СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ СЛИТКОВ Российский патент 1997 года по МПК B22D11/00 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к непрерывной разливке прямоугольных слитков.

Наиболее близким по технической сущности является способ непрерывной разливки прямоугольных слитков, включающий подачу металла в кристаллизатор, изменение ширины слитка посредством перемещения узких стенок кристаллизатора, а также вытягивание слитка из кристаллизатора. Узкие стенки устанавливают под углом к продольной оси кристаллизатора и оставляют его неизменным при очередном перемещении узких стенок. При этом расстояние между узкими стенками на верхнем торце кристаллизатора устанавливают больше, чем то же расстояние на нижнем торце кристаллизатора (Евтеев Д.П. и Колыбалов И.Н. Непрерывное литье стали. М. Металлургия, 1984, с. 68-69, рис. 58-59).

Недостатком известного способа является низкая производительность и стабильность процесса непрерывной разливки прямоугольных слитков, а также их неудовлетворительное качество. Это объясняется тем, что угол наклона узких стенок к продольной оси кристаллизатора остается неизменным при изменении ширины отливаемого слитка. В этих условиях возникает несоответствие величины усадки широких граней слитка по длине кристаллизатора величине угла наклона его узких стенок. Вследствие этого происходит заклинивание слитка в кристаллизаторе с последующим разрывом оболочки узких граней слитка или их разогрев со стороны узких стенок в образующемся зазоре. В обоих случаях происходят прорывы металла под кристаллизатором, а также образование внутренних и наружных трещин в прямоугольных слитках по их граням.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении производительности и стабильности процесса непрерывной разливки прямоугольных слитков, а также в улучшении их качества.

Указанный технический эффект достигается тем, что способ непрерывной разливки прямоугольных слитков включает подачу металла в кристаллизатор, изменение ширины слитка посредством перемещения узких стенок кристаллизатора, установку узких стенок кристаллизатора под углом к его продольной оси, а также вытягивание слитка из кристаллизатора.

При перемещении узких стенок изменяют угол их наклона к продольной оси кристаллизатора от первоначального положения на величину, равную:

где Δγ -величина изменения угла наклона узкой стенки кристаллизатора, градус;
DB величина перемещения узкой стенки, мм;
L длина слитка от мениска металла в кристаллизаторе до его нижнего торца, мм;
(0,003 0,006)-эмпирический коэффициент, учитывающий закономерности усадки широких граней слитка, устанавливаемый в обратной зависимости от величины скорости втягивания слитка из кристаллизатора, безразмерный.

Повышение производительности процесса непрерывной разливки прямоугольных слитков и улучшение их качества будет происходить вследствие изменения угла наклона узких граней стенок кристаллизатора в оптимальных пределах при их перемещении и изменении ширины вытягиваемого слитка. При этом будет обеспечиваться соответствие усадки широких граней слитка наклонному положению узких стенок кристаллизатора.

Диапазон значений эмпирического коэффициента в пределах (0,003 0,006) объясняется закономерностями усадки широких граней слитка при изменении скорости его вытягивания. При меньших значениях будет происходить разогрев оболочки узких граней сверх допустимых значений, вследствие малой величины изменения угла наклона каждой узкой стенки кристаллизатора и образования зазора между этой стенкой и поверхностью узкой грани слитка. При больших значениях будет происходить "заклинивание" слитка в кристаллизаторе. В обоих случаях будут происходить прорывы металла под кристаллизатором. Кроме того, в оболочке граней слитка будут возникать внутренние и наружные трещины, вследствие возникающих при этом термических напряжений, превосходящих допустимые значения.

Указанный диапазон устанавливают в обратной зависимости от величины скорости вытягивания слитка из кристаллизатора.

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 изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.

Способ непрерывной разливки прямоугольных слитков осуществляют следующим образом.

Пример. При непрерывной разливке в кристаллизатор подают сталь марки ст3 и вытягивают из него прямоугольный слиток с переменной скоростью. Между очередными разливками или в процессе разливки очередного сталеразливочного ковша изменяют ширину втягиваемого слитка посредством перемещения узких стенок кристаллизатора при помощи специальных механизмов. Узкие стенки устанавливают под углом к продольной оси кристаллизатора.

