Способ обработки слитков кипящей и полуспокойной стали перед прокаткой Советский патент 1990 года по МПК C21D9/70 

Изобретение относится к процессам подготовки слитков перед обработкой их давлением и может быть использова- , но в металлургической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - сокращение времени обработки слитков.

Сокращение времени достигается созданием оптимального температурного режима слитка за весь период времени, от начала стрипперования и до момента

tsD

выдачи из нагревательного колодца. Со- кращение времени позволит уменьшить ,- | расход энергоресурсов и угар металла при нагреве, повысить производительность, а также улучшить стойкость изложниц за счет исключения раннего появления сетки разгара на их внутренней поверхности.

Способ реализуется следующим образом.

Устанавливают периоды выдержки в изложницах, охлаждения на воздухе и

нагрева слитков в нагревательном колодце4 соответственно 20-25, 10-15 и 60-70% времени их полного затвердевания в изложницах. Обеспечивают подъем температуры в колодце со скоростью 1,4-1,8 град/мин до температуры томления 1280-1290 05 при этом подъем температуры начинают через интервал времени от момента посада слитков, . J равный 7-20% времени их полного затвердевания в изложницах.

Выдержка слитков в изложницах должна быть минимально достаточной, чтобы избежать затруднений при их стриппе- ровании. За это время толщина поверхностного слоя закристаллизовавшегося металла должна быть такой, чтобы исключить случаи его разрыва. Поверхностный твердый слой больше минималь- 2 по требуемой толщины обеспечивается более длительной выдержкой слитка в изложнице, что приводит к раннему появлению сетки разгара на внутренней контактирующей с металлом поверхности 1 изложницы, ухудшению поверхности слитка и преждевременному выходу изложниц из строя. Поэтому с целью повышения эксплуатационной стойкости изложниц выдержку слитков в них необходимо мак-д симально сокращать.

На основании анализа закономерностей затвердевания слитков, организационных особенностей, при разливке стали, транспортировке и раздевании слитков, а также результатов опытно- промышленной проверки оптимальная вы- ттзржка слитков в изложнице установлена равной 20-25% времени полного затвердевания слитков в изложнице (вре- мени полного затвердевания).

При выдержке слитков в изложницах менее 20% времени их полного затвердевания, толщина образовавшегося поверхностного твердого слоя является недо- статочной, чтобы противостоять усили- ям, возникающим при снятии изложниц (особенно в случае использования изложниц с разгарами внутренней поверхности) и, в этом случае может произойти прорыв этого слоя или продавлива- ние верхней части слитка штоком стрип- перного крана, вытекание жидкой части, что приведет.к аварийной ситуации.

Время выдержки в изложнице,, превышающее 25% времени полного затвердевания слитка, приведет к ухудшению условий эксплуатации изложниц, раннему появлению сетки разгара и выходу их

Q

5 ,,

5

из строя, а нагрев таких слитков под прокатку в связи с понижением теплосодержания должен осуществляться с максимальной тепловой нагрузкой, что требует повышенного расхода газа. Поэтому оптимальной продолжительностью выдержки слитков в изложницах является интервал, равный 20-25% времени их полного затвердевания. В этом случае время контакта изложницы со слитками минимально необходимое: при снятии изложниц не происходят прорывы корки, повышается стойкость изложниц (снижается их расход на 1 т стали) и нагрев слитков осуществляется при умеренных расходах газа. Например, установлено, что время полного затвердевания слитков кипящей стали массой 8, 14 и 19,1 т равно соответственно 3 ч 20 мин, 4 ч и 5 ч. Следовательно, оптимальное время до начала их стрип- перования находится в пределах 40-50, 48-60 и 60-75 мин соответственно. При этом толщина затвердевшего слоя металла равна 34-38% от половины толщины слитка и средняя по сечению температура 1450-1470°С.

