Изобретение относится, в частности, к получению тонких стальных слябов, то есть плоских изделий, конечная толщина которых редко превышает 100-120 мм, но чаще всего находится в пределах 20-50 мм.
Установки непрерывной отливки стальных слябов с такой незначительной толщиной отличаются от установок непрерывной отливки слябов стандартной толщины (порядка 150-200 мм), в частности наличием после кристаллизатора в направлении извлечения изделия по крайней мере одной пары валков, называемых вытяжными. Их задачей является доводить без обжатия изделие до его окончательной толщины после его выхода из кристаллизатора, осуществляя только сближение больших поверхностей литого изделия. Кристаллизатор не позволяет получить непосредственно желаемые малые толщины, В принципе зазор между вытяжными валками является фиксированным в течение всего процесса разливки и равен требуемой толщине. Вытяжные втулки осуществляют захват изделия так, чтобы вызвать ускоренное закрывание жидкого кратера. По выходе из валков, следовательно, изделие обычно полностью затвердевшее по всему его сечению. Во всяком случае оно не имеет сердцевины в полностью жидком состоянии.
Для осуществления максимального уменьшения толщины вытяжные валки целесообразно поместить непосредственно на выходе из кристаллизатора. Однако такое размещение не лишено недостатков. В частности, оно может привести к преждевременной усадке отлитого изделия у стенки кристаллизатора в выходной его части, что может вызвать прорыв. Следовательно, можно создать установки, в которых вытяжные валки достаточно удалены от выхода кристаллизатора, например, на расстояние порядка 1 м.
При эксплуатации такой машины требуется решить проблему регулирования глубины кратера в жидком виде. Если жидкий кратер закрывается выше вытяжных валков, то последние должны воздействовать на изделие, которое находится полностью в твердом или тестообразном состоянии. Для доведения изделия до требуемой толщины они должны будут испытывать значительное распирающее усилие, что равноценно прокатке твердого раската. Такое усилие, если оно действует слишком долго, может привести к серьезным повреждениям самих валков и элементов их закрепления, С другой стороны, машина, способная выдержат значительные давления металла на валки, была бы с трудом совместима по габаритам
с остальной частью разливочной установки из-за большой жесткости станины, которая бы потребовалась. В любом случае, ее стоимость намного превысила бы стоимость
обычной установки.
Целью изобретения является управление глубиной жидкого кратера, позволяющее вернуть усилие, испытываемое вытяжными валками, к его номинальному
0 значению, как только будет выявлено увеличение этого усилия выше нормы. ,
С этой целью при непрерывном литье тонких металлических изделий, в частности, из стали, в установке, содержащей кристал5 лизатор, за которым следуют в направлении извлечения литого изделия вытяжные валки, предназначенные для закрывания кратера затвердевающего металла путем уменьшения толщины указанного изделия в
0. процессе заливки, измеряют усилие давления металла на валки, постоянно оказываемое на вытяжные валки изделием и в зоне, расположенной выше по ходу относительно вытяжных валков, или между ними, воздей5 ствуют на еще жидкую сердцевину изделия переменным магнитным полем, отслеживая действие указанного магнитного поля по значению измеренного усилия давления металла на валки с тем, чтобы оно не превыша0 до в течение длительного времени верхнее предельное значение.
Это переменное магнитное поле может быть подвижным и, таким образом, осуществлять перемешивающее воздействие на
5 жидкую сердцевину отливаемого изделия, которое, как известно, способствует удалению тепла, или, напротив, может быть стационарным и оказывать действие индуктивного нагрева на отливаемое изде0 лие...-..-.
Предметом изобретения также является устройство непрерывной разливки для осуществления данного способа, отличающееся тем, что оно содержит средства для
5 измерения усилия давления металла на валки, оказываемого отливаемым изделием, индуктор, по крайней мере, создающий переменное магнитное поле в отливаемом изделии выше вытяжных валков или между
0 ними и средства отслеживания соответствия указанного магнитного поля величине усилия давления со стороны изделия на вытяжные валки.
Индуктор или индукторы могут быть
5 расположены между кристаллизатором и вытяжными валками или могут размещаться в вытяжных валках. Эти индукторы могут сообщать перемешивающие движения жидкой фазе или оказывать нагревающее воздействие на отливаемое изделие. . .
