СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТАЛЬНОЙ ПОЛОСЫ Российский патент 2000 года по МПК B22D11/00 B22D11/10 B22D11/11 B22D11/14 B21B1/46 

Изобретение относится к способу изготовления стальной полосы, включающий операции формирования в кристаллизаторе машины для непрерывной разливки сляба с толщиной менее 150 мм из жидкой стали, выравнивания температуры (гомогенизацию) в печи для выравнивания температуры (гомогенизационной печи) и прокатку сляба в аустенитной области с получением полупродукта, используя тепло отливки, охлаждения, в случае необходимости, полупродукта до температуры, при которой происходит превращение в ферритной области значительной части стали, и прокатки упомянутого полупродукта в полосу либо в аустенитной, либо в ферритной области.

Такой способ описан в патенте ЕР-A-0541754, H 03 G 10/02. Способ обладает определенными преимуществами, поскольку он может осуществляться как непрерывно, так и полунепрерывно, что, среди прочего, приводит к достижению улучшенного выхода материала и к более эффективному использованию оборудования. Однако существенным недостатком этого способа является то, что до настоящего времени он не пригоден для изготовления высококачественной стали, например, свободной от междуузлий или другой формуемой стали с высококачественной поверхностью и высокой степенью отсутствия внутренних дефектов. Источником большей части этих проблем являются процессы, происходящие в кристаллизаторе машины для непрерывной разливки. Эти процессы особенно сложны вследствие высокого отношения ширины к толщине кристаллизатора и высокой скорости литья, порядка 6 м/мин, приводящей к возникновению интенсивных течений в форме.

Другой вариант известного способа описан в патенте ЕР-A-066122, F 16 H 35/04. Предложенный в нем способ включает операции непрерывной разливки тонкого сляба, гомогенизации сляба в нагревательной печи и последующей прокатки сляба в аустенитной области до требуемой конечной толщины, например 2 мм.

Еще один вариант известного способа описан в патенте Франции Fr-A-2675411, B 22 D 11/12. Предложенное в нем устройство содержит промежуточное разливочное устройство для непрерывной разливки расплавленной стали, в частности, стали, которую используют между ковшом и кристаллизатором. Устройство отличается наличием нижней камеры, которая загружается из ковша, и верхней камеры, при этом камеры соединены наклонным туннелем. Предусмотрено средство для откачки газа из верхней камеры.

Кроме того, известен способ изготовления стальной полосы, включающий выпуск из ковша в промежуточное разливочное устройство жидкой стали и последующую ее подачу через выпускное отверстие в кристаллизатор машины непрерывной разливки стали, формирование в кристаллизаторе тонкого сляба толщиной менее 150 мм из жидкой стали, вытягивание сляба, выравнивание температуры сляба в гомогенизационной печи, его прокатку в аустенитной области, используя тепло отливки, с получением полупродукта и его прокатку в полосу в аустенитной области, или, в случае необходимости, охлаждение его температуры, при которой происходит превращение в ферритной области большей части стали, и прокатку полупродукта в полосу в этой области (WO 92/00815 A1, 23.01.92).

Помимо этого известна машина для непрерывной разливки тонких слябов с толщиной менее 150 мм, содержащая промежуточное разливочное устройство, имеющее две камеры, одна из которых атмосферная, а другая - вакуумная или низкого давления, соединенные посредством канала, продувочное устройство для ввода в жидкую сталь газа после ее поступления в атмосферную камеру, но перед подачей ее в вакуумную камеру или камеру низкого давления и кристаллизатор (FR 2675411 A1, 23.10.92).

Задачей изобретения является разработка способа, пригодного для непрерывного или полунепрерывного изготовления высококачественной стальной полосы, начиная с отливки тонкого сляба.

Эта задача решается в способе за счет того, что промежуточное разливочное устройство имеет атмосферную камеру и гидравлически соединенную с ней посредством канала вакуумную камеру или камеру низкого давления, при этом жидкую сталь подают из ковша сначала в атмосферную камеру, после чего сталь по каналу транспортируют через вакуумную камеру или камеру низкого давления и выполненное в ней выпускное отверстие в кристаллизатор.

При этом жидкую сталь транспортируют из вакуумной камеры или камеры низкого давления в кристаллизатор через погружной стакан, площадь внутреннего поперечного сечения которого составляет более 5%, предпочтительно, более 10% от площади поперечного сечения кристаллизатора; жидкую сталь транспортируют из вакуумной камеры или камеры низкого давления в кристаллизатор через погружной стакан, площадь внутреннего поперечного сечения которого составляет менее 30% от площади поперечного сечения кристаллизатора; в жидкую сталь вводят продувочный газ после ее выпуска из ковша, но до ее поступления в вакуумную камеру или камеру низкого давления; продувочный газ вводят около клапанного средства, имеющегося в канале или сразу же за ним; в жидкую сталь в вакуумной камере или камере низкого давления вводят легирующие элементы; поток жидкой стали, поступающей в вакуумную камеру или в камеру низкого давления, тормозят или отклоняют от ее выпускного отверстия.