/ Охлаждение слитков на воздухе, т.е. после снятия зложниц до посада в нагревательные колодцы, определяется организационными особенностями при передаче и посаде слитков в колодцы, а также -необходимостью посада их с таким тепловым содержанием, чтобы при последующем нагреве продолжительность их полного затвердевания не превышала бы времени полного затвердевания таких же слитков в изложницах. Продолжительность полного затвердевания слитка в колодце не увеличивается по сравнению с временем его полного затвердевания , если суммарная продолжительность его пребывания в изложнице и на воздухе (время прохождения) равна или больше 30% от времени полного затвердевания. При посадке слитков в нагревательные колодцы время прохождения отдельных слитков (на сталераз- ливочном составе 23-26 слитков) отличается на 20-30 мин. Поэтому в качестве оптимальной продолжительности прохождения слитков от конца разливки до посада в нагревательные колодцы принимается величина 30-40% от времени полного затвердевания. Охлаждение на воздухе ведут в течение 10-15% времени полного затвердевания. Охлаждение слитков на воздухе в течение менее

51

10% времени их полного затвердевания нельзя обеспечить,так как этотомини- мально необходимое время, которое нужно для передачи к нагревательным колодцам и посада в них освобожденных от изложниц слитков при благоприятных организационных условиях (свободный путь, краны и ячейки нагревательных колодцев для посада слитков). Охлаждение слитков на воздухе по времени больше, чем 15% времени их полного затвердевания не экономично, так как происходят потери тепла слитка, кото

тами. Такой режим нагрева не экономичен, так как требует дополнительного расхода газа. Учитывая, что наружные слои слитков прогреваются, преимущественно, за счет внутреннего тепла жидкой сердцевины, то чет необходимости поддерживать в нагревательных колодцах при томлении высокую температуру (по известному способу 1360°С), так

как это может принести к перегреву слитков, интенсивному окислению наружной корочки, ее оплавлению и, как следствие, утонению, а при прокатке

Изобретение относится к процессам подготовки слитков перед обработкой их давлением и может быть использовано в металлургической и других отраслях промышленности. Цель изобретения - сокращение времени обработки слитков. За счет создания оптимального температурного режима слитка за весь период времени от канала стрипперования и до момента выдачи из нагревательного колодца. Сокращение времени позволяет уменьшить расход энергоресурсов и угар металла при нагреве, повысить производительность, а также улучшить стойкость изложниц за счет исключения раннего появления сетки разгара ее футеровки. Для этого устанавливают периоды выдержки в изложницах, охлаждения на воздухе и нагрева слитков в нагревательном колодце соответственно 20 - 25, 10 - 15, 60 - 70% времени их полного затвердевания в изложницах. Обеспечивают подъем температуры в колодце со скоростью 1,4 - 1,8 град/мин до температуры томления 1280 - 1290°С, при этом подъем температуры начинают через интервал времени от момента посада слитков, равный 7 - 20% времени их полного затвердевания в изложницах.

рые надо компенсировать за счет допол-jr таких слитков образованию поверхностнительного сжигания газа в нагревательных колодцах, удлиняется время нагрева слитков под прокатку, появляется возможность оплавления и ухудшения каных дефектов. Максимальная температура в колодцах, равная 1280-1290°С способствует улучшению качества поверхности слитка и проката. Поэтому продолжительность нагрева слитков принимается равной 60-70% от времени полного затвердевания в изложнице при температурах томления 1 280--1 290°С. Например, оптимальное время нагрева 25 слитков массой 8,14 и 19 т составляет соответственно от 2 ч 20 мин до 2 ч 40 мин, от 2 ч 48 мин до 3 ч 12 мин и от 3 ч до 3 ч 30 мин.

20

ных дефектов. Максимальная температура в колодцах, равная 1280-1290°С способствует улучшению качества поверхности слитка и проката. Поэтому продолжительность нагрева слитков принимается равной 60-70% от времен полного затвердевания в изложнице пр температурах томления 1 280--1 290°С. Например, оптимальное время нагрева 25 слитков массой 8,14 и 19 т составля соответственно от 2 ч 20 мин до 2 ч 40 мин, от 2 ч 48 мин до 3 ч 12 мин и от 3 ч до 3 ч 30 мин.

Снижение значений скоростей подъе

чества проката.

