Способ непрерывной разливки Советский патент 1986 года по МПК B22D11/00 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к непрерывной разливке металлов, и может быть использовано для управления режимами вторичного охлаждения непрерывнолитых слитков. Известен способ непрерывной разливки металлов, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной ско ростъю, охлавдение поверхности слитка водой, распыляемой форсунками, сгруппированными по форсуночным секциям изменение расходов воды по форсуночным Секциям в зависимости от скорости вытягивания, фиксирование 1ти опрос значений расходов воды по форсуночным секциям и сравнение их с оптимальным значением с помощью ЭВМ Оптимальные значения представляют собой экспоиенциапьную зависуп-юсть уменьшения значений расходов воды вдоль зоны вторичного охлаждения от максимального значения под кристал лизатором до минимального в конце затвердевания слитка. При этом в пр цессе разливкипри изменении -скорос ти вытягивания 13 форсуночных секщ ях устанавливают промежуточные знач ния расходов воды. При увеличении скорости вытягивания на каждой посл дующей секщп устанавливают расходы воды предыдущей форсуночной секхщи, не изменяя времени охлаждения слит ка, и увеличивают число работающих форсуночных секций, при уменьшении ск рости вытягивания слитка на каждо н последующей форсуночной секции устанавл вают расходы воды.последующей форсуно кой секщш, не изменяя времени ох. лаждецня слитка, и у еньшают число работающих форсуночных секхщй. Промежуточгние расходы воды переключают на расходы воды, соответствующие измененной скорости вытягивания через время, необходимое для прохождения элементом поверхности слитка расстоя ния от мениска металла в кристалли заторе до уровня соответствующего 0,1-0,3 п-й :форсуночной секции. Изменение расходов воды по всем форсуночным секциям производят одновременно, после каждого изменения скорое ти вытягивания. Недостатком известного способа является неудовлетворительное качество непрерывньйс слитков, Это объяс35iняется тем, что при изменении ско- : рости вытягивания в оптимальных условиях охлазкдаются только элементы поверхности слитка, находящееся на длине 0,1-0,3 каждой форсуночной секции. Другие элементы поверхности слитка, находящиеся на остальной длине каждой форсуночной секхщи, охлаждаются в неоптимальных условиях и претерпевают разогрев или переохлаждение в зависимости от направления изменения скорости вытягивания, что вызывает рост термических напряжений и образование внутренних и наружных трещин. Кроме того, регулирование расходов воды по всем форсуночным секциям одновременно после ,. казкдого любого изменения скорости вытягивания приводит к искажению оптимального режима вторичного охлаждения вследствие инерционности системы управления и регулирования расходов . воды в форсуночных секциях. Это же приводит К потере точности регулирования и выходу из строя аппаратуры. : Прототипом изобретения является способ непрерывной .разлпвки металлов, включающий подачу мет алла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, охлаждение поверхности слитка водой, распьшяемой форсунками сгруппированньши но форсуночным секциям, изменение расходов воды по форсуночным секциям в зависимости от скорости вытягивания,, фиксирование или опрос значений расходов воды по форсуночным секциям и сравнение их с опти альными значениями с помощью ЭВМ, В процессе разливки с помощью ЭВМ производят разделение длины слитка на отдельные элементы по мере его выхода из кристаллизатора и просле живают перемещение каждого элемента вдоль зоны вторичного охлаждения отг носительно нижнего среза кристаллизатора, производят опрос расходов воды по форсуночным секциям по мере прихода бчередного элемента поверхности слитка к определенному ряду форсунок Полученный д)езультат расходов воды сравнивают с оптимальным, которМ должен быть для этого ряда форсунок в данный момент времени, По результатам сравнения производят регули1эование расходов воды одновременно по всем фррсуночньи секциям после каждого любого изменения скорости вытягивания. При помощи ЭВМ в этом случае производят расчет вре мени перемещения каждого элемента п верхности от нижнего среза кристаллизатора до определенного ряда форсунок в каждой форсуночной секции. Недостатками известного способа являются неудовлетворительное качество непрерывных слитков и недостаточная точность регулирования ра ходов воды по форсуночным секциям. Это объясняетсд.