с рабочей скоростью V_р, определяют состояние роликов и их опор на длине участка технологической оси, равной (0,08-0,12)τv_р,, и отстоящем от мениска металла в кристаллизаторе на расстоянии, равном (0,88-0,92)τv_р,, а при выходе из строя роликов и их опор на этом участке уменьшают скорость вытягивания слитка до значения (0,8 0,9)V_р, где τ время полного затвердевания слитка, мин.

Улучшение качества непрерывнолитых слитков и металлопродукции из них будет происходить вследствие уменьшения скорости вытягивания слитка при выходе из строя роликов и их опор на определенном участке технологической оси установки непрерывной разливки. При снижении скорости вытягивания слитка конец жидкой фазы перемещается в сторону мениска металла в кристаллизаторе и выходит из участка с роликами, вышедшими из строя в зону с работоспособными роликами. В этих условиях устраняется выпучивание оболочки слитка, что исключает образование трещин на фронте кристаллизации противоположных граней слитка.

Диапазон длины участка технологической оси в пределах (0,08-0,12)τv_р, на котором определяют состояние роликов и их опор, объясняется закономерностями кристаллизации металла в конце полного затвердевания слитка. При меньших значениях будет определяться состояние роликов на недостаточной длине слитка, на которой возможно образование трещин на фронте кристаллизации. При больших значениях необходимо применение излишнего количества специальных устройств для контроля состояния роликов и их опор без дальнейшего увеличения точности определения участка слитка, на котором образуются трещины на фронте кристаллизации.

Указанный диапазон устанавливают в обратной пропорциональной зависимости от толщины слитка.

Диапазон расстояния начала участка, на котором определяют состояние роликов и их опор, в пределах (0,88-0,92)τv_р объясняется закономерностями роста толщины оболочки слитка. Меньшие значения устанавливать не имеет смысла, т. к. в этом случае толщина оболочки имеет небольшую толщину, при которой на фронте кристаллизации не образуются трещины. При больших значениях участка, на котором определяют состояние роликов и их опор, слиток не полностью затвердевает и не имеет смысла производить контроль состояния роликов и их опор на этом участке.

Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от толщины слитка.

Диапазон значений уменьшенной скорости вытягивания в пределах (0,8 - 0,9)V_р объясняется закономерностями полного затвердевания слитка. При больших значениях конец жидкой фазы слитка не будет выходить за границы участка с роликами, вышедшими из строя, что приведет к образованию трещин в слитке. Меньшие значения устанавливать не имеет смысла, т.к. при этом снижается производительность процесса непрерывной разливки металла.

Указанный диапазон устанавливают в обратной пропорциональной зависимости от рабочего значения скорости вытягивания слитка V_р.

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 признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "Изобретательский уровень".

Ниже дан вариант осуществления способа непрерывной разливки металла, 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 или сляб с переменной скоростью. Под кристаллизатором вдоль технологической оси установки непрерывной разливки слиток поддерживают и направляют при помощи роликов, смонтированных в опорах 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 (прогиб, целостность бочки и т.д.) при помощи специальных устройств, например контактных щупов, мессдоз, измерения силы тока в электроприводах в случае приводного ролика и т.д. Работоспособность и целостность подшипников определяют, например, посредством измерения вибрации корпуса подшипника, его нагрева и т.д.

В процессе непрерывной разливки слиток вытягивают с рабочей скоростью V_р. Состояние роликов и их опор определяют на длине участка технологической оси, равной (0,08-0,12)τv_р, и отстоящем от мениска металла в кристаллизаторе на расстоянии, равном (0,88-0,92)•τv_Р.. При выходе из строя роликов или их опор на этом участке уменьшают скорость вытягивания слитка до значения (0,8 0,9)V_р. Здесь τ время полного затвердения слитка, мин.

При выходе из строя роликов и их опор увеличивается раствор роликов в районе окончания полного затвердевания слитка, где оболочка слитка имеет значительную толщину. В этих условиях происходит выпучивание оболочки граней сляба под роликами, вышедшими из строя под действием ферростатического давления. При дальнейшем проходе выпученного сляба под работоспособными роликами широкая грань вминается во внутрь сляба, что приводит к деформации растяжения на фронте кристаллизации обеих граней. Эта деформация приводит к образованию трещин внутри слитка.

При уменьшении скорости вытягивания конец жидкой фазы перемещается в сторону мениска металла в кристаллизаторе и выходит из участка технологической оси с роликами, вышедшими из строя, и входит в зону с работоспособными роликами. Далее процесс непрерывной разливки ведут с уменьшенной скоростью вытягивания в условиях, когда окончание полного затвердевания сляба происходит под целыми и работоспособными роликами без выпучивания граней сляба и образования трещин на фронте кристаллизации.

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

В первом примере вследствие большого снижения скорости вытягивания слитка и большой длины участка определения состояния роликов и их опор необходимо применение излишнего количества технических устройств контроля. Кроме того, в этих условиях снижается производительность процесса непрерывной разливки металла.

В пятом примере вследствие незначительного снижения скорости вытягивания слитка конец жидкой фазы не выходит из участка технологической оси с вышедшими из строя роликами, что приводит к браку слитков по внутренним трещинам.

В шестом примере, прототипе, вследствие отсутствия снижения скорости вытягивания при выходе из строя роликов и их опор в слитках появляются внутренние трещины, что приводит к их браку по качеству макроструктуры и металлопродукции из непрерывнолитых слитков.

В примерах 2-4 вследствие уменьшения скорости вытягивания слитков в оптимальных пределах происходит удаление жидкой фазы из зоны участка с роликами, вышедшими из строя. При этом полное затвердевание слитка происходит на участке технологической оси установки непрерывной разливки с работоспособными роликами и их опорами.

Применение предлагаемого способа позволяет повысить выход годных слитков по качеству макроструктуры на 5 6% Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принят способ непрерывной разливки металла, применяемый на Новолипецком металлургическом комбинате.

Способ непрерывной разливки металла заключается в том, что в кристаллизатор подают металл, вытягивают из кристаллизатора слиток с переменной скоростью, поддерживают и направляют слиток вдоль технологической оси установки непрерывной разливки при помощи роликов, смонтированных на подшипниковых опорах, охлаждают поверхность слитка при помощи охладителя, распыливаемого форсунками, а также определяют состояние роликов и их опор. В процессе непрерывной разливки вытягивают слиток с рабочей скоростью V_р, определяют состояние роликов и их опор на длине участка технологической оси, равной (0,08-0,12)•τv_р, и отстоящем от мениска металла в кристаллизаторе на расстоянии, равном (0,88-0,92)•τv_р, а при выходе из строя роликов и их опор на этом участке уменьшают скорость вытягивания слитка до значения (0,8 - 0,9)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 переменной скоростью, поддержание и направление слитка вдоль технологической оси при помощи роликов, смонтированных на подшипниковых опорах, охлаждение поверхности слитка при помощи охладителя, распыливаемого форсунками, а также определение состояния роликов и их опор, отличающийся тем, что в процессе непрерывной разливки определение состояния роликов и их опор осуществляют на длине участка технологической оси, равной (0,08-0,12)τV_p, отстоящем от мениска металла в кристаллизаторе на расстоянии, равном (0,88-0,92)τV_p, и при выходе из строя роликов и их опор уменьшают скорость вытягивания слитка до значения (0,8 0,9) V_р, где τ - время полного затвердевания слитка, мин, V_р - рабочая скорость вытягивания слитка, м/мин.