Способ непрерывной разливки металла Советский патент 1992 года по МПК B22D11/124 

Изобретение относится к металлургии, конкретно к охлаждению непрерывнолитых слитков в процессе непрерывной разливки металла.

Известен способ непрерывной разливки заготовки, в котором в процессе непрерывной разливки осуществляется охлаждение поверхности слитка вдоль технологической оси, при котором изменение температуры поверхности в течение 0,015- 0,35 времени полного затвердевания осуществляется по экспоненциальному закону до температуры 920-1050°С, далее в течение 0,35-1,15 времени полного затвердевания до 550-650°С по прямолинейному закону (авт.св. № 923725, МКИВ22011/00).

Недостатком известного способа является неудовлетворительное качество непре- рывнолитых слитков, обусловленное подкорковыми трещинами Это объясняется тем, что не обеспечивается необходимое распределение температурного поля по толщине затвердевшей корочки, в результате чего температура образования горячих трещин находится в слоях затвердевшей корочки заготовки, подверженных деформации с растягивающими напряжениями.

Известен способ непрерывной разливки заготовки, в котором в процессе непрерывной разливки осуществлятся охлаждение поверхности заготовки вдоль технологической оси, при котором изменение температуры с момента выхода из кристаллизатора до температуры 950°С производят таким образом, чтобы скорость охлаждения была 4 град/с (Заявка 57- 130748, Япония. МКИ В 22 11/124, С 21 D 9/00).

Неудовлетворительное качество непрерывнолитых заготовок в известном способе, обусловленное появлением подкорковых трещин в непрерывнолитой заготовке, объясняется тем, что в результате охлаждения поверхности заготовки в процессе непре(Л

С

3

О

о ел

N

рьнжой разливки, температура образования горячих грещин находится в деформированных слоях затвердевшей корочки заготовки.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ непрерывной разливки металла, в котором в процессе непрерывной разливки осуществляется охлаждение поверхности заготовки по экспоненциальному закону до 1300-900°С со скоростью охлаждения 0,01-1 град/с в поверхностном слое заготовки глубиной до 20 мм.

Однако этот способ не обеспечивает получения качественных непрерывнолитых слитков из-за наличия подкорковых трещин, образующихся в результате растягивающих напряжений (выпучивание корочки заготовки между поддерживающими элементами машины под действием ферростатического давления жидкого металла на затвердевшую оболочку заготовки, выпрямление неполностью закристаллизовавшейся заготовки на радиальных и криволинейных МНРС и др.условия) в слоях затвердевшей корочки заготовки с температурой образования горячих трещин, которая в зависимости от химического состава стали колеблется в пределах 1400-1200°С.

Целью изобретения является улучшение качества непрерывнолитой заготовки.

Указанная цель достигается тем, что в кристаллизатор подают жидкий металл, вытягивают из него заготовки с переменной скоростью, поддерживают и направляют в поддерживающей системе, охлаждают поверхность заготовки вдоль технологической оси по экспоненциальному закону от максимального до минимального в конце, причем в нейтральном слое затвердевшей корочки заготовки по всей длине заготовки устанавливают температуру в пределах 1400 - 1200°С и поддерживают постоянной до полного затвердевания заготовки.

Температура 1400-1200°С является температурным интервалом образования горячих трещин и в каждом конкретном слу- чяе зависит от химического состава разливаемой стали.

Установление .температуры образования горячих трещин в пределах 1400- 1200°С и поддержание ее в нейтральном слое затвердевшей корочки заготовки по всей ее длине до полного затвердевания постоянной обеспечивает снижение количества подкорковых трещин за счет отсутствия напряжений в нейтральном слое, которые возникают в корочке затвердевающей заготовки под действием ее выпучивания между поддерживающими элементами

машины от ферростатического давления жидкого металла, а также от выпрямления корочки заготовки на радиальных и криволинейных МНРС. Принципиальное отличие

предлагаемого способа от используемого, в котором охлаждение поверхности слитка осуществляется по экспоненциальному закону от максимума в начале до минимума в конце,заключается в том, что за счет опти0 мизации режима охлаждения в контрольном слое затвердевшей корочки по всей длине заготовки устанавливают температуру в пределах 1400-1200°Си поддерживают постоянной до полного затвердевания заго5 товки. Температура определяется в зависимости от химического состава марки разливаемой стали.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие сов0 падения большинства оптимальных признаков заявляемого способа с известными техническими решениями. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого способа непрерывной разливки ме5 талла на МНРС критерию Существенное отличие.

