Способ непрерывной разливки металла Советский патент 1982 года по МПК B22D11/00 

Изобретение относится к металлург конкретнее к непрерывной разливке ме таллов. Известен способ непрерывной разли ки металлов, включающий подачу метал ла 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 в течение 10-20 с после резки слитки охлаждают водой, разбрызгиваемой форсунками, и далее в течение 20-60 с - на воздухе, затем этот про цесс повторяют. Слябы располагают го ризонтально плашмя на рольганге 1. Недостатками этого способа являют ся низкое качество поверхности слитков, а также необходимость применения дорогостоящих и мощных вентиляционных .устройств. Низкое качество непрерывнолитых слитков объясняется цикличностью охлаждения водой и на воздухе. В результате в слитках возн кают значительные термические напряж ния, превосходящие допустимые значе,ния, приводящие к браку слитков по внутренним и наружным трещинам. 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 слитки охлаждают 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 100°С, который в процессе охлаждения передвигают по рольгангу 2. Недостатком данного способа является низкое качество поверхности непрерывнолитых слитков после охлаждения на рольганге при помощи водяных форсунок. Это объясняется тем, что при водофорсуночном охлаждении происходит дискретный теплоотвод от локальных участков поверхности слитка. Причиной этого является неравномерный характер распределения воды по полю орошения каждого факела водяной форсунки. В результате этого происходит местное переохлаждение или перегрев поверхности слитка, что способствует образованию внутренних и наружных трещин. Наиболее близким к изобретению яйляется способ непрерывной разливки метёшлов, включающий полачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка, охлаждение поверхности слитка в зоне вторичного охлс1ждения одой, разбрызгиваемой форсунками, рез;ку слитков и последующее охлаждение отрезанных слитков водой. При этом Слитки погружают в ванну с пробочной водой в вертикальном положемин на ребро и охлаждают с 1000 до 100°С 31. . Недостатками известного способа являются большой расход воды, невыCQKoe качество слитков, а также необходимость применения мощных кантователей, слябов и специальных захватов на грузоподъемных кранах. Цель изобретения - упрощение применяемого технологического оборудовання, а также предотвращение деформаЦии слитка и образования в нем трещи н. .1 Указанная цель достигается тем, что согласно способу непрерывной разливки металла, включающему его по дачу в кристаллизатор, вытягивание из него слитка, охлаждение.поверхности слитку в зоне вторичного охлаждения Водой, резку слитка на части и после .дующее охлаяодение отрезанных частей слйтка путем погружения их в ванну с проточной водой, указанное погружение осуществляют в горизонтальном положении на период времени 15-60 ми со скоростью 100-500 мм/с и охлаждаю до температуры по сечению слитка 150-300 С с удельным расходом воды в ванне 3,0-8,0 л/кг слитка, при этом под нижней гранью слитка поддерживают слой воды 0,8-1,5 толщины слитка 1-а над верхней - 4,0-&,0 его толщины и осуществляют барботаж воды под слитком. В одном иэ вариантов способа слит ки погружают в воду в стопе с зазором между ними, равном расстоянию от нижнего слитка до дна ванны, а барбо таж осуществляют под каждым слитком в течение всего периода охлаждения, причем расход воды подаваемой для Оарботажа, составляет 0,4-2,0 л/кГ cAHtKa. Время охлаждения слябов в ванне С водой в пределах 15-50 мин, объясняется необходимостью их охлаждения . до 150-300 С. При меньшем времени охлаждения не достигается конечная температура 9 1аждения, окалина с поверхности не полностью удаляется. При большем времени температура сля бов по сечению опускается ниже значе ний 150-300 с. Время охлаждения сля боВ толщиной 