Способ получения непрерывно-литых заготовок Советский патент 1993 года по МПК B22D11/00 

Предполагаемое изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для непрерывного литья заготовок преимущественно из коррозион- ностойких сталей аустенитного класса.

Известен способ получения непрерыв- нрлитых заготовок нержавеющей стали ферритного класса, позволяющий ликвидировать такой поверхностный дефект холод-, покатанного листа, как волнистость, при этом скорость вытяжки заготовки определяют в зависимости от температуры металла в промежуточном ковше и сечения заготовки, которые взаимосвязаны формулой 0 Э

S , 500

+

где 0 - температура пере- скоро200 2 V грева стали над ликвидусом, °С; V

сть вытяжки заготовки, см/мин; S - поперечное сечение кристаллизатора, см2.

Недостатком этого способа является то, что он не обеспечивает удовлетворительного качества слябов из коррозионностейкой стали аустенитного класса из-за низкой скорости вытягивания заготовки.

Известен способ получения непрерывно-литых заготовок из нержавеющих сталей, включающий подачу металла с перегревом над температурой-ликвидуса из разливочного ковша в промежуточный ковш и из последнего в кристаллизатор и вытягивание из кристаллизатора заготовки с переменной скоростью в зависимости от сечбния заготовки, в котором перегрев металла над температурой ликвидуса задают равным

О

35-45° С, а заготовку сечением 1050.х130 мм вытягивают со скоростью 0,9...1,0 м/мин.

Этот способ характеризуется значительной колебаемостью температуры металла в промежуточном ковше на разных плавках, что при узком интервале скоростей вытягивания определяет неудовлетворительное качество заготовок из-за дефектов типа заворотов и трещин.

Наиболее близким по технической сущ- ности и достигаемому результату является известный способ получения непрерывно- литых заготовок из коррозионностойких сталей аустенитного класса, включающий подачу металла с перегревом над темпера- турой ликвидуса из разливочного ковша в промежуточный ковш и из последнего в кристаллизатор и вытягивание из кристаллизатора заготовки с переменной скоростью в зависимости от сечения заготовки, в кото- ром перегрев металла над температурой ликвидуса в разливочном ковше задают равным .115-125° С, а скорость вытягивания заготовок сечением 200x1200 мм поддерживают равной 0,5...0,6 м/мин.

Недостатком этого способа является низкое качество отлитых заготовок и его нестабильность от плавки к плавке. При регла- ментировании в известном способе температуры металла в разливочном ковше из-за различий в температуре футеровки, в толщине слоя шлака и времени выдержки металла в разливочном ковше металла в промежуточном ковше характеризуется для разных плавок значительным (до 60° С) ко- лебанием температуры, что определяет нестабильное и низкое качество заготовок из-за дефектов типа заворотов на плав ках с пониженной температурой и трещин на плавках с повышенной температурой, -

Целью изобретения является повышение и стабилизация качества заготовок за счет снижения дефектов типа заворотов и трещин,

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения непрерывно-литых заготовок преимущественно из коррозионно- стойких сталей аустенитного класса, включающем подачу металла с перегревом над температурой ликвидуса из разливочно- го ковша в промежуточный ковш и из последнего в кристаллизатор и вытягивание из кристаллизатора заго товки с переменной скоростью в зависимости от сечения затотовки, согласно изобретения, в начале под- ачи металла из разливочного ковша в промежуточный ковш осуществляют измерение температуры металла в разливочном ковше и изменяют скорость вытягивания заготовки V по следующему выражению:

V- К 10

Тск-Тпк) +30 ч 85

Опк Чкр

,м/мин

(1)

где Тек - температура металла в разливочном ковше, °С;

Тпк - требуемая температура металла в промежуточном ковше, °С;

Опк - емкость металла в промежуточном ковше, м ;

Цкр - площадь сечения заготовки, м2;

К - коэффициент, учитывающий особенности теплопотерь жидкой стали на участке разливочный ковш - промежуточный ковш (вид защитного порошка и теплопроводность футеровки в промежуточном ковше и т.д.). К 0,85... 1;

30 и 85 -постоянные величины, соответственно °С и °C/lg мин.

При создании настоящего изобретения исходили из положения необходимости обеспечения стандартной температуры металла в промежуточном ковше в зависимости от сечения заготовки для исключения как заворотов, так и трещин на поверхности слябов плавок серии.

Это достигается, согласно изобретению, за счет измерения температуры металла в разливочном ковше в начале подачи металла из разливочного ковша в промежуточный ковш и изменения скорости вытягивания заготовки по соотношению (1), что позволяет повысить и стабилизировать качество заготовок из коррозионностойких сталей аустенитного класса за счет снижения количества дефектов типа заворотов и трещин. Таким образом, наличие признаков, отличающихся от прототипа для достижения поставленной цели, позволяет сделать вывод о соответствии прёдложен- .ного способа критерию изобретения Новизна.

Согласно изобретения, необходимо измерять температуру металла в разливочном ковше в начале его подачи из разливочного ковша в промежуточный ковш. Это повыша: ет надежность регулирования температуры металла в промежуточном ковше за счет учета потерь температуры металла до начала подачи, что приводит к повышению и стабилизации качества заготдвок.