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

0 П р и м е р 1. На слябовой МНРС криволинейного типа подают жидкую низколегированную (для производства труб 10Г2БТ) сталь в кристаллизатор сечением 250x1650 мм, вытягивают со скоростью 1,0 м/мин.

5 Время полного затвердевания данного сечения заготовки равно 21,5 мин. Заготовка, проходя через поддерживающую систему, выпрямляется. МНРС для охлаждения заготовки оборудована системой вторичного ох0 лаждения, состоящей по длине технологической оси из шести зон (секций) общей длиной 19,66 м и с размерами зон: I - 1.095 м; II - 2,205 м; III - 1,92 м; IV - 2,1 мм: V - 4,62 м; VI - 6.72 м. Поверхность слитка

5 охлаждается по экспоненциальному закону от 3,743 М3/м2-ч в начале ЗВО до 0.138 м3/м 2 ч в конце ЗВО (с распределением удельной плотности орошения по зонам: в начале I - 3,74 м3/м2 ч; в конце I и в начале I I - 3,08

0 м3/м2.ч; в конце II и в начале III2.08 м3/м2 ч; в конце III и в начале IV - 1,49 м3/м2 ч: в конце IV и в начале V - 1,03 м /м2- ч; в конце V и в начале VI - 0,45 м3/м2. ч: в конце VI - 0,14 м3/м2. ч) за счет подачи хладагента 5 воды по зонам с расходами: I - 5,6 м3/ч; II 7.6м3/ч; 111 -4,7 м3/ч; IV3.6 м3/ч, V - 3,5 м3/ч и VI 1,5 м /ч. Использование этого режима охлаждения обеспечивает в нейтральном слое затвердевшей корочки заготовки уста- jiOBKy и поддержание температуры 1260°С

постоянной до полного затвердевания заготовки. Температура 1260°С для данной марки стали является температурной образования горячих трещин, что и обуславливает необходимость на поддержание ее в нейтральном слое корочки заготовки до полного ее затвердевания. Температура 1260°С - (температура образования горячих трещин) в нейтральном слое заготовки благодаря оптимальному режиму охлаждения поддерживается постоянной. Аналогично и для всех остальных участков по длине заготовки, до полного ее затведевания, температура 1260°С - (температура образования горячих трещин для данной марки стали) в нейтральном слое заготовки режимом охлаждения устанавливается и поддержива- ется постоянной. Аналогично и для всех остальных участков по длине заготовки , до полного ее затвердения, температура 1260°С-( температура образования горячих трещин для данной марки стали) в нейтральном слое заготовки режимом охлаждения устанавливается и поддерживается постоянной.

Отклонение от выбранного оптимального режима охлаждения приводит к тому, что температура (в данном примере 1260°С - температура образования горячих трещин) в нейтральном слое, где отсутствуют напряжения, не поддерживается постоянной, что приводит к возникновению и дальнейшему развитию подкорковых трещин.

Пример 2. В отличие от первого примера, скорость разливки равна 0,8 м/мин. Охлаждение в ЗВО МНРС осуществляется пятью зонами с распределением удельной плотности орошения по экспоненциальному закону от 3,58 м /м . ч в начале ЗВО до 0,25 м3/м2. ч в конце пятой зоны (с распределением удельной плотности орошения по зонам ЗВО МНРС: в начале 1-й

