Способ охлаждения непрерывнолитых слитков Советский патент 1982 года по МПК B22D11/00 

(54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОЛИ-ЮХ СЛИТКОВ

Изобретение относится к металлур- гии, конкретнее к непрерывной разливке металлов и последующему охлаждению отлитых слитков.

Известен способ непрерывной разливки металлов, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка, охлаждение поверхности слитка в зоне вторичного охлаждения водой, разбрызгиваемой форсунками, резку слитков и последующее охлаждение отрезанных слитков водой. При этом выходящие из установки непрерывной разливк-и метсшлов слитки охлсшдают водой, разбрызгиваемой форсунками, установленными сверху и снизу по отношению к широким граням слитка. При этом слиток располагают горизонтально на рольганге и охлаждают по всему сечению с 900 до 10Р°С, который в процессе охлаждения передвигают по . рольгангу 1.

Недостатком данного способа является низкое качество поверхности непрерыБнолитых слитков после охлаждения на рольганге при помощи водяных форсунок. Это объясняется тем, что при водофорсуночном охлаждении происходит дискретный теплоотвод от локальных участков поверхности слитка. Основной причиной этого является неравномерный характер распределения воды по полю орошения каждого факела водяной форсунки. В результате этого происходит местное переохлаждение или перегрев поверхностей слитка, что способствует образованию внутренних и наруж10ных трещин вследствие возникновения термических напряжений, превосходящих допустимые значения. Кроме того, охлаждение непрерывнолитых слитков в потоке на рольганге в

15 процессе их движения с необходимой для охлаждения скоростью не обеспечивает необходимую производительность прокатных станов.

Охлаждение непрерывнолитых слит20ков при помощи орошения водой из форсунок приводит к интенсивному парообразованию, что требует применения мощных вентиляционных установок, чрезмерного увеличения энерго25потребления эксплуатируемых и сооружаемых установок непрерывной разливки стали.

Орошение противоположных граней слитка сверху и снизу водой, раз30брызгиваемой из форсунок, приводит

К неравномерному охлаждению слитка и его короблению, так как коэффициенты теплоотдачи на верхней и ниж ней гранях различны вследствие различной кинетики парообразования.

Исследованиями установлено, что для повышения качества поверхности непрерывнолитых слитков и создания оптимальных условий их охлаждения необходимо слитки опускать в ванну с проточной водой на торец.

Из металлургической практики известны попытки ускоренного охлаждения непрерывнолитнх слитков методом погружения в еанну с водой, например ускоренное охлаждение сляов из алюминия в вертикальном полоении 2 .

Однако перенос известного спосоа на охлаждение слябов из стали , риводит к их короблению и образоваию на поверхности трещин, что приодит .к браку слитков. Это объяснятся малой теплопроводностью стали, что вызывает рост термических наряжений свыше допустимых предеов. ; .

Целью изобретения является исключение образования трещин на поверхности .слябов и их коробления.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу охлаждения нерерывнолитых слитков, включающему подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка, охлаждение поверхности слитка в зоне вторичного охлаждения водой, разбрызгиваемой форсунками, резку слитков, а также последующее охлаждение отрезанных слитков методом погружения в проточную воду в вертикальном положении , слябы погружают на глуби- . ну, равную 1,5-2,5 их толщины, при этом расстояние между гранями слитков выдерживают равным 0,8-1,6 толщины слитка, воду подают вдоль большой оси слитков с удельным расходом 2,0-6,0 .т со скоростью относительно граней слитков 0,6-2,0 м/с, а перепад температуры воды на входе и выходе из ванны выдерживают равным 10-60 0.