Через посредство действия перемешивания, оказываемого на жидкую сердцевину для облегчения отвода перегрева, или, напротив, путем воздействия подогрева, оказываемого на изделие, регулируют глубину жидкого кратера.
Перемешивание жидкой сердцевины отливаемого изделия в настоящее время очень широко распространено в непрерывной разливке стальных изделий традицион- ных форм - блюмов, слитков и слябов толщиной примерно 200 мм. Цель - получение структур кристаллизации, благоприятных для пользовательских характеристик конечного изделия, таких как высокая про- порция сечения, затвердевшего в виде равноосной структуры, и уменьшение ликвации, Однако перемешивание также играет роль в отведении тепла из металла - отведение тем более быстром, чем интен- сивнее движение жидкого металла.
При прочих равных условиях, увеличение перемешивающего воздействия на жидкую сердцевину ускоряет затвердевание изделия и поднимает точку замыкания жидкого кратера. И наоборот, уменьшение перемешивающего воздействия стремится замедлить кристаллизацию изделия и отпустить точку замыкания жидкого кратера.
При непрерывном литье изделий значи- тельного сечения это воздействие переме.- шивания на охлаждение изделия имеет только второстепенное значение, по мере того, как охлаждение в основном обеспечено после кристаллизатора с помощью ох- лаждающей текучей среды направляемой на поверхность изделия. С другой стороны, не стремятся регулировать с высокой точностью точку замыкания жидкого кратера, ко- то.рая обычно находится на. уровне нескольких метров за кристаллизатором. Напротив, при отливке тонких слябов самая малая толщина жидкой сердцевины делает ее очень чувствительной ко всем явлениям, которые могут ускорить ее кристаллизацию и, в частности, к движениям вынужденной конвекции, таким как движения, наведенные подвижным магнитным полем. Устанавливая такие перемещения постоянно внутри жидкой сердцевины и изменяя их интенсивность, создают, следовательно, возможность регулирования глубины кристаллизационного кратера, не воздействуя на параметры функционирования машины. Как было показано выше, в случае непрерывного литья тонких слябов с вытяжными валками, удаленными от кристаллизатора, такая регулировка имела очень большое значение. Эта возможность может быть совмещена или заменена другими средствами
охлаждения изделия, воздействующими с его поверхности, таких как разбрызгивание охлаждающей текучей среды. Она обладает тем преимуществом, что воздействует непосредственно на жидкую сердцевину и обеспечивает небольшое время реагирования.
Интенсивность перемешивания изменяют в зависимости от величины измеренного усилия, оказываемого изделием на вытяжные валки, зазор между которыми при нормальной работе поддерживается постоянным и равным желаемой толщице изделия. Вытяжные валки настроены таким образом, чтобы испытывать воздействие силы, величина F которой, измеряемая датчиками непрерывно или дискретно, соответствует замыканию жидкого кратера. Если F становится больше, чем ее нормальное значение, это свидетельствует о том, что вытяжные валки испытывают усилие со стороны изделия, сердцевина которого уже находится в жидком состоянии, Такое отклонение по отношению к нормальному функционированию машины может быть вызвано такими факторами, как преднамеренное или непреднамеренное уменьшение скорости разливки, снижение температуры жидкого металла, питающего кристаллизатор и т.д. Начало и конец разливки, во время которых температура жидкого металла и скорость прохождения изделия могут меняться в значительных пропорциях, также представляют собой критические периоды. В самом деле, в этом случае трудно регулировать параметры работы машины с тем, чтобы постоянно располагать точку замыкания жидкого кратера на желательном уровне. Возможность влиять на скорость кристаллизации металла через посредство интенсивности перемешивания жидкой сердцевины предоставляет оператору дополнительное средство воздействия, с целью управления работой машины.