тем, что регулирова ние расходов воды одновременно по всем форсуночным секциям после каждого изменения скорости вытягивания и прихода каждого элемента поверхности слитка к определенному ряду форсунок в каждой форсуночной секции приводит к неточному установлению расходов воды вследствие частого их изменения и инерционности сис темы регулирования и управления рас ходами воды. При этом существующие системы управления и регулирова1шя расходам воды при частом возмущении выходят за рамки допустимых погрешностей и параметров регулирования. В результате этого слиток охлаждается в неоптимальном режиме. Частое измейе1ше расходов воды приводит к большим перепадам в расходах чем это нужно по технологии, что вызывает появление в слитке зна чительных теьтературных градиентов терьшческих напряжеш1й, значения которых прево-:ходят допустимые. Всл еДствие этого в слитках образуются внутренние и наружные треп111ны, приводящие к их браку. Целью изобретения лвляется улучг шения качества слитков. Цель достигается тем, что в способе непрерывной разливки, включаю щем подачу металла в кристаллизатор вытягива1ше из негр слитка с переменной скоростью, охлаждение поверхности слитка водой, распыляемой форсунками, сгруппированными в секций | изменение расходов воды по секциям в зависимости от скорости вытягивания, деление слитка по длине в зоне вторичного охлаждения на отдельные элементы, замер значений расходов во ды по секциям по мере выхода иэ крис таллизатора очередного элемента и сравнение их с оптимальными значениями, при изменении скорости вьггягивания более, чем на 0,08-0,12 м/ми 354 осуществляют последовательное регулирование расхода воды в секциях путем сравнения его оптимальн.ого значения п данной секции с суммой фактического расхода воды в ней и величины отклонения расхода воды от оптимального на y iacTKe, расположенном в конце предыдущей секции, длину которого, равную 0,1-0,2 дпины секции, меняют по прямолинейному закону от минимальной - в секции под кристаллизатором, до максимальной в последней секции. Улучшение качества слитков достигaetcя за счет того, что в поверхностных слоях слитка не возникают значительные температурные градиенты и термические напряжения, так как уменьшается частота регулирования расходов воды и увеличивается время релаксации на:пряжеш1й. В результате уменьшения частоты регулирования аппаратура управления и регулирования будет иметь время выхода на необходимые по технолбпш параметры и стабитшзироваться на них. В этих условиях появляется время для стабилизащш температуры поверхности слитка, что повышает точность определения технологических параметров процесса непрерьганой разливки. Установление мииимального допустимого предела изменения скорости вытягивания, после которого нач41нается регулирование расходов воды, предотврапщет резкие изменения температурных градиентов и термических напряжений в поверхностных слоях слитков. Точность регулирования будет повышаться noTObjy, что при умепьшешш частоты регулирования система аппаратуры зоны вторичного охлаждения не будет выходтгть за рамки допустимых погрешностей и параметров регулирования и будет стабилизироваться па оптимальных значениях расходов воды. Кроме того, снижение частоты регулирования способствует сохранению работоспособности аппаратуры управления и регул11рования. Необходимость контроля отклонения расходов воды на участках и в предыДуадх секциях объясняется тем, что при изменении скорости вытягивания а конце секций накапливается большая погрешность в расходах воды, чем Б начале, связанная с различным $ количеством воды, подаваемой на каждый элемент поверхности слитка. Диапазон минимального предела изменения скорости вытягивания 0,080,12 м/мин, после которого, начинают регулировать расходы воды, объясняет ся тепловой инерциеГ поверхностных слоев негтрерывнолитого слитка и временем релаксации возникающих термических напряжений. При меньшем значении, чем 0,08 м/мин, термические напряжения не успевают сниматься и уменьшаться, а процесс управления и регулирования расходами воды не стабилизируется, расходы воды не соответствуют необходимым зиаче.ниям. При большем значении, чем 0,12 м/мин, расходы воды устанавливаются с опоз данием и их значения не соответствуют изменившемуся теплофизическому состоянию непрерывного слитка в зоне вторичного охлаждения, В обоих случаях в слитке возникают значительные терьшческие напряжения, при водящие к браку слитков по внутренним и наружным трещинам. Величину минимального предела изменения скорости вытягивания уста навливают в прямо пропорциональной зависимости от значения текущей оптимальной рабоч скорости вытягивания. Это объясняется величиной теплосодержания слитка и толщиной оболочки слитка. Чем тоньше толщина оболочки слитка, тем быстрее она ре агирует на изменение расходов воды в одной и той же форсуночной секции и наоборот, при увеличении толщины оболочки слитка необходимо увеличит время релаксации напряжений. Диапазон участка 0,1-0,2 длины предьщущей форсуночной секдаи, на котором определяют величину и знак отклонения значений расходов воды, подаваемой на элементы поверхности слитка, объясняется тепловой инерцией и теплосодержанием поверхностных слоев элементов поверхности сли {ка, которые надо учитывать при регу лировании расходов воды в последую щей форсуночной секции. При меньшем значении теплосодержание элементов поверхности слитка будет недостаточным для необходимой корректировки расходов воды в после дующей форсуночной секции, При этом увеличивается чистота регулирования и время для релаксации напряжений будет недостаточным. 