Способ непрерывной разливки металлов Советский патент 1983 года по МПК B22D11/00 

1

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к непрерывной .разливке металлов для отливки плоских cmiTKOB или слябов.

Известен способ непрерывной разливки металлов, включающий подачу металла в Кристаллизатор, вытягивание из него слир ка с переменной скоростью, поддержание и направление слитка роликами, охлаждение поверхности слитка водой, pa36paji3. гиваемой форсунками, сгруппированными по участкам, изменение удельных расходов воды вдоль зоны вторичного охлаждения по экспоненциальному закону от максимального з1шчения под кристалли- is затором до минимального в конце охлаждения, а также резку слитков. При этом в начале зоны вторичного охлаждения усгтанавливают скорость охлаждения поверхности слитка в пределах 30-80 °С/мин, 20 а в конце уменьшают ее до 2О°С и нин. же tl .

Недостатком ювестного способа является низкое качество непрерывнолитых

плоских слитков или слябов. Это объяоняется значительным развитием ликвапси онных явлений в конце полного затвердев вания слитка, а также образованием внут- ренних трещин. Это вызвано значительным с гажениём теплоотвода в конце затвердевания слитка и, как следствие, малой прочностью оболочки слитка и ее выпучиванием между роликами. ,

Известен способ непрерывной разливки металлов, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание вз него слирка с переменной скоростью, поддержание н направление слитка роликами, охлаждение поверхности слитка водой, разбрызгиваемой форсунками, сгруппированными по участкам, изменение удель1п 1Х расхо-: дов воды вдоль зоны вторичного охлаждения по экспоненциальному закону от максимального значения под кристаллизатором до минимального в конце охлаждения, а также резку слитков. При этом плоокий слиток толщиной 180-25О мм разп вают со скоростью 0,6-1,2 м/мин. На участке, составляющем 2,5-3,5% всей длины зоны вторичного охлаждения, устанавливают удельные расходы воды 1224 , в дальнейшем на длине, составляющей 2,5-3,5% всей длины зоны вторичного охлаждения, устанавливают удельные расходы воды 6-10,8 , а на третьем участке, составляющем 16,О-2О,0% всей длины зоны вторичного охлаждения, устанавливают удельные рао ходы воды- 3-7,8 2. Недостатке известного способа является низкое качество непрерывнолитых плоских слитков, что объясняется сннже кием интенсивности втбричнбгЬ охлажд ния в конце затвердевания слитка, раз1 его поверхности, кьщучиванием оболочки слитка между роликами. Вследствие этого происходит скоплениев осевой зоне слитка легкоплавких ликватов и образование на фронте кристаллизации внутренних трещин, приводящил к браку |слитков. Наиболее близким к предлага0к4ому по rexничecкoмy решению является способ непрерывной разливки металлов, включающий подачу металлов в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью охлаждение поверхности водой, изменение удельных расходов воды вдоль зоны вторичного охлаждения па экспоненциальному закону от максимального значения йод кристаллизатором до мидагмального в конце охлаждения. Пр этом удельные расходы воды изменяют от 3,5-4,О до 1,7-1,9 , воду по дают на слиток на длине, соответствую щей 0,6-О,7 его полного затве1 девания, в течение О,09-О,32 ч в прямой пропорциональной зависимости от толщины слитка, шменяющейся в пределах О,15-О,3 м 3J. Недостатком известного способа является низкое качество непрерывнолитых плоских слитков. Это объясняется экспоненциальным законом снижения интенсивности вторичного охлаждения. В резупь тате этого происходит разогрев поверхности слитка в конце зрны вторичного охлаждения, оболочка слитка становится недостаточно прочной для выдерживания ферростатического давления жидкой фазы происходит ее выпучивание между роликами. Вследствие этого в конце затверде вания слитка проиходит увеличение его внутреннего объема, куда скапливаются легкоплавкие лнкваты. В осевой зоне готового слитка происходит нарушение физшсо-механических свойств металла по его сечению, что вызывает брак готовой прокатанной металлопродукции раослоя. Выпучивание оболочки слитка в конЦе его затвердевания также приводит к образованию внутренних трещин на фронте кристаллизации, что вызывает брак слитков. Кроме того, снижение интенсивности , вторичного охлаждения слитка приводит к чрезмерному развитию глубины жидкой фазы, что требует увеличения металлургической длины установки непре1я 1вной разливки металлов. Цель изобретения - улучшение качества непрерывнопитых слитков. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу непрерывной разливки металлов, включающему подачу металла.