100-300 мм устанавлива : ют В прямо пропорциональной зависимости от толщины слитка. Охлаждение слитков до 150-300с объясняется необходимостью устранения внутренних трещин при прокатке. При более низких значениях в сечении слитка возникают термические напряжения и температурные градиенты, превосходящие допустимые значения, которые вызывают образование внутренних трещин. При больших значениях конечной температуры по сечению слитка не происходит полное удаление окалины с поверхности, а также возникает необходимость дальнейшего охлаждения слитков в штабелях на складе i Пределы конечной температуры охлаждения слиткой устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от толщины. Скорость погружения слитков в воду в пределах 100-500 мм/с -объясняется условиями парообразования под нижней гранью слитка. При меньшем значении происходит взрывообразное выделение пара из-под слитка, что опасно с тйчки зрения техники безопасности. При большем значении возникают относительно большие инерционные усилия в грузозахватных приспособлениях, что также опасно с точки зрения техники безопасности. После полного погружения слитка в воду скорость его опускания может быть уменьшена. Значения .скорости погружения слитков устанавливают в прямо пропорциональной зависимости от толщины слитка; Удельный расход воды в ванне в пределах 3-8 л/кг слитка объясняется условиями нагрена и парообразованием на поверхности воды в ванне. При меньшем значении не происходит охлаждение слитков сечением 100-300x800-2000 мм до необходимой конечной температуры. Кроме того, на поверхности воды в ванне про.исходит интенсивное паровыделение вследствие чpeз jepнoгo е.е нагрева. При большем значении удельный расход воды излишен и не приводит к дальнейшину повышению качестваохлажденных слитков. Значения удельных расхс-дов -ВОДЫ, устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от габаритов слябов. Необходимость установления под нижней гранью сляба слоя воды в пределах 0,8-1,5 его толщины объясняется условиями тепломассообмена в нижней части ,ванны с водой. При меньшем значении происходит неравномерное охлаждение граней слитка и, как следствие этого, его коробление. При большем значении под нижней гранью слитка образуется застойная зона воды, которая не участвует в охлаждений слитка вследствие отсутствия в этом районе конвективных потоков. Необходимость установления над верхней rpaHbio слитка слоя воды в пределах 4-8 его толщины объясняется условиями паровыделения с поверхности ВОДЬ В ванне. При меньшем значении после погружения слитка любого из предпочтительных для данного предложения габаритов происходит интенсивное паровыделение, что затрудняет технологический процесс охлаждения. При большем значении происходит излишний расход водк, не приводящий к дальнейшей оптимизации процесса охлаждения, Барботирование воды под нижней гранью слитка и между ними объясняет необходимостью снижения расхода воды и повышения эффективности ее использования. Диапазон изменения удельных расхо дов воды под нижней гранью слитка и между ними в пределах 0,4-2,0 л/кг слитка объясняется необходимостью обеспечения одинакового теплоотвода с противоположных граней слитка. При меньшем значении происходит неодинаковое охлаждение противоположных гра ней, в результате чего слиток коробится и теряет свою прямолинейность При большем значении производится и лишний расход воды, не приводящий к дальнейшему повьвиению качества охлаждаемых слитков. Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах предмета изобретения. Пример, В процессе непреры ной разливки в кристаллизатор подают .