Кроме того, упомянутая задача решается в машине для непрерывной разливки тонких слябов с толщиной менее 150 мм, содержащей промежуточное разливочное устройство, имеющее две камеры, одна из которых атмосферная, а другая - вакуумная или низкого давления, соединенные посредством канала, продувочное устройство для ввода в жидкую сталь газа после ее поступления в атмосферную камеру, но перед подачей ее в вакуумную камеру или камеру низкого давления и кристаллизатор, за счет того, что канал выполнен с возможностью гидравлического соединения двух камер и имеет клапанное средство для регулирования потока жидкой стали, а продувочное средство установлено в зоне клапанного средства или около него.

Является целесообразным, что клапанное средство содержит седло и регулирующий шток, взаимодействующий с ним, при этом в регулирующем штоке выполнено центральное сквозное отверстие, оканчивающееся в продувочном устройстве, которое выполнено в виде пористого блока для обеспечения ввода продувочного газа; вакуумная камера или камера низкого давления снабжена средством для торможения или отклонения потока стали, поступающей в вакуумную камеру; средство для отклонения потока стали, поступающей в вакуумную камеру или камеру низкого давления выполнено в виде перегородки, расположенной между входным отверстием, через которое жидкая сталь ее покидает; вакуумная камера или камера низкого давления снабжена погружным стаканом, площадь поперечного сечения которого составляет не менее 5%, предпочтительно, не менее 10% от площади поперечного сечения кристаллизатора; вакуумная камера или камера низкого давления снабжена погружным стаканом, площадь поперечного сечения которого составляет менее 30% от площади поперечного сечения кристаллизатора; поперечное сечение выпускного стакана согласовано с поперечным сечением кристаллизатора.

Кроме того, указанная задача решается в устройстве для изготовления стальной полосы, содержащем машину для непрерывной разливки стали, выполненную с вышеизложенными признаками, гомогенизационную печь для выравнивания температуры, прокатный стан для прокатки стали в аустенитной области и дополнительно содержит необязательный прокатный стан для прокатки стали в ферритной области, необязательное охлаждающее средство для охлаждения стали от температуры аустенитной области до температуры ферритной области, необязательное охлаждающее средство для охлаждения стали после прокатки в ферритной области, необязательное намоточное устройство для сматывания полосы.

Изобретение особенно пригодно для использования в способах, описанных среди других в патентах ЕР-A-0306076, ЕР-A-0329220, ЕР-A-0370575, ЕР-A-0504-999, ЕР-A-0541574, NL - 1000693, NL - 1000694 и NL - 1000696, содержание которых приведено в настоящем описании для справки.

Известна разливка стали в тонкие слябы с толщиной менее 150 мм, предпочтительно, менее 100 мм, для сокращения количества последующих технологических операций. До настоящего времени, качество, достигаемое при литье тонких слябов, остается низким. В частности, стали, подверженные старению, обладают от умеренной до слабой формуемостью, и имеют включения. Эти и другие проблемы описаны в публикации New Steel, May 1994, page 22.

Изобретение ломает глубоко укоренившееся предубеждение о том, что высококачественную тонколитую сталь нельзя изготавливать экономично. Преимущества способа дополнительно тщательно разработаны в деталях и пояснены ниже.

При литье тонких слябов с толщиной менее 150 мм, предпочтительно, с толщиной от 40 до 100 мм, с использованием атмосферного промежуточного разливочного устройства скорость потока стали через разливочный стакан, промежуточного разливочного устройства вследствие высокой скорости разливки, порядка 6 м/мин, также является высокой. Отношение этих двух скоростей порядка 1: 100 не является чрезмерно высоким. Высокая скорость на входе в кристаллизатор в известном способе вызывает турбулентность, вследствие которой расплав стали ускоряется вдоль узких боковых стенок кристаллизатора. Это обуславливает возникновение более высокого мениска у узких боковых стенок кристаллизатора, чем мениск в середине. Мениск покрыт слоем расплава литейного порошка. Ускоряющийся расплав стали обуславливает течение литейного порошка в направлении самой нижней точки, т.е. вблизи средней части кристаллизатора, в результате этого воздействие литейного порошка на передачу тепла от тонкого сляба к окружающей среде и к охлажденным стенкам кристаллизатора не адекватно воздействию литейного порошка на передачу тепла от тонкого сляба к периферии кристаллизатора.

Это приводит к повышенному росту оксидов на участках тонкого сляба, имеющих более высокую, чем необходимо, температуру, и к повышенному сопротивлению деформации на участках тонкого сляба, имеющих более низкую температуру. В тонких слябах затем обнаруживаются поверхностные дефекты и изменения формы, которые не могут быть возмещены в процессе последующей обработки тонкого сляба, в особенности, в случае непрерывного или полунепрерывного процесса, вследствие чего тонкий стальной сляб прокатывается без использования тепла отливки.