Например, оптимальное время прохождения для слитков массой 8, 14 и 19 т соответственно равно от 1 ч до 1 ч 20 мин, от 1 ч 12 мин до 1 ч 36 мин и от 1 ч 30 мин до 2 ч. При этом слитки имеют теплосодержание 302-316 ккал/кг и среднюю температуру 1390-1425°С.

Нагрев слитков в нагревательных колодцах определяется суммарным временемзо ма преследует цель не тормозить за- охлаждения слитков и должен быть по твердевание внутренних жидких сбъе - продолжительности не меньше, чем время их полного затвердевания. К моменту окончания затвердевания внутренних объемов слитка он по температуре уже будет готов к прокатке, так как наруж- V ные его слои греются не только извне, но и изнутри.

Период нагрева слитков в нагревательных колодцах менее 60% времени их полного затвердевания в изложницах недостаточен для достижения требуемых температур конца прокатки (не менее 1050°С), так как в этом случае внут35

мов слитков, а обеспечить оптимально время нагрева слитков под прокатку т.е. не снизить производительность обжимных станов. Поэтому при скоростях 1,4-1,8 С/мин достигается проведение этих режимов как с максимальны использованием исходного теплосодерж ния слитков, которое они имеют по

40 прибытию в отделение нагревательных колодцев, так и обеспечением качественного нагрева слитков за оптимальный промежуток времени с минимальным расходом энергоресурсов и угаром меренняя часть слитков еще не закристаллизовалась, а поверхностные слои будут относительно холодные. При прокатке таких слитков, т.е. с жидкой - сердцевиной, возможны вытекания жидкой

фазы, а на поверхности проката образо 5о ни нагрева слитков перед прокаткой - вание грубых дефектов типа рванин.

При периоде нагрева слитков больше 70% времени полного затвердевания поверхность их при более длительном препроисходит повышенный расход энергоресурсов на нагрев, увеличение угара металла за счет окисления наружной ко рочки слитка, потеря производительнос

бывании в окислительной атмосфере ко- 55 ти колодцев и обшитого стана, ухудлодцев подвергается интенсивному ока- линообразованию и утонению плотной наружной корочки, что приведет к поражению проката поверхностными дефек

ных дефектов. Максимальная температура в колодцах, равная 1280-1290°С способствует улучшению качества поверхности слитка и проката. Поэтому продолжительность нагрева слитков принимается равной 60-70% от времени полного затвердевания в изложнице при температурах томления 1 280--1 290°С. Например, оптимальное время нагрева слитков массой 8,14 и 19 т составляет соответственно от 2 ч 20 мин до 2 ч 40 мин, от 2 ч 48 мин до 3 ч 12 мин и от 3 ч до 3 ч 30 мин.

Снижение значений скоростей подъема преследует цель не тормозить за- твердевание внутренних жидких сбъе -

ма преследует цель не тормозить за- твердевание внутренних жидких сбъе -

мов слитков, а обеспечить оптимальное время нагрева слитков под прокатку т.е. не снизить производительность обжимных станов. Поэтому при скоростях 1,4-1,8 С/мин достигается проведение этих режимов как с максимальным использованием исходного теплосодержания слитков, которое они имеют по

прибытию в отделение нагревательных колодцев, так и обеспечением качественного нагрева слитков за оптимальный промежуток времени с минимальным расходом энергоресурсов и угаром металла по поверхности слитка. В итоге достигается высокое качество металла на прокатных переделах.

При нагреве со скоростями менее 1,4°С/мин в связи с удлинением времени нагрева слитков перед прокаткой -

происходит повышенный расход энергоресурсов на нагрев, увеличение угара металла за счет окисления наружной корочки слитка, потеря производительносшение качества проката. Нагрев со скоростями более 1,8°С/мин требует вести режим форсированно, что может замедлять процесс кристаллизации внутренних, еще жидких объемов слитков, приводить к перегреву поверхности слитков, ее оплавлению, что снизит качество проката. При таком режиме нерационально используются энергоресурсы.