сталь марки Зсп, из которого вытягивают слиток сечением 250 х 1650 мм со скоростью 0,8 м/мин. В зоне; втори ного О5слаждения слиток поддерживают и направляк)т роликами, а также охлаж дают водой, разбрызгиваемой форсунка ми, установленными между роликами и сгруппированными по участкам. После каждого участка форсуночного охлажде ния замеряют температуру поверхности слитка при помощи оптических пиромет ров . В зоне вторичного охлаждения устанавливают 6 форсуночных секций с общей длиной 17,6 ми изменяют интен сивность охлаждения от 8,0 м под кристаллизатором до 2,5 м в конце зоны охлаждения. В данном примере температура противоположных широких граней сляба на выходе из зоны вторичного охлаждения составляе . Разница в значениях этих температур отсутствует. После выхода слитка из зоны вторичного охлаждения он разрезается на отдельные слябы длиной по 10 м и несся по 31,5 .т. После резки слябы на правляют по рольгангу к с водой. УдельньШ расход воды в ванне ус танавливайт равным 5,5 л/кг слитка. Общий объем воды в ванне при этом составляет 173,3 м . Каждый сляб рольганга берут грузозахватными приспособлениями и погружают в ванну с водой в горизонтальном положении со скоростью 300 мм/с. При этом под нижней гранью сляба устанавливают слой воды величиной 1,2 толщины сляба или 300 мМ, а над слябо М - 6 толщинили 1,5 i. Слиток устанавливают иа дно ванны на подставки, имеющие высоту 300 мм, Сляб охлаждают в течение 38 мин. В зазор между нижней .граныо сляба и дном ванны подают воду из форсунок . установленных вдоль граней слитка« Интенсивность подачи .воды и барвотирования ее под слябом устанавливают эавной 1,2 л/кг слитка. Общий расход барботирующей воды со всех четырех граней составляет 38 м. Барботирующую воду подают равнсадерно по периметру слитка в течение всего времени его охлаждения. Поистечении 38 мин сляб вынимают из ванны с водой с температурой по сечению 225°С и штабелируют. После этого в ванну загружают следующий сляб. .Пример2. В процессе непрерывной разливки в kpHCTaiuiHaaTop подают сталь марки 2СП, иа которого вытягивают слиток сечением 150x800 мм со скоростьк) 1,2 м/мин. В зоне вторичного охлаждения слиток поддерживают и направляют роликами, а также охлажда- . ют водой, разбрызгиваемой форсунками установленныкш между роликами и сгруппированными по участкам. После каждого участка форсуночного охлаждения замеряют температуру поверхности слитка при помощи оптических пирс метро8. В зоне непрерывного засорения форс ° нок и погрешностей в работе измеряющих и регулирующих приборов противоположные широкие грани сляСа охлаждаются с различной интенсивностью, что приводит к возникновению разницы в значе ниях температуры противоположных широких граней слитка на выходе иЗ зоны вторичного охлаждения. В данном примере на одной грани температура поверхности составляет , а на другой 890°С л разница составляет 70°С. , После выхода слитка из зоны вторичного охлаждения его разрезают на отдельные слябы длиной по 10 м и вессмш по 6,1 т. После резки слябы направляют по рольгангу к ванне с воДой. Удельный расход воды в ванне устанав ливают разным 3 л/кг слитка, общий объем воды в ванне при этом состав л 18,3 м. Каждый сляб с рольганга берут грузозахватными приспособлениями и погружают в ванну с водой в горизонтгшь-ном положении плашмя со скоростью 100 мм/с. При этом под нижней гранью сляба устанавливаю т слой воды великиной 0,8 толщины сляба или 80 мм, а над слябом - 4 толщин или 400 мм. . Слиток устанавливают на дно ванны на подставки высотой 80 мм. Сляб охлаж|дают в течение 15 мин. В зазор между нижней гранью сляба и дном ванны пода ют воду из форсунок, установленных вдоль гранейслитка. Интенсивность подачи воды и барботирования ее под слябом устанавливают равной 0,4 л/кг слитка. Общий расход барботирующей воды со всех четырех граней слитка составляет 2,5 м. Барботирующую воду подают равномерно по периметру .слитка в течение всего времени его охлаждения. По истечении 15 мин сляб вынимают.из ванны с водой с температурой по сечению 150с и штабелируют После этого в ванну загружают следующий сляб.