Скорость вытягивания заготовки на каждой плавке необходимо определять в зависимости от температуры металла в разливочном ковше в начале подачи металла из разливочного ковша по соотношению {1). Это соотношение получено преобразованием экспериментального уравнения линейной зависимости перепада температуры металла между разливочным и промежуточным ковшами от логарифма комплекса ОПК/QKP V с выделением последнего в отдельную часть, последующим потенцирова- нием обеих частей ураеления и его решением относительно искомого V. Размерности величин 30 и 85 в соотношении (1) соответственно °С и °C/lg мин. Комплекс представляет время пребывания металла в промежуточном ковше, определяющее при данных футеровке и шлакообразующей смеси потери тепла и, следовательно, снижение температуры стали в промежуточном ковше.

Определение скорости вытягивания заготовки по указанному соотношению обеспечивает требуемую температуру металла в промежуточном ковше в узких, не более ±10° С, пределах ее значений от плавки к плавке, что определяет высокое, без грубых заворотов и трещин, и однородное, с разницей в зачистке не более ±1,5 мм, качество заготовок разных плавок.

Уравнение зависимости скорости вытягивания заготовки от температуры металла в разливочном ковше учитывает размеры отливаемой заготовки, что позволяет получать суженные пределы требуемой температуры, определяя повышение качества заготовок независимо от их размеров и его стабилизацию от плавки к плавке.

Потери тепла в промежуточном ковше оцениваются исходя из теплопроводности его футеровки и типа шлакообразующей смеси: К Ki К2, где Ki -теплопотери через футеровку ковша (для футеровки шамотным кирпичом Ki равно 0,9; полуглиноземистым - 0,95 и высокоглиноземистым - 1,0); Ка - теплопотери через теплоизолиру- ющую смесь (К2 0,95.., 1 в обратно пропор- циональной зависимости от основности смеси, составляющей 0,5...1,5).

Сущность предложенного способа заключается в том, что требуемую температуру в промежуточном ковше, при отличающихся на разных плавках температурах металла в разливочном ковше, обеспечивают изменением в зависимости от их величины скорости вытягивания заготовки по специальной зависимости.

Дальнейший поиск в науке и технике решений, могущих содержать отличительные от прототипа признаки, показал еледу- ющее,В известном способе получения непрерывно-литых заготовок нержавеющей стали. ферритного класса скорость вытягивания заготовки определяют в зависимости от температуры металла в промежуточном ковше и сечения заготовки, что приводит к повышению качества холоднокатанного листа, Эти признаки совпадают с предложенными отличительными признаками. Однако сле- 5 дует отметить, что в предложенном способе эти признаки.способствуют повышению и стабилизации качества заготовок из корро- зионностойких сталей аустенитного класса. Кроме того они приводят к снижению дефек0 тов заготовки типа заворотов и трещин, то есть приводят к новым свойствам, не присущим известному. Следовательно, эти признаки могут быть отнесены к существенным признакам предложенного способа, а пред5 ложенный способ отвечает критерию изобретения существенные отличия.

Принципиальным отличием предло. женного способа от известных является

возможность обеспечения требуемой тем0 пературы металла в промежуточном ковше на каждой плавке при разных температурах металла в разливочном ковше на плавках за счет регулирования потерь температуры изменения времени пребывания металла в

5 промежуточном ковше.

Для серийной разливки выплавляли в 100-т электропечи сталь марки 12Х18Н10Т. После выпуска из печи сталь в разливочном ковше продували в течение 8 минут ap.ro0 ном. Затем ковш со сталью подавали для

разливки на УН PC. Здесь из разливочного

ковша сталь с перегревом над температурой

ликвидуса подавали в промежуточный ковш

. и из последнего в кристаллизатор и вытяги5 вали из кристаллизатора заготовку с переменной скоростью в зависимости от сечения заготовки.

В начале подачи металла из разливочного ковша в промежуточный ковш осуществ0 ляли измерение температуры металла в разливочном ковше и изменяли скорость вытягивания заготовки на плавке по соотношению (1).

Пример 1. На одноручьевой УНРС

5 разливают первую плавку в серии из пяти одиночных плавок. Объем металла в промежуточном ковше 0,95 м3, размеры заготовки 200 х 1200 мм (площадь сечения 0,24 м2). Футеровка промежуточного ковша выпол0 нена с рабочим слоем из высокоглиноземистого кирпича, теплоизоляционный шлаковый порошок в промежуточном ковше с основностью 0,5 (К 1,0). Для обеспечения удовлетворительного качества заготовок

5 температура стали в промежуточном ковше должна составлять. 1510° С. Согласно температуре металла в разливочном ковше в начале подачи металла из разливочного ковша, равной 1545° С, скорость вытягивания заготовки установили:

V- 1.0 10

f -(1545-1510)4-30 ч

V85 . 0,95

0,24 - 0,69 м/мин.

