СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ КРИСТАЛЛИЗАТОРА Российский патент 2003 года по МПК B22D11/00 B22D11/05 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов в слитки прямоугольной формы слябового сечения.

Наиболее близким по технической сущности является способ эксплуатации кристаллизатора, включающий подачу металла в кристаллизатор прямоугольной формы и вытягивание из него слитка слябового сечения. Перед началом процесса непрерывной разливки узкие рабочие стенки устанавливают наклонно под углом к продольной оси кристаллизатора, которые создают "обратную конусность". Рабочие стенки выполнены из меди, легированной оловом, хромом, кремнием, магнием, никелем, серебром или бериллием (cм. Евтеев Д.П., Колыбалов И.Н. Непрерывное литье стали. - М.: Металлургия, 1984, с.63, 84).

Недостатком известного способа является низкая стойкость кристаллизатора. Это объясняется нерегламентированным наклоном узких рабочих стенок в зависимости от величины средней скорости вытягивания сляба и степени легирования меди рабочих стенок кристаллизатора. В этих условиях происходит интенсивный износ узких рабочих стенок, что приводит к прорывам металла под кристаллизатором.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении стойкости кристаллизатора и производительности процесса непрерывной разливки металлов.

Указанный технический эффект достигают тем, что способ эксплуатации кристаллизатора включает подачу металла в кристаллизатор прямоугольного сечения, имеющего широкие и узкие рабочие стенки, выполненные из меди, легированной оловом, установку узких рабочих стенок под углом к продольной оси кристаллизатора, вытягивание из кристаллизатора слитка слябового сечения.

Разницу расстояния между узкими рабочими стенками на их верхнем и нижнем торцах устанавливают по зависимости:
ΔВ=К•В•L•Sn•C/V_ср,
где ΔВ - разница расстояний между узкими рабочими стенками на их верхнем и нижнем торцах, мм;
В - расстояние между узкими рабочими стенками на их верхнем торце, мм;
L - длина кристаллизатора, мм;
Sn - содержание олова в меди, легированной оловом, мас.%;
С - содержание углерода в разливаемой стали, мас.%;
V_ср - средняя рабочая скорость вытягивания сляба, для которой предназначен кристаллизатор, м/мин;
К - эмпирический коэффициент, характеризующий теплофизические закономерности усадки сляба в кристаллизаторе, равный 0,0001-0,000044 м/(мм•%•%•мин).

Повышение стойкости кристаллизатора будет происходить вследствие установления угла наклона узких рабочих стенок или разницы расстояний между их торцами в соответствии с габаритами рабочей полости кристаллизатора, степени легирования меди рабочих стенок оловом, химсоставом разливаемой стали и величиной средней скорости вытягивания сляба. В этих условиях устраняется интенсивный износ узких рабочих стенок в нижней части кристаллизатора с одной стороны, а с другой стороны устраняется образование зазоров между узкими гранями сляба и узкими рабочими стенками кристаллизатора в его нижней части. Сказанное приводит к устранению прорывов металла под кристаллизатором, что способствует увеличению производительности процесса непрерывной разливки металлов.

Диапазон значений эмпирического коэффициента в пределах 0,0001-0,000044 объясняется теплофизическими закономерностями усадки широких граней сляба в процессе его вытягивания из кристаллизатора. При меньших значениях угол наклона узких рабочих стенок будет недостаточным для обеспечения необходимого контакта с узкими гранями сляба. При больших значениях угол наклона узких рабочих стенок будет излишним, что приведет к интенсивному износу узких рабочих стенок в нижней части кристаллизатора.

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

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

Способ эксплуатации кристаллизатора осуществляют следующим образом.

Пример. В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор подают сталь и вытягивают из него слиток слябового сечения со средней скоростью. Кристаллизатору сообщают возвратно-поступательное движение с частотой 20-80 циклов в минуту с амплитудой 10-20 мм. Содержание меди в рабочих стенках составляет ≤99,9, олова 0,02-0,07 мас. %. Кристаллизатор состоит из широких и узких рабочих стенок, выполненных из меди, легированной оловом.