Эффекты ускорения, а также асимметрии в большей степени имеют место в промежуточном разливочном устройстве для разливки тонких слябов. В способе согласно изобретению можно лучше контролировать любую возникающую турбулентность, и асимметрия и нестабильность течения в изложнице больше не имеет места. Следовательно, можно осуществлять более качественный контроль формы и качества отливки тонкого сляба и изготавливаемой из него полосы.

Из конструктивных соображений иногда желательно сконструировать кристаллизатор изогнутой формы, граничащей с радиусом кривизны ролика рольганга машины для непрерывной разливки тонкого сляба. В случае применения такой машины в способе и устройстве настоящего изобретения можно использовать погружной стакан, изогнутый для согласования с изогнутой формой кристаллизатора.

Погружной впускной стакан, используемый в сочетании с промежуточным разливочным устройством, более не связан со строгими ограничениями в форме и в размерах. И входное отверстие, и выпускное отверстие разливочного стакана могут иметь любую желательную форму, которая больше подходит для их назначения. Также обеспечивается большая свобода в выборе формы и размеров внутреннего поперечного сечения корпуса погружного стакана, например, его части, проходящей между двумя отверстиями.

Как описано, импульс вытекающего потока расплава стали из обычных погружных стаканов вызывает углубление в мениске. Для снижения величины углубления предпочтительный вариант способа в соответствии с настоящим изобретением отличается тем, что жидкая сталь транспортируется из второй камеры в кристаллизатор через погружной стакан, площадь поперечного сечения которого составляет более 5%, предпочтительнее, более 10% от площади поперечного сечения кристаллизатора.

В случае разливки тонких слябов с толщиной менее 150 мм обычная скорость разливки, т.е. скорость, с которой сляб покидает кристаллизатор, составляет приблизительно 6 м/мин. В соответствии с этим вариантом изобретения скорость расплава стали на выходе из погружного стакана составляет менее 100 м/мин. Большая свобода в выборе размеров погружного стакана также обеспечивает возможность выполнения выходного отверстия погружного стакана с площадью поперечного сечения, составляющей более 10% от площади поперечного сечения кристаллизатора и, следовательно, возможность дальнейшего уменьшения импульса потока. Установлено, что можно достичь фактически плоского мениска.

Очень важным преимуществом возможности выбора широкого диапазона размеров входного отверстия и выходного отверстия погружного стакана является возможность увеличения скорости разливки тонких слябов посредством машины для непрерывной разливки тонких слябов и, следовательно, увеличения пропускной способности. Выпускное отверстие, а также корпус могут быть выполнены меньшего размера при сохранении в то же время формы, согласующейся с формой используемого кристаллизатора с тем, чтобы очертание выпускного отверстия и, возможно, корпуса повторяло очертания кристаллизатора, формы затем согласуются.

При увеличении поперечного сечения выходного отверстия впускного стакана уменьшается импульс потока и, следовательно, уменьшается скорость потока стали вблизи мениска. Скорость потока затем может стать настолько низкой, что к текущей стали поступает недостаточное количество тепла для поддержания мениска в расплавленном состоянии. Поэтому является предпочтительным, чтобы жидкая сталь транспортировалась из второй камеры в кристаллизатор через погружной стакан с площадью внутреннего поперечного сечения, составляющей менее 30% от площади поперечного сечения-кристаллизатора. В этом варианте настоящего изобретения этот эффект затвердевания мениска не наблюдается.

Кроме того, на течение стали может быть оказано воздействие посредством другого варианта способа, согласно изобретению, который отличается тем, что поток стали, поступающий во вторую камеру, тормозится или отклоняется от выходного отверстия второй камеры.

Одним из способов торможения потока является электромагнитное воздействие на поток во второй камере посредством электромагнитного тормоза. Электромагнитный тормоз может использоваться для оказания локального воздействия на скорость потока расплава стали.

Также можно использовать электромагнитный тормоз для оказания воздействия на течение в кристаллизаторе. В этом варианте электромагнитный тормоз обеспечивает большую свободу в выборе размеров стакана и возможность регулирования потока.

Чувствительность стали к старению обусловливается несвязанным углеродом или азотом. Известным способом связывания этих элементов является добавление титана к расплаву стали для образования нитридов титана, и при достаточном добавлении титана также происходит образование карбидов титана. Кроме того, карбиды титана, особенно, в сочетании с вакуумным обезуглероживанием оказывают благоприятное воздействие на формуемость стальной полосы, изготовленной из стального сляба. Технологически и экономически сталь, содержащая титан, является более высококачественным сортом стали с широким диапазоном применений.