в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, охлаждение поверхности слитка водой с изменением удельных расходов воды вдоль зоны вторичного охлаждения по экспоненциальному закону от максимального значения в начале до минимального к концу зоны охлаждения, в конце зоны вторичного охлаждения увеличивают уделвные расходы воды, с изменением их по параболическому закону до О,4-О,8 максимального значения удельных расходов воды в начале зоны вторичного охлаждения, при этом участок с параболичеоким законом изменения удельных расходов составляет 0,О6-О,12 глубины жкакой фазы, а максимум, параболы смещен относительно конца жидкой фазы слитка в сторону мениска на 0,2-О,3 длины участка. Исследованиями установлено, что для получения плоских слитков оптимального качества соотношением сторон 1/8-1/12 необходимо увеличивать интенсивность вторичного охлаждения слитка после предыдущего ее снижения по экспоненциальному закону от максимального значения под кристаллизатором до мин{1мального в конце охлаждения. При этом наиболыший эффект достигается при меньшей толщине плоского слитка, чем при большей. Исследованиями установлено, что при относительно большой толщине слитка (свыше 22О-250 мм) термическое сопротивление оболочки в конце затвердевания препятствует благоприятному воздействию увеличенной интенсивности вторичного охлаждения на получение слнтков оптимального качества. При меньшей толщине слитка термическое сопротивление оболочки в конце затвердевания слитка имеет значение, достаточное для про5:, пускания теплового воздействия увёличе ной интенсивности до жидкой сердцевины. При этом увеличивается прочность слитка (оболочки); уменьшается величина ее выпучивания, ускоряется процесс криоталлизашга последних порций жидкого м&талла. Это способствует подавлешпо процессов развития лшсвационных явлений, уменьшению количества трещин на фронте кристаллизации, сокращению длины жидкой фазы. В то же время на предьшуием участке сохраняется экспоненциальный закон уменьшения интенс1шности вторичного охлаждения, обеспечивающий необ. ходнмую закономерность теплоотвода по длине слитка и роста его оболочки. Улучшение качества непрерывнолитых слипсов происходит потому, что увеличивается прочность оболочки слитка, умень шается величина ее выпучивания между роликами, ускоряется процесс кристалл зашш последотх порций жидкого металла в конце жидкой фазы, что способствует подавлению развития лйквационных проце сов и образованию внутренних трещин на фронте кристаллизации. Диапазон максимального увеличения удельных расходов воды в конце затвердевания слитка до 0,4-0,8 от максималь ного значения в начал е зоны вторичного охлаждения Под кристаллизатором o6i ясняется условиями теплоотвода от жидкой фазы слитка в конце его затвердевания и устанавливают его в прямой пропорциональной зависимости от толщин слитка. При меньшей величине теплоотвод от жидкой фазы через оболочку слитка аедостаточный для достижения опти мального качества слитков. Большую величину удельнь1х расходов устанавливать не имеет смысла, так как вочзможность теплоотёода через оболочку слитка ограничеш из-за ее термического сопротивле ния. Дальнейшее увеличение удельных расходов воды приводит к возникновению в оболочке слитка температурных градиентов и термических напряжений, превосходящих допустимые значения и приводящих к образованию трещин. Диапазон расстояния пределов О,06О,12 глубины жидкой фазы, на котором устанавливают дополнительные удельные расходы воды в конце затвердевания сли ка, обясняется условиями затвердевания и теплоотвода от слитка. При бопыпетл расстоянии .нарушается необходимая закономерность теплоотвода и рост оболочки слитка на экспоненциальном участке уменьшения удельных сходов воды. При 2. меньшем расстоянии не достигается ве обходимое увешление теплоотвода от зиад кой фазы слитков в конпе его затвердева ния, и не обеспечивается/улучшение качества. Указанный диапазон устанавЯи- вают в прямой пропорциональной зависимости от толщины слитка. Диапазон смещен1 я максимального значения удельных расходов воды в сторону мениска металла в кристаллизаторе от конца жидкой фазы слитка на О,2О,3 длины участка дополнительного охлаждения с увеличенной интенсивностью o6i ясняется закономерностью увеличения толщины оболочки слитка в конце его затвердевания и изменением теплоотвода в соответствии с ее тep личecким сопротивлением. При меньшей и большей величине максимум удельных расходов воды не совпадает с оптимальным для теилоотвода значением термического сопротивления в оболочке слитка. В результате этого не достигается положительн й э4 фект усиленного теплоотвода от жидкой фазы слитка в конце его затвердевания. Указанный диапазон устанавливают прямопропорционально в зависимости от толщины вытягиваемого слитка. Предлагаемый способ предпочтителен для непрерывной разливки плоских слитков толщиной 1ОО-22О мМ,Увеличение длины зоны вторичн:ого охлаждения свыше глубины жидкой фазы слитка вмзвано необходимостью пода&ления ликвацигиных явлений в сердцевине затвердевшего слитка, так как обычно ликваты являются более легкоплавкими, чем основной металл. Параболический закон изменения ув&личенной интенсивности вторичного охлаждения слитка в конце его затвердевания объясняется закономерностью роста оболочки, изменением его термического сопротивления и теплового потока. Способ непрерывной разливки метат лов осуществляют следующим образсм. В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор сечением 18О 18ОО мм и длиной ЮОО мм подают сталь марки Зсп и вытягивают из него слиток с соотношением сторон 1:10 со скоростью 1,4 м/мин. Время полного затвердевания разливаемого слитка составляет 10 мин. При скорости вытягивания 1,4 м/мин длина жидкой фазы составляет 14 м. В зоне вторичного охлаждения слиток поддерживают и направляют при .