Перед началом процесса непрерывной разливки узкие рабочие стенки устанавливают наклонно под углом к продольной оси кристаллизатора, которые образуют "обратную конусность". При этом разницу расстояний между узкими рабочими стенками на их верхнем и нижнем торцах устанавливают по зависимости:
ΔВ=К•В•L•Sn•С/V_ср;
где ΔВ - разница расстояний между узкими рабочими стенками на их верхнем и нижнем торцах, мм;
В - расстояние между узкими рабочими стенками на их верхнем торце, мм;
L - длина кристаллизатора, мм;
Sn - содержание олова в меди, легированной оловом, мас.%;
С - содержание углерода в разливаемой стали, мас.%;
V_ср - средняя рабочая скорость вытягивания сляба, для которой предназначен кристаллизатор, м/мин;
К - эмпирический коэффициент, характеризующий теплофизические закономерности усадки сляба в кристаллизаторе, равный 0,0001-0,000044 м/(мм•%•%•мин).

Применение меди, легированной оловом, позволяет повысить уровень теплового разупрочнения (рекристаллизации) рабочих стенок со 150^oС (для чистой меди) до 300-350^oС, что повышает износостойкость рабочих стенок. При этом сохраняется величина теплопроводности рабочих стенок. Устанавливаемый наклон узких рабочих стенок обеспечивает необходимый их контакт с узкими гранями сляба в кристаллизаторе. При этом исключается "зависание" оболочки сляба в кристаллизаторе, а также образование зазоров между узкими гранями сляба и узкими рабочими стенками.

В таблице приведены примеры осуществления способа с различными технологическими параметрами.

В первом примере вследствие большого значения ΔВ происходит ускоренный износ кристаллизатора по узким стенкам и выход его из строя из-за большой величины ΔB или уклона узких рабочих стенок.

В пятом примере вследствие малого значения ΔВ происходят перегрев узких граней отливаемого сляба и прорывы стали под кристаллизатором.

В оптимальных примерах 2-4 вследствие соблюдения технологических параметров настройки угла наклонов узких стенок кристаллизатора в предлагаемых пределах обеспечиваются повышение стойкости кристаллизатора и повышение производительности процесса непрерывной разливки слябов.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов в слитки прямоугольной формы слябового сечения. Технический результат - повышение стойкости кристаллизатора и производительности процесса непрерывной разливки металлов. Способ эксплуатации кристаллизатора включает подачу металла в кристаллизатор прямоугольного сечения, имеющего широкие и узкие рабочие стенки, выполненные из меди, легированной оловом, установку узких рабочих стенок под углом к продольной оси кристаллизатора, вытягивание из кристаллизатора слитка слябового сечения. Разницу расстояния между узкими рабочими стенками на их верхнем и нижнем торцах устанавливают по зависимости ΔВ= К•В•L•Sn•C/V_ср, где ΔВ - разница расстояний между узкими рабочими стенками на их верхнем и нижнем торцах, мм; В - расстояние между узкими рабочими стенками на их верхнем торце, мм; L - длина кристаллизатора, мм; Sn - содержание олова в меди, легированной оловом, мас.%; С - содержание углерода в разливаемой стали, мас.%; V_ср - средняя рабочая скорость вытягивания сляба, для которой предназначен кристаллизатор, м/мин; К - эмпирический коэффициент, характеризующий теплофизические закономерности усадки сляба в кристаллизаторе, равный 0,0001-0,000044 м/(мм•%•%•мин). 1 табл.

Способ эксплуатации кристаллизатора, включающий подачу металла в кристаллизатор прямоугольного сечения, имеющего широкие и узкие рабочие стенки, выполненные из меди, легированной оловом, установку узких рабочих стенок под углом к продольной оси кристаллизатора, вытягивание из кристаллизатора слитка слябового сечения, отличающийся тем, что разницу расстояния между узкими рабочими стенками на их верхнем и нижнем торцах устанавливают по зависимости
ΔВ= К•В•L•Sn•C/V_ср,
где ΔВ - разница расстояний между узкими рабочими стенками на их верхнем и нижнем торцах, мм;
В - расстояние между узкими рабочими стенками на их верхнем торце, мм;
L - длина кристаллизатора, мм;
Sn - содержание олова в меди, легированной оловом, мас. %;
С - содержание углерода в разливаемой стали, мас. %;
V_ср - средняя рабочая скорость вытягивания сляба, для которой предназначен кристаллизатор, м/мин;
К - эмпирический коэффициент, характеризующий теплофизические закономерности усадки сляба в кристаллизаторе, равный 0,0001-0,000044 м/(мм•%•%•мин).