Улучшение качества поверхности непрерывнолитых слитков будет происходить потому, что широкие грани слитков будут находиться в одинаковых теплотехнических условиях, на гранях слитка отсутствуют локальные переохлажденные и перегретые участки, скорость воды обеспечивает необходимые значения коэффициента теплоотдачи/ вследствие чего значения термических напряжений становятся меньше допустимых значений, условия охлаждения обеспечивают надежное отслаивание окалины. Кроме того, глубина погружения слитка устраняет парообразование над поверхностью воды в ванне, так как образующиеся пузырьки пара в процессе всплытия охлаждаются и исчезают за счет его конденсации, в результате такого режима охлаждения сляб выходит из воды чистым от окалины, удобным для визуального осмотра, свободным от поверхностных и внутренних трещин.

Диапазон глубин погружения верхнего торца слитка на 1,5-2,5 его толщины вызван условиями отсутствия парообразования. При меньшей глубине погружения, чем 1,5 толщины слитка, будет происходить паровыделение над поверхностью воды. Установление большей глубины, чем 2,5 его толщины, не имеет смысла с точки зрения паровыделения и ведет к излишнему расходу-воды. Диапазон глубин погружения устанавливают в прямопропорциональной зависимости от толщины слитка.

Диапазон расстояний между гранями погруженных в воду . Слитков в пределах 0,8-1,6 толщины слитка объясняется условиями теплообмена воды в межслитковом пространстве. При меньшем расстоянии вследствие взаимного влияния нагретых граней слитков происходит недостаточное их охлаждение и происходит снижение значений коэффициентов теплоотдачи. При большем расстоянии увеличиваются габариты ванны и расход воды без увеличения интенсивностиохлаждения и качества слитков.

Диапазон изменения удельных расходов воды в пределах 2,0-6,0 объясняется условиями теплоотвода от непрерывнолитых слитков. При меньшем расходе увеличивается время охлаждения слитков, снижается производительность установки для охлаждения, слитков ,. увеличивается перегрев воды и паровыделёние. При большем расходе увеличивается интенсивность охлаждения слитков сверх допустимьгх пределов, увеличивается расход воды без дальнейшего улучшения качества слитков.

Диапазон изменения значений скорости воды относительно слитков в пределах 0,6-2,0 м/с объясняется условиями отслаивания Ькалины от слитков. При меньших значениях кинетической энергии струй воды недостаточно для надежного смыва окалины с поверхности слитков. При больших значениях скорости движения воды происходит интенсивное охлаждение непрерывнолитых слитков с образованием трещин и увеличивается расход воды без дальнейшего улучшения качества слитков.

Диапазон значений перепада температуры в пределах объясняется условиями выпадения солей.

растворенных в охлаждающей воде. При меньших значениях увеличивается расход воды. При больших значениях происходит выделение солей, растворенных в воде, что приводит к ускоренному износу питающих ванну гидравлических насосов. Количесво растворенных солей определяет величину перегрева воды и находится в обратно.; пропорциональной зависимости от этого количества.

Способ непрерывной разливки металлов осуществляется следующим образом.

Пример, в процессе непрерывной разливки в кристаллизатор сечением 250-1800 мм заливают стал марки 3 СП и вытягивают из него слиток со скоростью 0,8 м/мин. в зоне вторичного охлаждения слиток охлаждают водой, разбрызгиваемой форсунками, в конце зоны вторичног охлаждения слиток разрезают на слябы длиной 10,0 м. После резки слитки кантователем погружают на больший торец в ванну с проточной ВОДС5Й, В ванну погружают одновременно 10 слябов . Вес каждого сляба 34 т. Каждый сляб погружают в воду так, что слой воды над верхним торцом составляет 2 толщины слитка или 500 ММ . Слябы устанавливают на4расстоянии 1,2 толщины слитка или 0,3м между их широкими граня ми. Воду пбдают вдоль большей оси слябов с удельным расходом 4,0 MV4-T. Общий расход воды составляет 34X10X4 1360 MV4. Скорость течения воды межз4У- слябами выдёрх ивают равной 1,3 м/с посредством измерения скорости ее течени специальными приборами. На входе в ванну вода имеет температуру 20 На выходе из ванны измеряют температуру воды посредством термометров, .выдерживая ее равной . При отклонении значений скорости течения воды и ее температуры от номинального значения изменяют расходы воды в ту или иную сторону до 10%. При этих условиях обеспе(чивается снижение температуры поверхности слябов от при посаде в ванну до в течение 45 мин.,