Приме р. С помощью математического моделирования и опытов на машине определяют для заданных условий разливки (форма изделия, скорость разливки, температура жидкого Металла, подаваемого в кристаллизатор и т.д.), какие параметры работы перемешивающего устройства для жидкой сердцевины позволяют при закрытии жидкого кратера вмешиваться на самом благо- приятном уровне, то есть на уровне вытяжных валков. Кроме того, для усилия F устанавливают два пороговых значения FO и FL FO представляет собой значение, ниже которого усилие считается ненормально слабым и свидетельствует об опасности не- ;запирания жидкого кратера. FI представляет собой величину, выше которой считается, что усилие, которое испытывают валки, слишком велико и не должно сохраняться постоянно. Если значение FI достигается, то это означает, что кратер кристаллизации закрывается слишком рано. Следовательно, оператор уменьшает интенсивность электромагнитного перемешивания для замедле- ния его кристаллизации. Усилие, оказываемое на валки, измеряется. Если оно остается выше FI, осуществляют новое уменьшение интенсивности перемешивания. Если оно находится между усилиями FO и FI, новая интенсивность перемешивания сохраняется до тех пор, пока точка замыка- ния жидкого кратера переместится ниже . вытяжных валков. Такое перемещение должно выражаться усилием, меньшим Fo, ив этом случае требуется увеличить интенсивность перемешивания для возврата усилия к данному интервалу (Fo, FI).
Кроме того, можно назначить пороговое значение F2, превышающее FI, за пределами которого усилие, распирающее вытяжные валки, не должно выдерживаться долее, чем несколько мгновений. Превышение этого порога F2 в этом случае должно привести не только к значительному и резкому уменьшению интенсивности перемешивания, но и к увеличению расстояния .между валками. После этого усилие, испытываемое валками, измеряется. Если оно останется выше Fa, то зазор между валками увеличивается. Когда оно становится меньше F2 .валки сближены. Затем, если усилие становится выше F2, то валки вновь рзздви га.ются. Если, напротив, после сближения валков усилие остается меньше Fa, то сближение валков продолжают, и так далее до тех пор, пока валки вернутся к своему номи- нальному зазору с усилием ниже Fa. С этого момента для возврата усилия к величине, находящейся в пределах от F0 до FI, воздействуют только на интенсивность перемешивания.
. Для учета инерции действия магнитного поля можно также установить величину усилия опережения FS, меньшую FI так, что при достижении усилием значения Рз, воздействуют на магнитное поле. Таким обра- зом, можно предвосхитить преодоление порога FI и снизить опасности повреждения машины. Точно также можно установить значение опережения F/}, превышакщее Fo, такое, что когда усилие достигнет значения
F.4, изменяют магнитное поле. Таким обра- зом, ограничивают еще в большей степени опасность появления дефектов в изделии, которые были бы вызваны слишком запоз дзлым закрытием жидкого кратера.
Устройства, которые контролируют интенсивность перемешивания и зазор между вытяжными роликами, управляются оператором или блоком обработки информации, который управляет работой разливочной машины по информации, поступающей от измерителей распирающих валки усилий, электрические параметры электромагнитных устройств перемешивания металла, скорости разливки и т.д.
Электромагнитные устройства для перемешивания металла с бегущим магнитным полем, используемые на практике, могут относиться к различным типам известных устройств перемешивания, сообщая металлу вертикальные движения или перпендикулярные к направлению извлечения, по большим плоскостям изделия, или вращательные движения. Целесообразно, но не исключительно, они относятся к так называемому типу роликов магнитного перемешивания. Они в этом случае помещены в ролики, которые служат, кроме того, для поддержания изделия (не сжимая его) между нижней частью кристаллизатора и вытяжными валками. Могут найти применение плоские устройства для магнитного перемешивания, расположенные по ширине изделия в той же зоне машины непрерывного литья.
На чертеже схематически изображен пример установки непрерывной разливки тонких слябов. Отливаемое изделие 1 выходит из кристаллизатора 2, в который подается жидкий металл через разливочный стакан 3 , в частично затвердевшем состоянии-; сердцевина 4 находится в жидком состоянии, и оно зажато периферическим слоем 5 в тестообразном или полностью затвердевшем состоянии, толщина которого растет по мере продвижения изделия в машине при его затвердевании. Установка содержит пару вытяжных валков 6 и 7, свободно вращающихся или с вращением с использованием следящей системы в направлении, указанном стрелками, расположенных на определенном расстоянии от кристаллизатора, за пределами его ближайшего соседства. Эти валики уменьшают толщину изделия до требуемой величины путем сближения слоев металла, которые начали затвердевать на больших поверхностях кристаллизатора, с тем, чтобы закрывать жидкий кратер. Они снабжены средствами 8 и 9, позволяющими регулировать зазор между ними и удерживать его на определенной величине. Установка содержит также средства электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины 4. Они могут быть выполнены, как изображено на чертеже, в виде пары
плоских многофазных устройств для перемешивания металла 10 и 11, расположенных напротив больших поверхностей изделия, между нижней частью кристаллизатора и вытяжными валками, и создающих скользящее магнитное поле. Датчики замеряют усилия прокатки F и FI, с которым изделие воздействует на вытяжные валки б и 7, и передают результаты этих замеров в блок обработки информации 12, Этот блок управляет, в зависимости от переданных датчиками данных, рабочими параметрами устройств перемешивания металла, которые определяют интенсивность движений внутри жидкой сердцевины, и это делается постоянным образом, С другой стороны, этот блок также управляет зазором вытяжных валков в случае, когда усилие прокатки, воздействующее на один из них со стороны изделия, превышает вышеуказанный порог
р2Дополнительно к устройствам для перемешивания металла или вместо них, которые расположены между нижней частью кристаллизатора и вытяжными валками, также можно использовать устройства для перемешивания металла, введенные в кристаллизатор. Однако, так как они должны действовать на жидкую сердцевину относительно большого объема и так как они расположены достаточно далеко от дна жидкого кратера, эти устройства для пере- мешивания металла в кристаллизаторе могут, оказаться недостаточными для обеспечения только с их помощью достаточно резкого изменения скорости кристаллизации жидкой сердцевины.