В процессе перемещения узких стенок изменяют угол наклона узких стенок к продольной оси кристаллизатора от начального значения на величину, равную:

где: Δγ величина изменения угла наклона узкой стенки кристаллизатора, градус;
DB величина перемещения узкой стенки, мм;
L длина слитка от мениска металла в кристализаторе до его нижнего торца, мм;
(0,003 0,006) эмпирический коэффициент, учитывающий закономерности усадки широких граней слитка, устанавливаемый в обратной зависимости от величины скорости вытягивания слитка из кристаллизатора, безразмерный.

Перемещение узких стенок возможно производить одновременно симметрично продольной оси кристаллизатора, раздельно каждой из узких стенок при неподвижной другой или в другом сочетании. При этом производят изменение угла наклона узких стенок на величину ± Δγ. Изменение ширины отливаемого слитка производят от максимального значения при данной ширине стенок кристаллизатора до минимального и обратно. Начальное значение угла наклона узких стенок устанавливают при разливке слитка заданной по технологии ширине. При этом расстояние между узкими стенками на верхнем торце кристаллизатора устанавливают больше, чем то же расстояние на нижнем торце кристаллизатора. При уменьшении ширины отливаемого слитка принимают значение Dg со знаком плюс. При увеличении ширины отливаемого слитка принимают значение Dg со знаком минус.

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

В первом примере, вследствие малой величины увеличения изменения угла наклона узких стенок к продольной оси кристаллизатора, происходит образование зазора между его узкими стенками и узкими гранями слитка. В этих условиях происходит разогрев оболочки узких граней слитка сверх допустимых значений, что приводит к прорывам металла под кристаллизатором и образованию в слитках внутренних и наружных трещин.

В пятом примере, вследствие большой величины изменения угла наклона узких стенок, происходит заклинивание слитка в кристаллизаторе, что приводит к разрыву оболочки слитка, прорыву металла под кристаллизатором и образованию в слитке внутренних и наружных трещин.

В шестом примере, прототипе, вследствие постоянства угла наклона узких стенок к продольной оси кристаллизатора при их перемещении, происходит в одном случае разогрев оболочки узких граней слитка, а в другом случае заклинивание слитка в кристаллизаторе. В обоих случаях происходят прорывы металла под кристаллизатором и образование внутренних и наружных трещин в слитке.

В оптимальных примерах 2 4, вследствие изменения угла наклона узких стенок кристаллизатора при их перемещении и изменении ширины слитка, обеспечивается соответствие усадки его широких граней наклонному положению узких стенок кристаллизатора.

Применение способа позволяет уменьшить количество прорывов металла под кристаллизатором на 5 10% а также сократить брак непрерывнолитых слитков по внутренним и наружным трещинам на 3 4%

Способ непрерывной разливки прямоугольных слитков включает подачу металла в кристаллизатор, изменение ширины слитка посредством перемещения узких стенок кристаллизатора, установку узких стенок кристаллизатора под углом к его продольной оси, а также вытягивание слитка из кристаллизатора. При перемещении узких стенок изменяют угол их наклона к продольной оси кристаллизатора от первоначального положения на величину, равную: , где ΔB - величина перемещения узкой стенки, мм; L - длина слитка от мениска металла в кристаллизаторе до его нижнего торца, мм; (0,003 - 0,006) - эмпирический коэффициент, учитывающий закономерности усадки широких граней слитка, устанавливаемый в обратной зависимости от величины скорости вытягивания слитка из кристаллизатора, безразмерный. 1 табл.

Способ непрерывной разливки прямоугольных слитков, включающий подачу металла в кристаллизатор, установку узких стенок кристаллизатора под углом к его продольной оси, вытягивание слитка из кристаллизатора и изменение ширины слитка посредством перемещения узких стенок кристаллизатора, отличающийся тем, что при перемещении узких стенок осуществляют изменение угла их наклона к продольной оси кристаллизатора от первоначального положения на Δγ по зависимости
Dg = ±(0,003-0,006)•arctgΔB/L,
где ΔB - величина перемещения узкой стенки, мм;
L длина слитка от мениска металла в кристаллизаторе до его нижнего торца, мм;
(0,003 0,006) эмпирический коэффициент, учитывающий закономерности усадки широких граней слитка, устанавливаемый в обратно пропорциональной зависимости от величины скорости вытягивания слитка из кристаллизатора.