СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ СЛИТКОВ Российский патент 2009 года по МПК B22D11/00 B22D11/124 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам непрерывного литья слитков.

Известен способ непрерывной разливки металлов в слитки мелкого квадратного сечения, включающий подачу металла в кристаллизаторы, вытягивание из них слитков с переменной скоростью, охлаждение поверхности слитков водой в зоне вторичного охлаждения с интенсивностью, изменяющейся по экспоненциальному закону от максимального значения под кристаллизатором до минимального в конце зоны затвердевания, и далее на воздухе, изгиб и выпрямление полностью затвердевших слитков, а также резку слитков на мерные длины, отличающийся тем, что с целью улучшения качества слитков и повышения скорости вытягивания, охлаждение слитков непосредственно под кристаллизатором производят с интенсивностью 8,0-12,0 м³/м²·ч на длине участка, равном 0,06-0,14 длины жидкой фазы и с интенсивностью 1,5-2,5 м³/м²·ч в конце зоны охлаждения, усилие изгиба прикладывают при температуре поверхности слитка 1100-1150°С, а усилие вытягивания и выпрямления - при температуре поверхности слитка 900-950°С в одном и том же месте с одновременным обжатием в плоскости выпрямления в пределах 0,5-1,5% [1].

Существенными недостатками данного способа непрерывной разливки металлов являются:

- низкая производительность разливки из-за малого сечения отливаемых непрерывнолитых слитков;

- высокая вероятность образования макродефектов в виде ликвационных полосок в связи с большим усилием изгиба и последующим значительным обжатием в плоскости выпрямления;

- высокая вероятность образования дефектов поверхности в виде различных трещин вследствие охлаждения непрерывнолитых слитков только водой.

Известен также способ непрерывной разливки металла при получении слитков прямоугольного сечения преимущественно толщиной 150-200 мм, включающий изменение скорости разливки, регулировку расхода охладителя вдоль технологической оси, при котором с целью улучшения качества слитков, температуру поверхности слитка изменяют путем регулировки расхода охладителя от 1070-1090°С до 800-850°С на длине зоны орошения 6,0-7,0 м от кристаллизатора при скорости разливки 0,60-0,65 м/мин, при увеличении скорости разливки на каждые 0,1 м/мин допускают повышение температуры слитка в верхней части вторичного охлаждения на 10-12°С путем регулировки расхода охладителя, а длину зоны орошения увеличивают на 0,8-1,5 м, оставляя температуру поверхности слитка в конце зоны орошения прежней [2].

Существенными недостатками данного способа непрерывной разливки металла являются:

- высокая вероятность образования термических напряжений и трещин вследствие режима охлаждения только водой;

- низкая производительность разливки в связи с малым сечением непрерывнолитого слитка.

Известен также выбранный в качестве прототипа способ непрерывного литья слитков, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, поддержание и направление слитка в зоне вторичного охлаждения с помощью роликов и его комбинированное охлаждение сначала водой, распыливаемой форсунками, с изменением оптимальных значений удельных расходов воды вдоль зоны вторичного охлаждения по экспоненциальному закону, а затем - водовоздушной смесью, при котором с целью улучшения качества слитков из трещиночувствительных марок стали и снижения расхода воздуха, слиток охлаждают водовоздушной смесью в течение времени, равного 0,28-0,74 времени полного затвердевания слитка [3].

Существенными недостатками данного способа непрерывного литья слитков являются:

- низкая скорость разливки из-за выбранного режима охлаждения сначала водой, а затем водовоздушной смесью;

- высокая вероятность образования ромбичности слитков и возникновения термических напряжений при выбранном режиме охлаждения.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются: повышение производительности разливки, а также улучшение качества поверхности и макроструктуры отливаемых непрерывнолитых слитков.

Для этого предлагается способ непрерывного литья слитков с использованием кристаллизатора с соотношением сторон 300×(330-360) мм, включающий подачу стали из промежуточного ковша в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, поддержание и направление слитка с помощью роликов в зоне вторичного охлаждения с комбинированным охлаждением водовоздушной смесью и обжатие непрерывнолитого слитка в тянущих клетях по широкой грани на 2-4 мм, при этом температуру стали в промежуточном ковше поддерживают выше температуры ликвидус на 10-30°С, а в кристаллизаторе - на 0-10°С, изменяют скорость вытягивания в зависимости от температуры стали в пределах 0,60-0,80 м/мин; а охлаждение водовоздушной смесью осуществляют позонно с соотношением расхода воды и воздуха в первой зоне (1,90-2,15):120 м³/ч, во второй зоне - (1,15-1,55):180 м³/ч, а в третьей зоне - (0,95-1,10):200 м³/ч при соотношении длин зон охлаждения 350-1000-1300, мм.

Заявляемые пределы подобраны исходя из следующих предпосылок.

Соотношение сторон кристаллизатора 300×(330-360) мм выбрано исходя из обеспечения качественной проработки макроструктуры стали при прокатке непрерывнолитых слитков.

Температуру стали поддерживают выше температуры ликвидус в промежуточном ковше на 10-30°С, в кристаллизаторе на 0-10°С исходя из того, что при повышении температуры выше верхних значений возможно получение брака по макроструктуре непрерывнолитых слитков, а также при значительном превышении температуры возникает вероятность прорыва корочки на выходе из кристаллизатора, а также прогара стенок кристаллизатора. При снижении температуры ниже нижних заявляемых пределов разливку стали осуществить не удается.