Л р и м е р 2. При охлаждении слябов толщиной 200 мм и шириной 1800 мм их погружают на глубину 1,5 толщины сляба или 300 мм. В ванну погружают .одновременно 10 . слябов весом 27,5 т каждый. Слябы устанавливают на расстоянии 0,8 толщины слитка или 0,16 м между их широкими гранями.Воду подают вдоль большой оси слябов с удельным расходом 2,0 . Общий расход воды составляет 27,5x10x2

10 температуры от номинального значения измеряют расходы воды в ту : или иную сторону до 10%. При эти условиях обеспечивается снижение температуры поверхности слябов от

5 1000°С до 70°С в течение 35 мин. Примерз. При охлаждении слябов толщиной 300 мм и шириной 1800 мм их погружают на глубину 2,5 толщины сляба или 750 мм от

0 верхнего торца слитка. В ванну погружают одновременно 10 слябов весом 41,3 т каждый. Слябы устанавливают на расстоянии 1,6 толщины слитка или 0/48 м между их широкими гранями. Воду подают вдоль большой оси слябов с удельным расходом 6,0 MV сляба. Общий расход воды составляет 41, 2480 . Скорость течения воды между слябами

выдерживают равной 2,0 м/с посред0ством измерения скорости ее течения специальныи1и приборами. На входе в ванну вода имеет температуру 20°С. На выходе из ванны измеряют .

. температуру воды посредством термометров, выдерживая ее равной . При отклонении значений скорости течения воды и ее температуры от нос минального значения изменяют- расходы вода в ту или иную сторону до

0 10%. При этих условиях обеспечивается снижение температуры поверхности слябов от 1000°С до 30°С в течение 60 мин.

5 Применение предлагаемого способа предпочтительно для ускоренного охлаждения непрерывнолитых слитков прямоугольного поперечного сечения или слябов. В результате охлаждения

П слябов по предлагаемому способу устраняются на гранях, отдельные локальные неравномерно охлажденные участки, обеспечиваются необходимые значения. коэффициентов теплоотдачи по периметру слябов, снижаются значеВИЯ термических напряжений и вместе с ними количество поверхностных и . внутренних трещин, обеспечивается надежное удаление окалины с поверхности слябов и отсутствие парообразо0 вания на поверхности воды в ванне. Кроме того, на, охлажденных слябах отсутствует окалина, что способствует надежному контролю качества поверхности слябов без применения огневой зачистки.

В результате применения предпагаембго способа сокращается брак i слитков по трещинам на 0,1%| уменьшается количество обреэи на ,15%. Экономический эффект при производст ве 400 тыс. т слитков в год составит 47800 ру б/год/(стоимость 1 т брака слитков 47,8 руб/т).

Формула изобретения

Способ охлаждения непрерывнолитых слитков, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка, охлаждение not верхности слитка в -зоне вторичного охлаждения водой, разбрызгиваемой форсунками, резку слитков, а также последующее охлаждени.е отрезанных слитков Методом погружения в проточную воду в - гертикальном положении, отличающийся тем, что, с целью исключения образования трещин на поверхности слябов и их коробления, слябы погружгиот

на глубину равную 1,5-2,5 их толщины, при- этом расстояние между . гранями слитков выдерживают равньм 0,8-1,6 толщины слитка, воду подают вдоль большой оси слитков с

удельным расходом 2,0-6,0 м /ч-т со скоростью относительно граней слитков 0,6-2,0 м/с, а перепад температуры на входе и выходе из ванны выдерживают равным .

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

2.Германн Э. Непрерывное литье. М., 1961, с. 548.