Другой вариант заключается в размещении индукторов в самих вытяжных валках, которые для этой цели выполнены трубчатыми. Они тогда особенно хорошо приспособлены к ускорению кристаллизации в случае, когда жидкий кратер замыкается под вытяжными валками, Они могут, впрочем, перемешивать жидкий металл
только в этом последнем случае или постоянно быть в действии, как вышеописанные устройства. Они могут использоваться одни или в сочетании с другими устройствами перемешивания сердцевины в жидком виде, И, наконец,можно заменить часть или-все индукторы с подвижным полем, обеспечивающих перемешивание жидкой сердцевины, на индукторы с переменным, но стационарным полем, роль которых заключается в постоянном или прерывистом подводе потока тепла к жидкой сердцевине. Этот поток тепла может быть изменен таким образом, чтобы сохранять закрывание жидкого кратера на уровне вытяжных валков. Он увеличивается, когда
жидкий кратер закрывается выше вытяжных валков по потоку, и уменьшается, когда жидкий кратер закрывается под вытяжными валками. Такое устройство целесообразно для введения внутри вытяжных валков, так как в этом случае оно может действовать в той же зоне, в которой его воздействие будет чувствоваться в первую очередь.
Использование: получение тонких металлических изделий методом непрерывной разливки. Сущность изобретения: устройство содержит кристаллизатор 2, два вытяжных валка 6,7. Средства регулирования зазора между вытяжными валками 8,9, средства электромагнитного перемешивания 10, 11, два датчика усилия прокатки F, F , блок обработки информации 12. 2 с.п. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил, ;
Формула изобретения 1. Способ непрерывной разливки тонких металлических изделий, в частности из стали, в установке, содержащей кристаллизатор, за которым следуют в направлении извлечения отливки вытяжные валки, предназначенные для закрывания кратера кристаллизатора путем обжатия указанного изделия, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности функционирования установки, измеряют усилие воздействия на вытяжные валки со стороны изделия в направлении увеличения зазора между ними.и в зоне, расположенной выше вытяжных валков или между ними, воздействуют на жидкую сердцевину изделия пе- рем ен.н ым магнитным полем при одновременном контроле усилия воздействия на вытяжные валки с тем, чтобы оно не превышало в течение длительного периода заданное верхнее предельное значение и
усилие, кратковременно допустимое без повреждения вытяжных валков.
нижним предельным значением F0, отражающим нахождение жидкой сердцевины изделия ниже вытяжных валков.
толщины изделия закрывания кристаллизационного кратера, о т лишающееся тем,
что оно дополнительно содержит средства измерения усилия разведения, с которым отливаемое изделие воздействует на два вытяжных валка, два индуктора, расположенных по крайней мере в одном из вытяжных валков или перед вытяжными валками со стороны кристаллизатора для создания переменного магнитного поля в жидкой фазе отливаемого изделия, также содержит следящие средства индукторов за усилием разведения, которое не должно длительно превышать верхнее предельное значение, устанавливаемое предварительно и пропорционально усилию, кратковременно допустимому для работы без повреждения вытяжных валков.
| Патент США №4155398, кл | |||
| Машина для добывания торфа и т.п. | 1922 |
|
SU22A1 |