Недостатком стали, содержащей титан, является то, что она особенно чувствительна к включениям и к возможному закупориванию погружного стакана. Это явление является даже более сильным при разливке тонких слябов, вследствие чего используются погружные стаканы с узкими каналами. Поэтому сталь, содержащую титан, нельзя непрерывно разливать в тонкие слябы при любом практическом масштабе. Как будет показано далее, изобретение обеспечивает возможность значительного снижения количества включений в стали, содержащей титан, а также возможность разливки такой стали без какого-либо риска закупоривания погружного стакана. Следовательно, изобретение открывает путь для изготовления технологически и экономически высококачественной стали с более высоким выходом при более низких затратах.

Проблемой известного способа непрерывной разливки стали, в частности, разливки тонких стальных слябов является возможность закупоривания погружного стакана. Это явление имеет место особенно в стали, содержащей титан, или другой свободной от междуузлий стали.

Сталь для непрерывной разливки является так называемой спокойной, т.е. раскисленной сталью, в которой кислород соединяется с алюминием, подаваемым для раскисления, с образованием окиси алюминия. Часть окиси алюминия отделяется и поступает в шлаковый слой, плавающий на поверхности расплава стали, а другая часть остается в расплаве стали. Поскольку включения в конечном стальном продукте являются нежелательными, сталь промывается аргоном в качестве очищающего газа. Аргон подается известным способом в сталь у входного отверстия погружного впускного стакана. Поднимаясь в кристаллизатор, аргон вытесняет окись алюминия из расплава стали. Случается, что частицы окиси алюминия соприкасаются с внутренней стенкой погружного стакана и оседают на ней. Вследствие взаимного сродства частицы окиси алюминия образуют отложения и в конечном счете вызывают закупорку погружного стакана. Невозможно предугадать, когда произойдет закупорка погружного стакана, поскольку это зависит от случая. В устройстве, согласно настоящему изобретению, можно выбрать погружной стакан с большим поперечным сечением, чем в известном погружном стакане. Погружной стакан с большим поперечным сечением менее подвержен закупорке. Скорости потоков в погружном стакане также ниже, поскольку любой рост отложений имеет меньший неблагоприятный эффект. Настоящее изобретение предлагает решение проблемы закупорки. Эти приобретенные преимущества особенно важны в случае способа разливки тонких слябов, поскольку в нем вследствие ограниченного пространства в кристаллизаторе, должен использоваться стакан с малым размером в одном направлении. Погружной стакан, используемый в способе согласно настоящему изобретению, может иметь большую площадь поперечного сечения и, следовательно, не подвержен закупорке.

Известная технология промывки расплава стали очищающим газом, например, аргоном, вводимым вблизи входного отверстия погружного стакана для вытеснения окиси алюминия, менее эффективна при известной разливке тонких слябов, поскольку пузырьки аргона занимают слишком маленькое пространство в кристаллизаторе для того, чтобы быстро подниматься. Затем происходит образование больших пузырьков аргона, оказывающих деформирующее воздействие на мениск. Эти проблемы могут быть исключены посредством варианта настоящего изобретения, отличающегося тем, что очищающий газ вводят в жидкую сталь после того, как она покидает ковш, и прежде, чем она поступит во вторую камеру. Дополнительным преимуществом является то, что в отливке тонкого сляба остается очень мало или совсем не остается пузырьков аргона или включений. Еще одно преимущество может быть достигнуто посредством способа, согласно настоящему изобретению, отличающегося тем, что канал содержит клапанное средство, и очищающий газ вводится у или сразу же за клапанным средством.

Это обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что вследствие высокой скорости стали и последующего снижения давления образуется большее количество пузырьков аргона, которые, поднимаясь, уносят с собой включения. Этот способ введения аргона также применим для разливки толстых слябов, обеспечивая преимущество, заключающееся в том, что аргон обеспечивает лучший выход, пока количество включений аргоновых пузырьков и других включений в отливке сляба невелико.

Способ согласно изобретению обеспечивает возможность выбора погружного - стакана с большим поперечным сечением, чем известные погружные стаканы, так что описанный выше эффект закупорки более не имеет место или, по крайней мере, значительно снижен. Способ согласно изобретению открывает путь к разливке чистой невосприимчивой к старению стали в машине непрерывной разливки тонких слябов.

В случае необходимости добавки к стали легирующих элементов предпочтительно вводить эти легирующие элементы в сталь после того, как сталь покидает первую камеру. Поскольку за первой камерой пространство, по существу, свободно от кислорода или других химически активных газов, выход легирующих элементов является высоким. Кроме того, вследствие равномерного течения во второй камере, легирующие элементы распределяются равномерно и не осаждаются. Для обеспечения хорошего смешивания легирующих элементов со сталью предпочтительно вводить легирующие элементы вблизи или в канал между двумя камерами, предпочтительнее, вблизи или у клапанного средства в случае его присутствия.

