Способ непрерывного литья слитков — SU 1079344 (original) (raw)
/ УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Всесоюзный орцена Ленина научноисслецовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения(56) 1. Бойченко М. С. Непрерывнаяразливка стали. ММеталлургияф, 3.961,с, 139,2, Патент фРГ Иф 2636666,кл. В 22 Р 11/124, 1978,3. Патент Швейцарии М 572370,кл, В 2211/124, 1976 (прототип).(54)(57) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГОЛИТЬЯ СЛИГКОВ, включающий поцачуметалла в кристаллизатор, вытягиваниеслитка с переменной скоростью, охлажцение поверхности спитка воцой, поцаваемой через форсунки в зоне вторичного охлажцения, изменение ширины отливаемых слитков в процессе литья и расстояния от форсунок цо поверхности слитка и регулирование уцельных расхоцов воцы вцоль зоны вторичного охлажцения по акспоненпиальному закону от максимального значения поц кристаллизатором цо минимального в конце зоны охлажцения, о т - личающийсяулучшения качества слитков эа счет уменьшения внутренних и наружных трещин, при кажцом увеличении ширины слитка на величину, равную толщине слитка, увеличивают расстояние от форсунок цо поверхности слитка на величину, равную 0,2 0,3 топщины слитка, и оцновременно уменьшают уцельные расхоцы воцы по всей зоне вторичного охлажцения по прямолинейному закону от 0,6 1,1 м/м.ч в р начале эоны вторичного охлажцения цо 0,2 0,3 м /м-ч в конце ее.ЭИзобретение относится к металлургии,в частности к непрерывному литью слитков.Известен способ непрерывного литьяслитков, включающий подачу металла вкристаллиэатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, охлаждениеповерхности слитка водой, распыливаемойфорсунками, сгруппированными по участкамв зоне вторичного охлажпения, Расстояниеот форсунок цо поверхностного слитка вы держивают постоянным, При этом приизменении ширины отливаемого слиткаупельнье расхопы воцы в зоне вторично-)го охлаждения не изменяют13.Недостатком известного способа являет 5ся низкое качество непрерывнолитых слитковЭто объясняется тем, что значения удельных расходов воды остаются, неизменными при изменении ширины отливаемого слитка. В результате образуется несоответ 20 ф ствие между процессом кристаллизации непрерывнолитого слитка и интенсивностью охлаждения его поверхности. Вследствие этого в оболочке слитка возникают25 температурные грапиенты и термические напряжения, превосходящие цопустимые значения что вызывает брак слитков по внутренним и наружным трещинам.Известен также способ непрерывного литья слитков, включающий подачу метал-З 0 ла в кристаллизатор, вытягивание из нуго слитка с переменной скоростью, охлажцение поверхности слитка водой, распыливаемой форсунками, сгруппированными по участкам в зоне вторичного охлаждения, 35 При этом при изменении ширины отливаемого слитка изменяют расстояние от форсунок цо поверхности слитка, оставляя упельные расхоцы воцы в зоне вторичного охлажпения неизменными23.40Недостатком известного способа являет- ся низкое качество непрерывных слитков. Это объясняется несоответствием величины упельных расхопов воды изменившейся ширине слитка.Вследствие этого нарушается необходимая при кристаллизации слитка равномерность распрецеления температуры поверхности слитка по его периметру, в оболочке слитка возникают температурные грациенты и термические напряжения, 50 превосхопящие цопустимые значения, что вызывает брак слитков по внутренним и наружным трещинам,Наиболее близким к изобретению по технической сущности и постигаемому 55 результату является способ непрерывного литья слитков, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание слитка с переменной скоростью, охлаждение поверхности слитка воцой, поцаваемой через форсуики в зоне вторичного охлаждения, изменение ширины отливаемых слитков в процессе литья и расстояния от форсунок по поверхности слитка и регулирование уцельных расходов вопы вдоль зоны вторичного охлажцения по экспоненциальному закону от максимального значения поп кристаллизатором цо минимального в конце зоны охлаждения,Г 1 ри этом прн измене- нии ширины слитка упельные расхоцы воды оставляют неизменными и сохраняют постоянным отношение ширины слитка к расстоянию от форсунок по поверхности слитка3 3.Недостатком известного способа является низкое качество непрерывнолитых слит-:ков.Это объясняется тем,чтонарушаетсясоответствие динамики процесса кристаллизации слитка и интенсивности охлаждения его поверхности по периметру слитка. Вслепствие увеличения ширины слитка при неизменных удельных расхопах воды происхоцит коробление широких граней иза возникновения значительных температурных грациентов и термических напряжений в оболочке слитка, возникают внутренние и наружные трещины.