1о

зоны - 3,58 м /м ; в конце 1-ой зоны и в

Ч 9

начале 11-й зоны - 2,82 м /м - ч; в конце второй зоны и в начале зоны - 1,70 м /м ч; в конце 1 I 1-й зоны и в начале IV-ой зоны 1,1 м /м ч; в конце IV-ой зоны и в начале V-ой зоны 0.69 м /м . ч; в конце V-ой зоны - 0,25 м /м . ч) За счет подачи хладагента - по зонам ЗВО МНРС с расходами: в l-ой зоне - 5,1 м3/ч: во ll-ой зоне 6,2 м /ч; в 111-й зоне - 3.50 м3/ч: в IV-й зоне - 2,4 м3/ч; в V-й зоне 1,9 м /ч. Данный режим обеспечивает постоянство температуры в нейтральном слое затвердевшей корочки заготовки до полного затвердевания, при этом она равна 1260°С (температура образования горячих трещин). При несоблюдении данного режима, постоянство температуры в нейтральном слое затвердевшей корочки заготовки не будет сохраняться, что повлечет попадания температуры образования горячих трещин в области напряженного состояния корочки заготовки

и к возникновению подкорковых трещин.

П р и м е р 3. Исходные данные аналогично предыдущим примерам за исключением скорости разливки, которая в данном примере равна 0,6 м/мин. Охлаждение при

0 данной скорости разливки в ЗВО МНРС осуществляется тремя зонами по экспоненциальному закону с распределением удельной плотности орошения по длине поверхности непрерывнолитой заготовки в начале пер5 вой зоны - 3,33 м3/м2. ч и в конце третьей зоны 0,69 м /м- ч с распределением удельной плотности орошения по зонам ЗВО МНРС: в начале первой зоны 3,33 м3/м ч; в конце 1-й зоны и в начале 11-й зоны 2,38

3о

0 м /м ч; в конце 11-ой зоны и в начале 111-й зоны - 1,24 ч, в конце И-й зоны 0.69 м3/м2 ч) за счет подачи хладагента - воды по зонам ЗВО МНРС с расходами: в П-ой зоне - 4,3 м /ч; в ll-й зоне - 4,5 м3/ч и в Ш-й

5 зоне - 2,2 м /ч. Данный режим охлаждения является оптимальным, при заданных условиях, для обеспечения постоянства температуры в нейтральном слое до полной кристаллизации непрерывнолитой заготов0 ки (равной 1260°С - температура образования горячих трещин) и обеспечивает получение качественной непрерывнолитой заготовки. Отклонение от оптимального режима охлаждения приведет к непостоянст5 ву температуры в (нейтральном слое, конкретно температуры образования горячих трещин, равной для данной марки стали 1260°С, попадания данной температуры в напряженные области корочки по длине за0 готовки до полного ее затвердевания, что приведет к возникновению и дальнейшему развитию подкорковых трещин.

Таким обрэсом, поддержание температуры в диапазоне 1400-1200°С в нейтраль5 ном слое корочки заготовки, в котором отсутствуют напряжения, постоянной, за счет оптимизации режима вторичного охлаждения, создает условие получения не- прерывнслитой заготовки без трещин, чем

0 и определяется повышение качества металла и эффективность способа.

Формула изобретения Способ непрерывной разливки металла, включающий подачу металла в кристал5 лизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, поддержание и на-, правление слитка в поддерживающей системе и охлаждение поверхности слитка вдоль технологической оси по экспоненциальному закону от максимального -ИА-..--м«

температуры в начале до минимального в ееслое затвердевающей корочки слитка уста- конце, отличающийся тем, что, с цельюнавливают температуру 1400-1200°С и под- улучшения качества слитков за счет оптими-держивают ее постоянной до полного зации режима охлаждения, в нейтральномзатвердевания слитка.

Сущность: подают металл в кристаллизатор, вытягивают из него слиток с переменной скоростью, поддерживают и направляют слиток в поддерживающей системе и охлаждают поверхность слитка вдоль технологической оси по экспоненциальному закону от максимального значения в начале до минимального в ее конце, при этом в нейтральном слое затвердевающей корочки слитка устанавливают температуру 1400- - 1200°С и поддерживают ее постоянной до полного затвердевания слитка. Это позволяет улучшить качество слитков за счет оптимизации режима охлаждения.