Особое преимущество, особенно с точки зрения выхода материала, простоты оборудования и энергопотребления, может быть получено посредством способа, который в соответствии с настоящим изобретением отличается тем, что температуру отливки тонкого сляба выравнивают в процессе его изготовления, используя тепло отливки, и обжимают в аустенитной области. Дополнительное преимущество может быть достигнуто посредством способа, который, согласно изобретению, отличается тем, что сляб может быть прокатан в ферритной области выше 250^oC, вне зависимости от того, будет или не будет осуществлено последующее обжатие в аустенитной области до тех пор, пока при изготовлении используется тепло отливки. Посредством этого способа изготавливают стальную полосу со свойствами холоднокатанной полосы, пока сохраняются вышеописанные преимущества.

Изобретение также воплощено в машине для непрерывной разливки тонких слябов с толщиной менее 150 мм.

Изобретение, воплощенное в устройстве, особенно пригодно для использования в сочетании с устройством непрерывного или полунепрерывного действия или со способом, описанными в патентах ЕР-A-0306076, ЕР-A-0329220, ЕР-A-0370575, ЕР-A-0504999, ЕР-A-0541574, NL - 1000693, NL -1000694 и NL-1000696, содержание которых, как полагают, введено в настоящее описание посредством этой справки.

Проблемой известного устройства является то, что оно не очень подходит для изготовления высококачественной формуемой толстолистовой стали или полосы. Задачей настоящего изобретения является создание машины для непрерывной разливки, устраняющей проблемы, связанные с известным устройством, при изготовлении формуемой толстолистовой стали или полосы более высокого качества.

Эта задача решается путем создания машины для непрерывной разливки, которая согласно изобретению, отличается тем, что вакуумное промежуточное разливочное устройство имеет первую атмосферную камеру и вторую камеру, вакуумную или низкого давления, гидравлически сообщенную с первой камерой, и продувочное средство для введения очищающего газа в жидкую сталь после того, как она поступила в первую камеру, но прежде, чем она поступает во вторую камеру.

Вакуумное промежуточное разливочное устройство обеспечивает возможность достижения низкой скорости на входе в кристаллизатор, поскольку площадь поперечного сечения впускного стакана может быть выбрана большой.

Дополнительное смягчение проблемы включений и поверхностных дефектов также обеспечивает вариант настоящего изобретения, отличающийся тем, что средство продувки выполнено с возможностью транспортирования промывного газа в расплав стали прежде, чем расплав стали поступает во вторую камеру. Это дает преимущество, заключающееся в том, что промывный газ, например, аргон, уносящий с собой окись алюминия, может отделяться в вакуумном промежуточном разливочном устройстве, в котором сталь достаточно долго остается при достаточно высокой температуре и, в результате этого получают очищенную, свободную от включений сталь или сталь с низким содержанием включений.

Дальнейшее улучшение эффекта вытеснения аргоном достигается в варианте настоящего изобретения, отличающегося тем, что канал между первой и второй камерами для гидравлического сообщения этих камер друг с другом снабжен клапанным средством для регулирования потока жидкой стали, и тем, что продувочное средство действует в окрестности или у клапанного средства. Прохождение через впускное устройство создает снижение давления, в результате чего обеспечивается возможность образования намного большего количества аргоновых пузырьков. Частицы окиси алюминия, уносимые вместе с аргоновыми пузырьками, возвращаются в шлаковый слой, плавающий на поверхности стальной ванны в вакуумном промежуточном разливочном устройстве. Это обеспечивает улучшенное выталкивание включений или газовых пузырьков.

Простой и эффективный вариант для введения очищающего газа отличается тем, что клапанное средство содержит седло и регулирующий шток, взаимодействующий с седлом, при этом в регулирующем штоке выполнено центральное отверстие, оканчивающееся в продувочном блоке, выполненном пористым для обеспечения продувки газа.

Очищающее воздействие очищающего газа может быть усилено, поскольку более низкое давление вблизи клапанного средства ведет к образованию большего количества пузырьков и, следовательно, к более высокому очищающему воздействию.

Для предотвращения нежелательных завихрений или турбулентностей в кристаллизаторе неотступно следят за равномерностью потока в разливочном стакане.

Для достижения этой цели предпочтительный вариант машины для непрерывной разливки, согласно изобретению, отличается тем, что вторая камера имеет средство для торможения или отклонения потока стали, поступающего во вторую камеру.

Простой и пассивный вариант, не требующий внешнего регулирования, отличается тем, что средство для отклонения потока содержит перегородку, расположенную между входным отверстием, через которое сталь поступает во вторую камеру, и выходным отверстием, через которое жидкая сталь покидает вторую камеру.

Стабильно хорошая форма мениска в кристаллизаторе может быть обеспечена посредством варианта настоящего изобретения, отличающегося тем, что вторая камера имеет стакан с площадью поперечного сечения, составляющей не менее 5%, предпочтительнее, не менее 10% от площади поперечного сечения кристаллизатора.