помощи роликов. Поверхность слитка охлаждают водой, разбрызгиваемой форсунками, сгруппированными по 15 участ кам по длине зоны вторичного охлажде ния, равной 15 м. На каждом участке длиной по 1,О м устанавливают форсунки различной производительности и имеющие в каждом ряду индивидуальные исполнительные механизмы. При скорости вытягивания 1,4 м/мин в зоне вторичного охлаждешш устанавливают удельные рас ходы воды, изменя оышося по экспоневшшльному закону от максимального значения 10,0 -ч под кристаллизатором до 2,5 на расстоянии 13,0 м от мениска металла в кристаллизаторе в конце экспоненциального участка. Дальше по длине зоны вторичного охлажд&шш повторно увеличивают значения удель ных расходов воды и изменяют их по параболическому закону на участке, составляющем О,1 длины жидкой фазы слитка или длиной 1,4 м. При этом макс мальное значение удельных расходов воды на этом участке устанавливают равным 0,6 максимального значения под кристаллюатором или 6,0 м /м -ч, Максимальнс значение удельных расходов воды устанавливают на расстоянии О,25 длины участка дополнительного охлаждения с увеличенной интенсивностью или О,35 м от конца жидкой фазы слитка в сторону мениска металла в кристаллиза торе. Параболическое увеличение уделыных расходов начинают с величины удель ных расходов в хонде экспоненциального участка и заканчивают нулевым циклом. При отливке слитка сечением 15О мм с соотношением сторон 1:8 его вытягиваю т со скоростью 1,8 м/мин Время полного затвердевания слитка составляет 7,0 мин, а длина жидкой фазы составляет 12,6 м. В зоне вторичного охлаждения устанавливают удельные расходы воды, изменяющиеся по экспоненц альному закону от максимального значения 8,О м /м ч под кристаллизатором до 2,0 на расстоянии 12,О м от мениска кристаллюатора в кристаллюаторе в конце экспоненциального участка. Дальше по длине зоны вторичного охлаждения повторно увеличивают значения удельнь х расходов воды и изменяют их по параболическому закону на участке, составляющем О,О6 длины жидкой фазы слитка или О,76 м. При этом максималь ное значение удельных расходов воды на этом участке устанавливают равным 0,4 максимального з.вачения под кристапли:затором или 3,2 -ч. Максимальное значение удельных расходов воды устававливают на расстоянии О,2 длины учао тка с увеличенной интенсивностью охлаходения или 0,15 м от конца жидкой фазы слитка в сторону мениска металла в кристаллизаторе. Параболическое увеличение удельных расходов начинают с величины удельных расходов в конце экспоненциального участка их уменьщения или 2,О -ч и заканчивают нулевым значением. При отливке слитка сечением 210 2520 мм с соотношением сторон 1:12 его вытягивают со скоростью 1,О м/мин. Время полного затвердевания разливаемого слитка составляет 13,7 мин, а длина жидкой фазы составляет 13,7 м. В зоне вторичного охлаждения устанавливают удельные расходы воды, изменяющиеся по экспоненциальному закону от максимального значения 12,О под кристаллизатором до 3,О на раостояшга 12,4 м от мениска металла в кристаллизаторе.. конце экспоненциального участка. Дальше по длине зоны втоР1ЧНОГО охлаждения повторно увеличивают значения удельных расходов воды и изменяют их по параболическому закону па участке, составляющем 0,12 от длины жидкой фазы слитка или длиной 1,6 м. При этом максимальное значение удельных расходов зоды на этом участке устанавливают равным 0,8 максимального значения под кристаллизатором или 9,6 м /м .4. Максимальное значение удельных расходов воды устанавливают на расстоянии 0,3 длины участка с увеличенной интенсивностью охлаждения или 0,5 м от конца жидкой фазы слитка в сторону мениска металла в кристаллизаторе. Параболическое увеличение удельных расходов начинают с величидаг удельных расходов в конце экспоненциального участка их уменьшения или 3,0 -ч и заканчивают нулевым значением. При изменении скорости вытягивания при отливке слитка одного и того же поперечного сечения сохраняют неизменным геометрические параметр. расположения участка с параболическим зтеличением удельных расходов воды. Применение предлагаемого способа позволяет улучшить качества непреры&нолитых слитков за счет подавления развития ликвационных процессов в конце затвердевания плоских слитков и уменьшения количества внутренних трещин. В результате сокращается брак слитков по внутренней макроструктуре на О,1%, уменьшается количество обрези на 0,15%,