Примерз. В процессе непрерыв ной разливки в кристаллизатор подают сталь марки Зсп, из которого вытягивают слиток сечением 300x2000 мм со скоростью 0,4 м/мин. В зоне вторичного охлаждения слиток поддерживают и направляют роликами, а также охлаждают водой, разбрызгиваемой ч форсунками, установленнЕлми между роликами и сгруппированными по участкам. После каж.цого участка форсуночного охлаждения замеряют температуру поверхности слитка при помощи оптических пирометров.

В зоне вторичного охлаждения устанавливают 9 форсуночных секций с общей длиной 21 м и изменяют интенсивность охлаждения от 12 под кристаллизатором до 2,8 в конце зоны охлаждения.

В виду непредвиденного засорения форсунок и погрешностей в работе из меряющих и регулирующих приборов противоположные широкие грани сляба, охлаждают с различной интенсивностью, что приводит к возникновению разницы в значениях температуры противополож.ных широких граней слитка на выходе из зоны вторичного охлаждения. В данном примере на одной широкой грани температура поверхности составляет 940С, а на другой 840°С, что соетавляет разницу 100°С.

После Аыхода из -зоны вторичного охлаждения его разрезают на отдельные слябы длиной по 10 м и весом по 46 т. После резки слябы направляют по рольгангу к ванне с водой. Удельный расход воды в ванне.устанавливают равным.8 л/кг слитка, общий объем :воды в ванне при этом составляет 368 м.

Каждый сляб с рольганга берут клещами и погружают в ванну с водой в горизонтальном положении плашмя со скоростью 500 мм/с. При этом под нижней гранью сляба устанавливают слой ,

воды величиной 1,5 толщин сляба или j 450 мм, а над слябом - 8 толщин или 2,4 м. Слиток устанавливают на дно ванны на подставки высотой 450 iviM. Сляб охлаждают в течение 60 мин. В зазор между нижней гранью сляба и дном ванны подают воду из форсунок, установленных вдоль -граней слитка. Интенсивность подачи воды и барботирования ее под слябом устанавливают равной 2 л/кг слитка. Общий расход барботирующей воды со всех четырех граней слитка составляет 92 м. Барботирующую воду подают равномерно по периметру слитка в течение всего времени его охламуцения. По истечении 60 мин сляб вынимают из ваннЫ с водой с температурой по сечению 300°С и штабелируют. После этого, в ванну загружают следующий сляб.

При погружении слябов в ванну с водой стопой расстояние между слитками выдерживают таким же, как и между Нижней гранью последнего сляба и дном ванны. При этом .удельный расход барботирующей воды из форсунок в каждый зазор между слябами устанавливают также таким, как и -под последним слябом. Предлагаемый способ предпочтителен для охлаждения слябов сечением

100-300x800-2000 мм. I

Такая организация режима охлаждения слитков позволяет.устранить применение специальных кантователей и грузозахватных приспособлений. Кроме того, слитки после охлаждения не коробятся, не нарушается их прямолийейность, с их поверхности по всем граням полностью отслаивается и устраняется окалина, в слитке не возникают внутренние и наружные трещины, парообразование с поверхности воды не осложняет процесс обработки слябов.

Формула изобретения

1. Способ непрерывной разливки металла, включающий его подачу в кристаллизатор, вытягивание из него слитка, охлаждение поверхности слитка в зоне вторичного охлаждения водой, резку слитка на части и последующее охлаждение отрезанных частей слитка путем погружения их в зону с проточной водой, отличающийс я тем, что, с целью упрющения применяемого технологического оборудования, а также предотвращения деформации слитка и образования в нем трещин, отрезанные части слитка погружают в проточную воду в горизонтальном положении на период времени 15-60 мин со скоростью 100-500 мм/с и охлаждают до температ5фы по сечению слитка 15р-300 С с удельным расходом воды в ванне 3,0-8,0 л/кг слитка, при этом

9 98093510

под нижней граиью слитка поддерживаютвляют под каждым слитком в течение

слой воды 0,8-1,5 толщины сллтка, авсего периода охлаждения, причем раснад верхней - 4,0-8,0 его толщиныход воды, подаваемой для барбо ажа,

и осуществляют барботаж воды подсоставляет 0,4-2,0 л/кг слитка,

слитком. .Источники информации,

2.Способ по п. I, о т л и ч а ю-5 принятые во внимание при экспертизе щ и и с я тем, что слитки погружают1. Заявка Японии И 54-2913,

в воду в стопе с зазором, равным рас-кл. IDA 722, 1979.

стоянию от нижнего слитка до дна2, Заявка Японии 53-7373,

ванны.кл. 11 В09 1,1, 1978.

3.Способ по п. 1, о т л и ч а ю-10 3. Тэккокай, 1976, W 2, щ и и с я тем, что барботаж осущест-с. 56-60.