Для предотвращения слишком сильного охлаждения или даже замораживания мениска дополнительный вариант отличается тем, что вторая камера имеет погружной стакан с площадью поперечного сечения, составляющей не менее 30% от площади поперечного сечения кристаллизатора.

Улучшение распределения жидкой стали, текущей через погружной стакан в кристаллизатор, может быть достигнуто посредством варианта, отличающегося тем, что поперечное сечение погружного стакана согласуется с поперечным сечением, кристаллизатора.

Преимущества, описанные в настоящем описании в отношении конкретных вариантов способа, согласно настоящему изобретению, в равной степени относятся к различным вариантам устройства, согласно изобретению, включающим средства для осуществления этих вариантов способа, и наоборот. Для специалистов также будет очевидным, что сущность представленных пунктов 4-12 и 15 формулы изобретения в равной степени применима к обычной разливке с теми же самыми преимуществами, которые описаны в отношении разливки тонких слябов.

Изобретение также воплощено в устройстве для изготовления стальной полосы, содержащем печь для выравнивания температуры (гомогенизационную печь), прокатный стан для прокатки в аустенитной области стали, необязательный прокатный стан для прокатки в ферритной области, необязательное охлаждающее средство для охлаждения стали от аустенитной области до ферритной области, необязательное охлаждающее средство для охлаждения стали после прокатки в ферритной области, необязательное намоточное устройство для намотки полосы и машину непрерывной разливки, согласно любому из пунктов 8 - 15.

Эксперту также ясно, что несмотря на то, что устройство и способ настоящего изобретения описаны применительно к стали, они также могут с выгодой использоваться для разливки других металлов. Следовательно, изобретение не ограничивается его использованием для разливки стали.

Далее изобретение описывается более подробно со ссылкой на чертежи, не ограничивающие примеров вариантов:
фиг. 1 является схематическим изображением устройства непрерывного или полунепрерывного действия, использующего настоящее изобретение для изготовления стальной полосы со свойствами холоднокатанной полосы;
фиг. 2 является схематическим изображением поперечного сечения вакуумного промежуточного разливочного устройства и окружающих установку частей машины для непрерывной разливки.

На фиг. 1 ковш 41 привозит расплав стали из сталеплавильного агрегата к машине 42 для непрерывной разливки для разливки тонких слябов. Расплав стали течет через погружной разливочный стакан 43 в вакуумное промежуточное разливочное устройство, имеющее первую камеру 44. Из первой камеры сталь течет через соединительную трубу или канал 45 во вторую вакуумную камеру 46. Расплав стали поступает через погружной стакан 47 в кристаллизатор 48. Сталь, по меньшей мере, частично затвердевшая, выходит из кристаллизатора 48 у дна в форме тонкого сляба 50 с толщиной менее 150 мм, предпочтительнее, с толщиной от 40 до 100 мм.

На рольганге тонкий сляб 50 поворачивается из вертикального положения в горизонтальное положение и при необходимости немного обжимается по толщине. После удаления окалины посредством окалиноломателя 51 тонкая полоса 50 поступает в клеть 52 прокатного стана. Тонкий сляб обжимается по толщине до его конечной толщины порядка 20 мм.

Для обрезки головной и хвостовой частей тонкого сляба, обжатого по толщине до полосы 55 используются ножницы 53, или полоса 55 может быть разрезана на отрезки необходимой длины. Затем полоса 55 проходит через печь для выравнивания температуры (гомогенизационную печь) для выравнивания и любого повышения температуры. Позиции клети прокатного стана и гомогенизационной печи относительно друг друга могут быть взаимозаменяемыми. При необходимости дальнейшего выравнивания температуры для обеспечения возможности выбора скорости прокатки полоса 55 временно помещается в печь 57 для отжига полосы в рулонах, выполненную таким образом, чтобы одна моталка 58 могла сматываться в то время, когда другая моталка 59 может разматываться. Вновь образовавшаяся окалина удаляется в окалиноломателе 61, и размотанная полоса 60 прокатывается в прокатном стане 62. По выходе из прокатного стана 62 полоса 63 имеет толщину, например, 2 мм. В охлаждающем устройстве 64 полоса 63 охлаждается от температуры аустенитной области, в которой до этого обрабатывалась полоса, до температуры ферритной области. В прокатном стане полоса прокатывается до конечной толщины от 0,5 до 1,5 мм и затем сматывается в рулон 66. Полоса, прокатанная в ферритной области, имеет свойства холоднокатанной полосы и изготавливается в непрерывном или полунепрерывном процессе, начиная с расплава стали. Использование вакуумного промежуточного разливочного устройства обеспечивает возможность получения полосы с лучшими свойствами, чем это было возможно до настоящего времени, особенно, в отношении качества поверхности и отсутствия включений в низкоуглеродистой стали.