9 )5;10

Ф о р мул а в а о б ре т е в в ячеввя удельных раосодов воды в вачбше

Способ вепрерыввой рвэпввкв металлов,участок с параболвческнм законом к ваиоочакяниЯ подачу металла в кристалл -менетш удельных расходов составляет

затор, вытятвсанве вз вего слетка с п iО,О6-ОД2-глубины жидкой пары, а макременвой скоростью, охлаждение поверх-симум параболы смещен относительно

иости слитка водой с взмененвем удель-кониа жидкой фазы слитка в сторону ывных расходов воды здоль зоны вторично-ниска на О,2-О,8 длины участка, го охлаждения по аксповенциальнсму за

кону ОТмаксимального значения в не- 0ИсточНнки информации,

. чале до минимального к конпу зоны охла-принятые во внимание при акспертизе

ждения, о. т л в ч а ю ш и и с я тем,1. Заявка Японии 55-7106,

что, с целью улучшения качества иепр -кл. 11 В О91.1, 198О.

рывнолитых слитков, в кошхе зоны вто-2. Заявка Японии № 54-42844,

рвчного охлаждения увеличивают «кл. 11 В О91, 1979.

ные расходы воды по параболическому3. Авторское сбвдетельство СССР

закону до О,4-О,8 максвма1п.ного зва-№ 445510, кл. В 22 D 11/ОО, 1975.

зоны вто|Я1чного охлаждевяя, при этом