5 При большем зна гении теплосодержание элементов поверхности слитка становится слишком большим для нег обходимой корректировки расходов воды в последующей форсуночной , что вызовет необходимость устанавливать значительный перепад в расходах во- . ды. Последнее вызовет рост в слитке значительных температурных градиентов и термических напряжений, приводящих к браку слитков по трепц нам. Прямолинейный закон увеличения длины участка с элементами поверхности слитка на предыдущих форсуночных секциях объясняется теплосодержанием кристаллизирующейся оболочки слитка. В верхних форсуночных секциях оболочка слитка -Мала и ее теплосодержание невелико, что позволяет ей быстро реагировать на изменение расходов воды. В последних форсуночных секциях оболоша слитка равна половине его толщины, что приводит к увеличению теплосодержания. Это вызовет необходимость увеличения времени релаксации термических напряжейий. Пример 1. В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор сечением мм заливали сталью марки 3 СП и Еьттягивапи из него, слиток со скоростью 1,0 м/мин. В зоне вторичного охлаждения слиток поддерживали и направляли роликами, а также охлаждали водой, разбрызгиваемой форсунками, сгруппированными по шести форсуночным секциям, длина которых соответственно 3,4,4, 5,5 и 6 м.Длина кристаллизатора 1 м. Общая длина зоны вторичного охлаждения или суммарная длина шести форсуночных секций 27 м. При скорости вытягивания 1,0 м/мин длина каждой фазы 20 м. Следовательно, при указанной скорости конец жидкой фазы находился в зоне предпоследней пятой форсуночной секции. В этом случае вода подавалась только на расстоянии первых пяти форсуночных секций. По мере выхода слцтка из кристаллизатора его условно делили на элементы длиной с L 300 м при помощи длинномера, входящего в систему автоматическо1 о управления, показания которого передавали в память ЭВМ. При скорости вытягивания 1,0 в память ЭВМ передали данные о времени 1 продвижения ндоль зоны рторичного о лаждения 73 элементов поверхности слитка. После выхода очередного эле мента из кристаллизатора ему присва ивали номер 1. При последующем пере мещении вдоль зоны вторичного охлаждения ему последовательно присва ивались номера с 1 по 73. После выхода из пятой форсуночной секции эл мента под номером 73 последний устр .няли в памяти ЭВМ. В данном примере по форсуночным ceKiyiHM устанавливали расходы воды, изменяюищеся по экспоненциальному э кону от Максимального значения под кристаллизатором до минимального в последней работающий форсуночной сек ции и равные соответственно 38,4; 38,А; 25,6; 24,0 и 16,0 м/ч, что обеспечивало величину удельных расходов воды по форсуночным секциям соответственно 8,0; 6,0; 4,0; 3,0 и 2,0 м/м.ч. При увеличении скорости вытягивания с 1,0 до 1,4 м/мин длина жидкой фазы увеличивалась с 20,0 до 28,0 м В этом случае в память ЭВМ передали данные о времени продвижения вдоль зоны вторичного охлаждения 93 элементов поверхности слитка. Сразу после изменения скорости вы тягивания в первой форсуночной секции устанавливали расход воды, равный 48,0 м/ч, соответствующ1ш теоре тически необходимому значению, при удельном расходе, равном 10,0 м/м.ч При этом однако в первой форсуночной секции по ее длине накапливалась погрешность в расходах воды на каждом последовательно расположенном элементе поверхности слитка. После установления нового значения расхода воды в первой форсуночной секции определяли при помощи ЭВМ величину и знак фактического отклонения расхода воды от необходимого значения на элементах поверхности слитка, расположенных на участке, равном 0,1 длины первой форсуночной секции или 3-0,1 0,3 м в конце ее .что соответствовало длине одного эле мента поверхности слитка. После вход этого участка во вторую форсуночную секцию или через 0,3/1,,21 мин производили в ней очередной опрос фактических значений расходов воды. При этом производили суммирование фактически зафиксированного отклоне538. ния расхода воды на участке в первой форсуночной секции от необходимого, котор1.