На фиг. 2 верх второй камеры 1 вакуумного промежуточного разливочного устройства имеет крышку 2, газоплотно закрепленную к корпусу резервуара 3 второй камеры. Резервуар 3 соединен с первой атмосферной камерой 7 посредством соединительной трубы 6 или канала. Соединительная труба открывается в первую камеру 7 через чашу 8. В чашу без зазора входит регулирующий шток 9, в котором выполнено центральное сквозное отверстие 10, оканчивающееся в продувочной пробке 11 в дне регулирующего штока. Продувочная пробка 11 имеет форму, согласующуюся с формой чаши 8, и вместе с ней образует регулирующее устройство или клапан для введения регулируемого количества расплава стали 12 из первой камеры 7 в резервуар 3. Над накопительным резервуаром 7 подвешен ковш 13 (показан частично), в дне которого размещен погружной стакан 15, который может закрываться посредством скользящего затвора 14. Через крышку 2 проходит труба 16, соединенная с вакуумным насосом 17. Через крышку 2 также проходит газовый трубопровод 18, соединенный посредством регулирующего клапана 19 с источником очищающего газа 20. В дне резервуара 3 размещен погружной стакан 21 с входным отверстием 22, соединенным с полостью резервуара 3, и выходным отверстием 23. Погружной сталеразливочный стакан 21 проходит в кристаллизатор 24. Вокруг кристаллизатора расположен электромагнитный тормоз 25. Сталь из ковша 13 течет через открытый скользящий затвор 14 и через погружной стакан 15 в первую камеру 7. На поверхности расплава стали 12 в первой камере 7 находится слой шлака 27, химически и термически защищающий сталь от воздействия окружающей атмосферы. Сталь течет, проходя через регулирующее устройство, образованное чашей 8 и регулирующим штоком 9, и через соединительную трубу 6 во вторую камеру 1, при этом ее количество регулируется посредством вертикальной позиции регулирующего штока 9. Положение регулирующего штока и, следовательно, количество вводимой стали может контролироваться или регулироваться на основе измерений уровня расплав стали в кристаллизаторе 24. Уровень измеряют посредством датчика 35, соединенного со входом измерительного и/или регулирующего прибора 36. Выход измерительного и/или регулирующего прибора 36 соединен (подробно не показано) с приводным устройством 43, которое может управлять прибором и, следовательно, может воздействовать на положение регулирующего штока. Преимущество такого устройства заключается в том, что уровень расплава стали может хорошо контролироваться и не нарушается или только слегка нарушается газом, например, очищающим газообразным аргоном, выпускаемым в пространство 29 над стальной ванной в вакуумном промежуточном разливочном устройстве. Газообразный аргон транспортируется к продувочной пробке 11 через отверстие 10 из накопительного резервуара (не показан). Газообразный аргон проходит через продувочную пробку и поглощается, и уносится вместе с расплавом стали, пропускаемым регулирующим штоком 9. Газообразный аргон поднимается из расплава 28 стали во второй камере 1 и выходит в пространство 29 над расплавом стали, откуда он отсасывается вакуумным насосом 17. За счет регулирования регулирующего клапана 19 из устройства 20 для подачи газа в пространство 29 подается заданное количество газа для создания и поддержания в пространстве 29 необходимого давления газа. Во второй камере размещена стенка 30 для отделения расплава стали, текущего через соединительную трубу 6, от стали, находящейся в покое в другой части второй камеры. Стенка 30 также обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что аргон, проходящий вдоль нее, образует множество маленьких газовых пузырьков. Газовые пузырьки могут быстро подниматься, и поток, принуждаемый стенкой течь вверх, несет их вдоль поверхности расплава стали во второй камере, где, унося с собой примеси, они абсорбируются шлаковым слоем.

Давление газа в пространстве 25 может использоваться для регулирования количества стали, текущей через впускное отверстие 22 и выходное отверстие 23 погружного стакана 21 в кристаллизатор 24. На поверхности расплава 31 стали находится литейный порошок 37. Для воздействия на поведение расплава стали, в частности, на ее течение, может использоваться электромагнитный тормоз 25. Сталь с частично затвердевшей коркой 32 покидает кристаллизатор в виде сляба 33.