Отлитые заготовки не имели грубых заворо- тов и трещин, а потери металла при зачистке заготовок составили от 6,5 до 9 мм (49 кг/т), На второй плавке в серии температура стали в разливочном ковше была 1530° С. В соответствии с уравнением (1) скорость вы- тягивания заготовок изменили на

(1545-1510)+30N

85 . 0,95

.0,24

Литые заготовки на этой плавке имели единичные завороты и трещины, оцениваемые индексом по 0,5. Потери металла при зачистке заготовок составили 55 кг/т.20

На третьей плавке в серии температура стали в разливочном ковше была 1560° С. а разливку проводили в соответствии с соотношением (1) ср скоростью вытягивания заготовок:25

V 1.0 10

- 0,46 М/МИН;

/ -(1560-1510)+30 85

При этом литые заготовки не имели грубых заворотов, а индекс продольных трещин оценивался 0,5. Съем металла при зачистке заготовок составил от 7,0 до 9,5 мм или 52 кг/т.

На четвертой плавке в серии температура стали в разливочном ковше была 1545° С. Скорость вытягивания заготовки установили 1,2 м/мин вместо 0,89 м/мин согласно соотношению (1). Отлитые заготовки имели грубые трещины и завороты с индексом этих дефектов соответственно 3,5 и 0,5. Съем стали при зачистке заготовок составил от 8 до 15 мм или 81 кг/т.

На пятой плавке в этой серии температура стали в разливочном ковше была 1545° С. Скорость вытягивания заготовки установили 0,40 м/мин вместо 0,69 м/мин по соотношению предложенного способа. Отлитые заготовки имели грубые завороты и единичные трещины. Индекс заворотов составил 3,5. Съем стали при зачистке составил 75 кг7т.

Данные опытной серии плавок приведены в таблице. В этой же таблице приведены результаты производства заготовок других сечений и емкости металла в промежуточном ковше (примеры 2-4).

с . «

5

0

5

0

5

JQ 5

Q

Качество заготовок и его стабильность оценивали по величине съема металла при зачистке заготовок, а также по изменению температуры металла в промежуточном ковше от плавки к плавке. Из таблицы следует, что наилучшие результаты по качеству заготовок из коррозмонностойких сталей аустенитного класса получены при дополнительном измерении температуры металла в разливочном ковше в начале подачи металла и определении скорости вытягивания заготовки на каждой плавке по соотношению (1). В этом случае за счет стабилизации температуры металла в промежуточном ковше индекс дефектов по грубым трещинам и заворотам снижается в 8 раз (0,5 против 4,0 в известном способе) в предложенном способе по сравнению с известным, принятым за прототип, а съем стали при зачистке снижается в 1,5-1,6 раза.

. За базовый объект при расчете мической эффективности предложенного способа принята технология производства непрерывно-литых заготовок в электроста- леплавильном цехе Череповецкого металлургического комбината.

Э 0,020 (650 - 350) х

х 100000 600,0 тыс. руб., где 0,020 - снижение съема стали при зачистке слябов, т/т;

650 и 350 - стоимость 1 т нержавеющей стали и отходов легированного лома, соответственно, руб/т;

100000- годовое производство нержавеющей стали, т.

Формул а изобретен ИЯ Способ получения непрерывно-литых заготовок преимущественно из коррозион- ностойких сталей аустенитного класса, включающий подачу металла с перегревом над температурой ликвидуса из разливочного ковша в промежуточный ковш и из последнего в кристаллизатор и вытягивание из кристаллизатора заготовки с переменной скоростью в зависимости от сечения заготовки, отличающийся тем, что, с целью повышения и стабилизации качества заготовок за счет снижения дефектов типа заворотов и трещин, в начале подачи металла из разливочного ковша в промежуточный ковш осуществляют измерение температуры металла в разливочном ковше и изменяют скорость вытягивания заготовки V по следующему, соотношению:

v- к ю

( -(Тск-ТпО+ЗО ч 85 J

где Тек - температура металла ном ковше, °С;

Тпк - требуемая температура металла в промежуточном ковше, °С;

Опк емкость металла в промежуточном

ковше, м

,3.

,2.

,2.

Ркр - площадь сечения заготовки, м ;

К - коэффициент, учитывающий особенности теплопотерь жидкой стали в промежуточном ковше,

К 0.85-1,0;

30и 85 - постоянные величины, соответственно, °С и °C/lg мин.

При разливке способом плавка на плавку дополнительно измеряют температуру металла в разливочном ковше в начале разливки и в зависимости от ее величины измеряют скорость вытягивания заготовки V на каждой плавке в серии по следующему выражению: ( -(Тск-ТпО+ЗО ) ю85 .2пк,м/мин Чкр где Тск. - температура металла в разливочном ковше, °С; ТПк - требуемая температура металла в промежуточном ковше, °С; Опк емкость металла в промежуточном ковше, м ; площадь сечения заготовки, м2- v К коэффициент, учитывающий особенности теп- лопотерь в промежуточном ковше (К 0,85х х1,0). 1 табл.

Основные технико-экономические показатели производства непрерывно-литых заготовок

по предложенному способу и прототипу

Продолжение таблицы