ш составил - 3,5 м/ч, со значением фактического расхода воды во второй форсуночной секции 52,3 , Суммированный фактический расход воды во второй форсуночной секции, равньй 52,3-3,5 48,8 м/ч, сравнивали с теоретически необходимым 51,2 м/ч или удельным 8,0 м/м. м. Затем производили регулирование и увеличение расходов воды во второй форсуночной секции до необходимого значения 51,2 мз/ч. После установления нового необходимого значения расхода воды во второй форсуночной секции определяли при почощи ЭВМ величину и знак отклонения фактического расхода воды на элементах поверхности слитка от не-. обходимого значения, помещающ1-гхся на участке, равном 0,125 длины 1зторой форсуночной секции или ,125 0,5 в конце ее, что соответствовало t,66 длины одного элемента поверхности слитка. После полного входа этого участка Б третью форсуночную секцию или через 0,5/1,4 - 0,36 мин производили в ней очередной опрос фактических значений расходов воды. При этом производили суммирование фактического зафиксированного отклонения расходов воды на участке во второй форсуночной секции от необходимого, который составил 2,5 м/ч со значе1шем фактического расхода воды в третьей форсуночной секции, равного 36,8 м/ч. Полученную величину сравнивали с теоретически необходимым расходом, равным 38,4 м/ч. Тили удельном расходом 6,0 ,ч. Затем производ ши регулирование- и уменьшение. расхода воды в третьей форсуночной секции до необходимого значения 38,4 , После установлен11я нового необходимого зцачения расхода воды в третьей форсуночной секции производили операции по определению величины отклонения расходов воды в третьей форсуночной секции на участке, равном 0,15 длины этой секции рши ,15 0,6 м в конце ее, что соответствует двум длинам одного элемента поверхности слитка. После полного входа этого участка в четвертую форсуночную секцию или через 0,6/1,4 0,43 мин в последней производили очередной запрос фактических значений расходов воды. При этом суммировали фактически зафиксированное отклонение расходов воды на участке в третьей форсуночной секции от необходимого, которое составило 4,3 , со значением фактическог о расхода воды в чет вертой форсуночной секции, равного .38,5 полученную величину сравнивали с теоретически необходимым значением, равным 40,0 м/ч или 5 .ч. Затем производили регулирование и уменьшали расход воды в четвертой форсуночной секции до необходимого значения 40,0 м/ч. После установления нового необходимого значения расходов воды в четвертой форсуночной секции производили определение величины отклонения расходов воды в четвертой форсуночной секции на участке,-равном 0,175 длины этой секции или 5,,17 0,875 м, что соответствовало 2,9 длины одного элемента поверхности слитка. После полного выхода этого участка из четве ртой секции в пятую и через 0,875/1,4 0,625 мин в последней производили очередной опрос фактических значений расходов воды. При этом суммировали фактически зафиксированное отклонение расхода воды на участке в четвертой форсуночнрй секции от необходимого, который составил ,5 м/ч, со значением фак тических-расходов воды в пятой форсуночной секции, равных 33,5 м/ч. Полученную величину сравнивали с теоретически необходимым значе1гаем, равным 32,0 м/ч при удельном расходе 4,0 м /м «ч, В этом случае регулирование и изменение фактического расхода воды не производили. После установления нового значени расхода воды в пятой форсуночной сек ции определяли время в течение которого участок в конце шестой секции дтшной 0,2 длины этой секщш или 5,ОО,2 1,0 м полностью войдет в шестую форсуночную секцию. Это время составило 1,0/1,4 0,7 мин. По истечении этого времени включали воду в щестой форсуночной секции, так как при скорости вытягивания 1,4 м/мин конец жидкой фазы слитка переходит в неё. После этого производили сум1« ро вание фактически зафиксированного от клонения расходов воды на участке пятой форсуночной секции от необходимого, которое составило 2,, со значением фактических расходов воды в шестой форсуночной секции, равных 28,0 . Полученную величину сравнивали с теоретически необходимым зг ачением, равным 28,8 м/ч при удельном расходе - 3,0 м/м ч. Затем производили регулирование и уменьшение расходов воды в шестой форсуночной секщш до необходимого значения. Таким обрааом, процесс регулирования и установления расходов воды во всех форсуночных секциях производили за (0,2140,,,,7) 2,325 мин. П РИМ е р 2. Скорость вытягивания слитка уменьшали с 1,0 до 0,6 м/мин. При этом длина жидкой фазы сокращалась с 20,0 до 12,0 м. В этом случае в память ЭВМ передавали данные о времени продвижения вдоль зоны вторичного охлаждения 36 