Скорость вытягивания изменяют в пределах 0,60-0,80 м/мин исходя из того, что при снижении скорости разливки менее 0,6 м/мин снижается производительность разливки, а при превышении 0,80 м/мин возникает вероятность прорыва на МНЛЗ.

Выбранное комбинированное охлаждение проводимое позонно при соотношении расхода воды и воздуха (м³/ч) соответственно в первой зоне (1,90-2,15):120, во второй зоне (1,15-1,55):180, в третьей зоне (0,95-1,10):200 при соотношении длин зон охлаждения, мм: 350-1000-1300 обеспечивает качественное охлаждение, гарантирующее при высокой скорости разливки высококачественную поверхность и отсутствие ромбичности непрерывнолитых слитков.

Дополнительное обжатие непрерывнолитого слитка в тянущих клетях по широкой грани на 2-4 мм после зоны вторичного охлаждения позволяет улучшить макроструктуру непрерывнолитых слитков. При увеличении обжатия более 4 мм возникали дефекты макроструктуры (ликвационные полоски), а при обжатии менее 2 мм снижается производительность МНЛЗ.

Пример

Заявляемый способ разливки был испытан на 4-х ручьевой радиальной МНЛЗ с переменным сечением кристаллизатора 300×330 мм и 300×360 мм при разливке стали марок ст.3 сп, ст.5 сп, ст.45 в результате чего получены непрерывнолитые слитки сечением 292-295×325-328 мм и 292-295×354-357 мм.

При этом заявляемая скорость разливки на указанных марках стали по технологии изменялась от 0,60 до 0,80 м/мин в зависимости от температуры стали в промежуточном ковше, которая составляла 1525-1560°С, в кристаллизаторе соответственно 1515-1525°С, комбинированное охлаждение проводили позонно с соотношением расхода воды и воздуха в первой зоне (1,90-2,15):120 м³/ч, во второй зоне - (1,15-1,55):180 м³/ч, а в третьей зоне - (0,95-1,10):200 м³/ч при соотношении длин зон охлаждения 350-1000-1300, мм, причем расход воды изменялся в зависимости от скорости разливки в соответствии с таблицей, а после зоны вторичного охлаждения проводили обжатие непрерывнолитого слитка в тянущих клетях по широкой грани на 2-4 мм.

ТаблицаРасходы воды и воздуха на охлаждение непрерывнолитого слитка для сталей марок: ст. 3 сп, ст.5 сп, ст.45Скорость разливки, м/мин1-я зона2-я зона3-я зонаВода, м³/чВоздух, м³/чВода, м³/чВоздух, м³/чВода, м³/чВоздух, м³/ч0,61,901201,151800,952000,72,001201,301801,002000,82,151201,551801,10200

Использование заявляемой технологии позволило снизить количество отбракованных непрерывнолитых заготовок по поверхностным дефектам и поперечные трещины на 0,8%. Дефектов макроструктуры не выявлено. Производительность МНЛЗ увеличена на 10-13%.

Источники информации

1. А.с. 694277, B22D 11/00.

2. А.с. 522896, B22D 11/00.

3. А.с. 1079345, B22D 11/00.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам непрерывного литья стальных слитков с использованием кристаллизатора с соотношением сторон 300×(330-360) мм. Способ включает: подачу стали из промежуточного ковша в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, поддержание и направление слитка с помощью роликов в зоне вторичного охлаждения с комбинированным охлаждением водовоздушной смесью и обжатие непрерывнолитого слитка в тянущих клетях по широкой грани на 2-4 мм. При этом температуру стали в промежуточном ковше поддерживают выше температуры ликвидус на 10-30°С, а в кристаллизаторе - на 0-10°С, изменяют скорость вытягивания в зависимости от температуры стали в пределах 0,60-0,80 м/мин, а охлаждение водовоздушной смесью осуществляют позонно с соотношением расхода воды и воздуха в первой зоне, составляющем (1,90-2,15):120, м³/ч, во второй зоне - (1,15-1,55):180, м³/ч, а в третьей зоне - (0,95-1,10):200, м³/ч при соотношении длин зон охлаждения 350-1000-1300, мм. Изобретение позволяет повысить производительность разливки, а также улучшить качество поверхности и макроструктуры отливаемых непрерывнолитых стальных заготовок. 1 табл.

Способ непрерывного литья стальных слитков с использованием кристаллизатора с соотношением сторон 300×(330-360) мм, включающий подачу стали из промежуточного ковша в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, поддержание и направление слитка с помощью роликов в зоне вторичного охлаждения с комбинированным охлаждением водовоздушной смесью и обжатие непрерывнолитого слитка в тянущих клетях по широкой грани на 2-4 мм, при этом температуру стали в промежуточном ковше поддерживают выше температуры ликвидус на 10-30°С, а в кристаллизаторе - на 0-10°С, изменяют скорость вытягивания в зависимости от температуры стали в пределах 0,60-0,80 м/мин, а охлаждение водовоздушной смесью осуществляют позонно с соотношением расхода воды и воздуха в первой зоне, составляющем (1,90-2,15):120, м³/ч, во второй зоне - (1,15-1,55):180 м³/ч, а в третьей зоне - (0,95-1,10):200 м³/ч при соотношении длин зон охлаждения 350-1000-1300 мм.