Изобретение относится к способам и устройствам для изготовления стальной полосы. Согласно изобретению жидкую сталь из ковша выпускают в промежуточное разливочное устройство (ПРУ). ПРУ имеет атмосферную камеру (АК) и вакуумную камеру (ВК). Сначала жидкую сталь подают в АК и затем через ВК - в кристаллизатор (К). В К формируют тонкий сляб толщиной менее 150 мм. Вытягивают его. Выравнивают его температуру в гомогенизационной печи. Прокатывают его в аустенитной области, получая полупродукт. Прокатывают в аустенитной области в полосу. Охлаждают до температуры ферритного превращения. Прокатывают в полосу в этой области. Техническим результатом является получение высококачественной стальной полосы. 3 с. и 13 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Способ изготовления стальной полосы, включающий выпуск из ковша в промежуточное разливочное устройство жидкой стали и последующую ее подачу через выпускное отверстие в кристаллизатор машины непрерывной разливки стали, формирование в кристаллизаторе тонкого сляба толщиной менее 150 мм из жидкой стали, вытягивание сляба, выравнивание температуры сляба в гомогенизационной печи, его прокатку в аустенитной области, используя тепло отливки, с получением полупродукта и его прокатку в полосу в аустенитной области, или, в случае необходимости, охлаждение его до температуры, при которой происходит превращение в ферритной области большей части стали, и прокатку полупродукта в полосу в этой области, отличающийся тем, что промежуточное разливочное устройство имеет атмосферную камеру и гидравлически соединенную с ней посредством канала вакуумную камеру или камеру низкого давления, при этом жидкую сталь подают из ковша сначала в атмосферную камеру, после чего сталь по каналу транспортируют через вакуумную камеру или камеру низкого давления и выполненное в ней выпускное отверстие в кристаллизатор. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что жидкую сталь транспортируют из вакуумной камеры или камеры низкого давления в кристаллизатор через погружной стакан, площадь внутреннего поперечного сечения которого составляет более 5%, предпочтительно, более 10% от площади поперечного сечения кристаллизатора. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что жидкую сталь транспортируют из вакуумной камеры или камеры низкого давления в кристаллизатор через погружной стакан, площадь внутреннего поперечного сечения которого составляет менее 30% от площади поперечного сечения кристаллизатора. 4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что в жидкую сталь вводят продувочный газ после ее выпуска из ковша, но до ее поступления в вакуумную камеру или камеру низкого давления. 5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что продувочный газ вводят около клапанного средства, имеющегося в канале или сразу же за ним. 6. Способ по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что в жидкую сталь в вакуумной камере или камере низкого давления вводят легирующие элементы. 7. Способ по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что поток жидкой стали, поступающей в вакуумную камеру или в камеру низкого давления, тормозят или отклоняют от ее выпускного отверстия. 8. Машина для непрерывной разливки тонких слябов с толщиной менее 150 мм, содержащая промежуточное разливочное устройство, имеющее две камеры, одна из которых атмосферная, а другая вакуумная или низкого давления, соединенные посредством канала, продувочное устройство для ввода в жидкую сталь газа после ее поступления в атмосферную камеру, но перед подачей ее в вакуумную камеру или камеру низкого давления и кристаллизатор, отличающаяся тем, что канал выполнен с возможностью гидравлического соединения двух камер и имеет клапанное средство для регулирования потока жидкой стали, а продувочное средство установлено в зоне клапанного средства или около него. 9. Машина по п.8, отличающаяся тем, что клапанное средство содержит седло и регулирующий шток, взаимодействующий с ним, при этом в регулирующем штоке выполнено центральное сквозное отверстие, оканчивающееся в продувочном устройстве, которое выполнено в виде пористого блока для обеспечения ввода продувочного газа. 10. Машина по п.8 или 9, отличающаяся тем, что вакуумная камера или камера низкого давления снабжена средством для торможения или отклонения потока стали, поступающей в вакуумную камеру. 11. Машина по п.10, отличающаяся тем, что средство для отклонения потока стали, поступающей в вакуумную камеру или камеру низкого давления выполнено в виде перегородки, расположенной между входным отверстием, через которое жидкая сталь ее покидает. 12. Машина по любому из пп.8 - 11, отличающаяся тем, что вакуумная камера или камера низкого давления снабжена погружным стаканом, площадь поперечного сечения которого составляет не менее 5%, предпочтительно, не менее 10% от площади поперечного сечения кристаллизатора. 13. Машина по любому из пп.8 - 12, отличающаяся тем, что вакуумная камера или камера низкого давления снабжена погружным стаканом, площадь поперечного сечения которого составляет менее 30% от площади поперечного сечения кристаллизатора. 14. Машина по п.12 или 13, отличающаяся тем, что поперечное сечение выпускного стакана согласовано с поперечным сечением кристаллизатора. 15. Устройство для изготовления стальной полосы, содержащее машину для непрерывной разливки стали, гомогенизационную печь для выравнивания температуры, прокатный стан для прокатки стали в аустенинтной области, отличающееся тем, что машина для непрерывной разливки стали выполнена согласно любому из пп.8 - 14. 16. Устройство для изготовления стальной полосы по п.15, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит необязательный прокатный стан для прокатки стали в ферритной области, необязательное охлаждающее средство для охлаждения стали от температуры аустенитной области до температуры ферритной области, необязательное охлаждающее средство для охлаждения стали после прокатки в ферритной области, необязательное намоточное устройство для сматывания полосы.