Кроме того, учитывая, что слитки с суммарным временем выдержки в изложницах и охлаждения на воздухе, равным 30-35% времени их полного затвер- девания в изложнице, имеют при посадке теплосодержание 304-308 ккал/кг, то режимом нагрева этот факт должен учитываться. В этой связи нагрев таких слитков в первоначальный момент после посада их в нагревательные колодцы ведут без подачи газа за счет перераспределения тепла внутренних объемов металла в течение 7-20% времени полного затвердевания слитков в изложни- цах.

Нагрев слитков без подачи газа в указанном интервале должен обеспечить максимально полное протекание процесса прогрева наружных слоев слитка за счет перераспределения внутреннего теппа. Выдержка слитков в нагревательных колодцах без подачи газа менее 77 времени их полного затвердева- нтш может оказаться недостаточной, что приведет к удлинению процесса нагрева, так как слиток к моменту выдачи под прокатку может оказаться не полностью затвердевшим.

В случае же выдержки слитков в ко- лодцах без подачи газа более 20% времени их полного затвердевания, наружная поверхность их охладится настолько, XITO потребует как дополнительного расхода газа, так и проведения форси- рованного режима нагрева. В итоге такой нагрев приведет к интенсивному окалинообразованию и ухудшению качества поверхности проката.

Пример . Подают слитки кипящей стали массой 19,1 т в отделение нагревательных колодцев с жидкой сердцевиной. После разливки слитки выдерживают в изложницах в течение 1ч 10 мин, что составляет 23% времени их полного затвердевания. За это время металл успевает закристаллизоваться с поверхности по периметру слитка на глубин -ч/ 160 мм или в этот период в слить е существует только 33,% жидкой фазы. Образовавшийся твердый слой металла указанной толщины обеспечивает снятие изложниц без разрывов корки и

продавливания верха слитка штоком крана.

Охлаждение слитков на воздухе после стрипперования в течение подачи их к нагревательным колодцам до посада длится 36 мин (12% времени полного затвердевания), что вместе гарантирует посад слитков с высоким теплосодержанием ( 306 к -ал/кг) и средней температурой 1410°С. Слитки с таким теплосодержанием помещают в нагревательные колодцы, выдерживают их в них в начальный период без подачи газа в течение 35 мин (12% времени полного затвердевания) и греют в течение 195 мин (65% времени полного затвердевания) до достижения температуры в ячейке 1290°С со скоростью 1, /мин, ч ем обеспечивают более щадящий п отношению к наружной корочке температурный режим нагрева, не приводящий к ее оплавлению.

При использовании слитков кипящей стали в связи с ранним освобождением их от изложниц увеличивается стойкость, а также оборачиваемость составов, что позволяет увеличить количество наливов и снизить расход изложниц на 0,5 кг/т стали. Передача слитков с высоким теплосодержанием в нагревательные колодцы приводит к сокращению времени их нагрева под прокатку на 0,5-1 ч, что дает возможность снизить расход топлива на 25-30%, увеличить производительность нагревательны колодцев на 2,5%.

Существенное уменьшение времени пребывания слитков в нагревательных колодцах при более низких температура (1280-1290&С против 1350-1370°С} применяемых обычно в колодцах) позволяет значительно уменьшить окалинообразова ние на слитках (толщина окалины на предлагаемых слитках составляет 1,5- 3,5 мм, против 5-6 мм на известных слитках). Это обеспечивает улучшение качества металла на прокатных переделах: расходный коэффициент на первом переделе снижается от 1,133 до 1,127, выход экспертных рулонов увеличивается на 10%.

Формула изобретения

Способ обработки слитков кипящей и полуспокойной стали перед прокаткой, включающий выдержку их в изложницах, стрипперование и охлаждение на возду5

хе, посад в нагревательные колодцы и нагрев до температуры томления, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени обработки слитков, энергоресурсов, угара металла и повышения стойкости изложниц, устанавливают периоды выдержки, охлаждения и нагрева слитков соответственно 20- 25, 10-15 и 60-70% времени их полного ц

затвердевания в изложницах, температуру томления в колодце - (1280-1290)С при этом подъем температуры в период нагрева осуществляют со скоростью (1,4-1,8) град/мин, начиная его через интервал времени с момента посада слитков, равный 7-20% времени их полного затвердевания в изложницах.