Способ получения слитков кипящей стали Советский патент 1992 года по МПК B22D7/00 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству слитков кипящей стали.

Известен способ получения слитков кипящей стали, включающий разливку металла в изложницы, ввод в жидкий расплав раскислителей и охлаждение головной части слитков, по которому охлаждение осуществляют путем ввода в головную часть слитка пакета из отходов углеродистой стали массой 0,05-0,15% от массы отливаемого слитка.

Недостатком известного способа является низкая интенсивность охлаждения головной части слитка из-за низкой теплоемкости и теплопроводности пакета,

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения слитков кипящей стали, включающий разливку металла в изложницы, ввод алюминия в головную часть слитка и подачу воды на зеркало металла струями под углом 20-50° к зеркалу металла.

Недостатком известного способа является низкая интенсивность охлаждения металла Ёследствие создания паровой прослойки между металлом и слоем воды. Паровая прослойка резко снижает коэффициент теплопередачи, а слой воды препятствует ее свободному удалению, что приводит к снижению эффективной прочности моста металла, возникновению его прорывов.

VI 00

ю

-д

00

Е

повышению химической неоднородности и головной обрези слитка, т. е. ухудшению его качества. Для получения нормального слитка по известной технологии необходим высокий расход воды и повышенная продолжительность охлаждения.

Целью изобретения является снижение продолжительности охлаждения слитка.

Поставленная цель достигается тем, что по способу получения слитков кипящей ста- ли, включающему заливку металла в изложницу; ввод алюминия, подачу воды струями под углом 20-50° к зеркалу металла, после ввода алюминия в головную часть слитка, подачу в оды осуществляют плоскими прямоугольны- ми струями, имеющими на срезе сопла отношение длины к ширине (40...60):1, причем давление охлаждающей воды устанавливают равными 4-6 эти и снижают по ходу охлаждения слитка со скоростью (Ю...15):М, где М- масса слитка (т), (10...15) - эмпирический коэффициент (ат« т/мин).

Причинно-следственная связь между совокупностью отличительных признаков и достигаемым эффектом может быть пред- ставлена в виде следующей схемы. Подача .воды плоскими струями обеспечивает вовлечение в процессе охлаждения всей массы подаваемой воды вследствие практически мгновенного прогрева всего подаваемого слоя воды до температуры кипения. При этом обеспечивается охлаждение слитка как за счет физического охлаждения водой, так и за счет затрат тепла на испарение воды. Плоская струя обеспечивает практи- чески полное испарение воды, причем регламентированное давление воды в начале процесса и постепенное его снижение с регламентированной скоростью позволяет избежать создания на поверхности слитка гетерогенной двухфазной области состоящей из паровой прослойки и воды препятствующей свободному удалению пара с поверхности слитка. Заявляемый способ, таким образом обеспечивает резкое увеличе- ние теплосъема и охлаждаемой поверхности и приводит к сокращению расхода воды и снижению продолжительности охлаждения. При отношении длины струи к ширине (в поперечном сечении) менее 40:1 на по- верхности слитка формируется постоянное возобновляемый слой жидкой воды, что приводит к замедлению теплообмена вследствие снижения скорости испарения.

При отношении длины струи к ширине в поперечном сечении более 60:1 возрастает склонность струи к диспергированию, т. е. вода распыляется с образованием водовоз- душной эмульсии имеющей меньшую теплоемкость чем вода

При начальном давлении охлаждающей воды менее 4 эти снижается скорость истечения воды из сопла, ухудшается ее турбу- лизация, снижается скорость испарения, появляется возможность создания слоя воды на поверхности слитка. При начальном давлении охлаждающей воды более бати омывает поверхность слитка не успевая испариться. При скорости снижения давления менее 10:М (где М - масса слитка) происходит формирование на поверхности слитка слоя воды вследствие опережающей скорости снижения температуры металла. При скорости снижения давления более 15:М, не обеспечивается полная реализация испаряющей способности поверхности жидкого металла, т. е. в каждый текущий момент времени общая масса подаваемой воды меньше, чем возможная масса пара генерируемого теплом поверхности слитка.

Пример. Сталь марки 08 кп выплавляли в 900 т мартеновской печи и разливали на 450 т сталеразливочных ковшей, оборудованных шиберными затворами в слитки массой 8, 12, 14, 19 т. После наполнения тела слитка на его поверхность вводили жидкий алюминий (200 т/т), и устанавливг ли термопару ТПР 30/60, с таким расчетом, чтобы ее рабочий спай находился на 100 мм ниже поверхности металла в изложнице. Предварительными опытами было установлено, что при температуре под поверхностью мениска 400°С мост твердого металла обладает достаточной прочностью для того, чтобы предотвратить прорывы жидкого металла, сохранить герметичность и обеспечить таким образом высокую химическую однородность слитка и низкую головную обрезь. При использовании различных схем охлаждения время достижения требуемой температуры в подповерхностном слое различно. Результаты опытных плавок приведены в таблице. Во всех случаях расход охлаждающей воды составлял з

) а площадь сопл для подачи вом

15

т мин

ды 28 см2.

Анализ полученных результатов показывает, что использование заявляемого способа позволяет резко сохранить время охлаждения слитков, что обеспечивает повышение пропускной способности1 разливочного пролета, снижает расход воды т. е. улучшает санитарно-гигиенические условия труда персонала и приводит1 к некоторому улучшению качества tnmka. -

Необходимым условием обеспечения достижения положительного эффекта является необходимость одновременного соблюдения оптимальной величины всех режимных параметров способа. При выходе хотя бы одного из них за заявляемые пределы положительный эффект существенно снижается.

Формула изобретения Способ получения слитков кипящей стали, включающий заливку расплава в изложницу, ввод на его зеркало алюминия и последующую подачу под углом 20-50° к зеркалу металла струй воды, отличающийся тем, что, с целью повышения химической однородности слитка путем сокращения продолжительности охлаждения слитка, воду подают плоскими струями, имеющими на выходе из сопла в поперечном сечении прямоугольную форму с отношением длины к ширине, равным 40-60, причем подачу воды начинают давлением, равным 4-6 эти, с последующим снижением его в

процессе кристаллизации слитка со скоростью (10-15)/М), где М - масса слитка, т, 10-15 - эмпирический коэффициент ат т/мин.

W2tf7

8

Продолжение таблицы

Продолжение таблицы

Сущность: после заливки расплава в изложницу и ввода на его поверхность алюминия осуществляют подачу воды на зеркало металла под углом 20-50° плоскими прямоугольными струями, имеющими на срезе со- пла отношениедяйнык иаирине(40..,60) 1, причем давление охлаждающей воды устанавливают равным 4-6 эти и снижают по ходу охлаждения слитка со скоростью