элементов поверз ности слитка. Сразу после изменения скорости вытягивания в первой форсуночной секции устанавливали расход воды, равный 28,8 при удельном расходе, равном 6 м/м. ч соответствующем теоретически необходимому значению. После установления нового значения расхода воды в первой форсуночной секции определяли при помопщ ЭВМ величину и знак отклонения расходов воды на элементах поверхности слитка, расположенных на участке, равном 0,1 длины первой форсуночной секции шш 0,3 м, что соответствовало Длине одного элемента поверхности слитка. После входа этого элемента во вторую форсуночную секцию или через 0,,6 0,5 мин суммировали расход воды. При этом производили суммирование фактического зафиксированного отклонения расходов воды на участке в первой форсуночной секции от необходимого, которое соответствовало 1,5 м/ч, со значением фактического расхода йоды во второй форсуночной секции, и равного 23,t м/ч. Полученную величину сравнивали с теоретически необходимым, равйым 25,6 м/ч при удельном расходе 4,0 . Затем производили регулирование и увеличение расходов воды во 8ТО(рой форсуночной секции до необходамого значения, равного 25,6 м/ч. После установления нового необходимого значения расхода воДы во второй форсуночной секщш определяли пр помощи ЭВМ величину и знак отклонения фактических расходов воды на эле ментах поверхности слитка от необходимого значения второй форсуночной секции, помещающтхся на участке, равном 0,15 длины второй форсуночной секции или 4,О-О,15 0,6 м, что соответствует двум длинам элементов поверхности слитка. После полного входа этого участка в третью форсуночную секцию или через 0,6/0,6 1 мии производили в ней очередной опрос фактических значений расходов йоды. При этом суммировали фактически зафиксированное отклонение расходов воды на участке во второй форсуночной секции от необходимого, которое составило -2,6 м/ч, со значением фактических расходов воды в третьей форсуночной секции, равных 18,0 м/час. Полученную величину сравнивали с теоретически необходимым, равным 19,2 м/ч при удельном расходе 3,0 ч. Затем производи ли регулирование и увеличение расходов воды в третьей форсуночной сек щш до необходимого значения 19,2м После установле1шя расходов воды в третьей форсуночной секции и после быхода из нее участка, равного 0,2 длины этой секции или 4-0,2 О,8м, что соответствует 2,6 длины элёмен та поверхности слитка, или через 0,8/0,6 1,3 мИн производи: и отклонение четвертой.и пятой форсуночных секций, работавших ранее при скорости: вытягивания 1,0 м/мин. Это объясня-г ется тем, что при уменьшении скорости вытягивания с 1,0 до 0,6 м/мин конец жидкой фазы поместился в третью форсуночную секцию. При изменений скорости вытягивания в ту или иную сторону от значения 1,4 м/мин последовательное регу- , лирование расходов воды по форсуночным секциям начинали с перепада скорости свыше О, 12 м/мин. При изменении скорости вытягивания в ту или иную сторону от значения 0,6 м/мин последовательное регулирование расходов воды по форсуночным секциям начинали с перепада скорости свьШ1е 0,08 м/мин, Применение предлагаемого способа позволяет регулировать расходы воды по форсуночным секциям с учетом ранее полученного количества воды каждым элементом поверхности слитка. При этом оптимальным условиям охлаждения подвергают все элементы поверхности слитка, В результате применения предлагаемого способа отсутствуют перегретые и переохлажденные элементы поверхности слитка, снижаются термические напряжения, уменьшается.брак слитков по йнутренним и наружным трещинам на 0,15%, снижается обрезь слитков на 0,1%, повышается точность регулирования расходов воды.

СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, охлаждение поверхности слитка водой, распыпяемой форсунками, сгруппированными в секции, изменение расхода воды по секциям в зависимости от скорости вытягивания, деление слитка по длине в зоне вторичного охлаждения на отдельные элементы,, замер значений расходов воды по секциям по мере выхода из кристаллизатора очередного элемента и сравнение их с оптимальпщт значениями, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества слитков, при измерении скорости вытягивания более, чем на 0,080,12 м/мин, осуществляют последовательное регулирование расхода воды в секциях путем сравнения его оптимального значения в данной секции с суммой фактического расхода воды в ней и величины отклонения расхода воды от оптимального на участке, расположенном в конце предыдущей секции, длину которого, равную 0,1-0,2 длиСП ны секции, меняют по прямолинейному с закону от минимальной - в секции под кристаллизатором, до максималь§ ной - в последней секции. ш ел 5О со сл