Сохранение постоянным отношения ширины слитка к расстоянию от форсунок цо поверхности слитка не обеспечивает равенства температуры поверхности по периметру слитка. Эго объясняется тем, что при увеличении расстояния от форсунок цо поверхности слитка при неизменных удельных расходах воды увеличивается неравномерность распрепеления воды по ширине слитка. Зго является слецствием того, что при увеличении расстояния от форсунок по поверхности слитка увеличивается степень неравномерности распределения воды по полю орошения факела каждой форсунки. Исследованиями установлено, что при увеличении ширины слитка необходимо уменьшать в опрецеленной степени значения удельных расходов воды, при этом степень уменьшения уцельных расхопов воды вдоль зоны вторичного охлаждения должна быть переменной. Это требование необходимо выдерживать с целью выравнивая температуры поверхности слитка по его периметру. При этом усрепняется интенсивность распределения воды по полю орошения кажцой форсунки, что способствует устранению коробления широкихграней слитка и предотвращает возникновение в Них внутренних и наружных трещин,Кроме того уменьшение величины снижения значений уцельных расходов воцывдоль зоны вторичного. охлажаения способствует выдерживание температуры поверхности широких граней слитка в необходимых. прецелах, обеспечивающих оптимальные условия кристаллизации слиткав процессе его затверцевания,10Исследованиями также установлено,что режим вторичного охлаждения необхоцимо выбирать цля отливки наименьшего по ширине слитка из всех типоразмеров, на которые рассчитана данная 15установка. При переходе на литье слитков большей ширины необхоцимо соответственно уменьшать удельные расходыводы с одновременным .увеличением растояния от форсунок цо поверхности слитка. 20Более высокие значения удельных расходовводы при литье слитков наименьшей ширины из всего сортамента объясняютсятем, что при этих условиях обеспечивается равномерное распределение воды посуммарному полю орошения форсунок,расположенных поперек слитка, а такжеравномерность температуры поверхностипо периметру слитка,30Целью изобретения является улучшение качества слитков за счет уменьшения внутренних и наружных трещин.Укаэанная цель цостигается тем, что согласно способу непрерывного литья 35 слитков, включающему подачу металла в кристаллизатор, вытягивание слитка с переменной скоростью, охлаждение поверхности слитка водой, подаваемой через форсунки в зоне вторичного охлаждения, иэ менение ширины отливаемых слитков в процессе литья и расстояния от форсунок цо поверхности слитка и регулирование уцельных расхоцов воды вдоль эоны вторичного охлажцения го экспоненциальному 45 закону от максимального значения поц кристаллизатором цо минимального в конце эоны охлаждения, при кажцом увеличении ширины слитка на величину, равную толщине слитка увеличивают расстояние 50 от форсунок цо поверхности слитка на величину, равную 0,2 0,3 толщины слитка, и оцновременно уменьшают уцельные расхоцы воды по всей зоне вторичного охлаждения по прямолинейному закону от 55 06-11 м /м-ч в начале зоны вторично 3 Лго охлаждения цо 0,2 0,3 м /м-ч в кон 3 цее ее. Улучшение качества непрерывнолитых слитков происходит потому, что выцерживается равномерность распределения температуры по периметру и цлине слитка в течение всего времени его эатверцевания. Кроме того, при уменьшении удельных расходов воды с увеличением ширины слитка усрецняется интенсивность распределения воцы по суммарному полю орошения, расположенному поперек слитка. Благодаря этому по периметру и длине слитка отсутствуют перегретые и переохлажценные локальные участки поверхности слитка, в ободочке слитка не возникают температурные градиенты и термические напряженияпревосходящие допустимые значения, что устраняет .брак слитков по внутренним и наружным трещинам.Диапазон увеличения расстояния от форсунок цо поверхности слитка в прецелах 0,2 0,3 толщины слитка установлен экспериментально и является оптимальной величиной при кажцом увеличении ширины слитка на величину, равную толщине слитка. Как показали эксперименты,при больших значениях,чем указанныепроисходит уменьшение интенсивности охлаждения поверхности слитка и ее разогрев.При меньших значениях, чем указанные, наоборот интенсивность охлажцения повышается и происходит переохлажцение слитка. В обоих случаях брак слитков по внутренним и наружным трецинам увеличивается.Уменьшение значений уцельных расходов воцы на 06-11 м /м-ч в началемзоны вторичного охлаждения и на 0,2 0,3 м 3/мч в конце ее при каждом увеличении ширины слитка на величину, равную толщине слитка, объясняется условиями выравнивания температуры поверхно - сти слитка по его периметру на протяжении всей зоны вторичного охлаждения.1При больших значениях, чем указанные происходит разогрев, а при меньших значениях - переохлажцение поверхности слитка свыше допустимых значений. Указан-. ные значения устанавливаются в прямо пропорциональной зависимости от скорости вытягивания слитка.Прямолинейный закон уменьшения удельных расходов воды вдоль зоны вторичного охлаждения объясняется закономерностями теплоотвода от слитка через оболочку с изменяющейся толщиной при практически постоянном значении коэффициента теплопроиоцности металла.Величина толщины слитка выбрана эакритерий величины увеличения расстоянияот форсунок по поверхности слитка иуменьшения удельных расхоцов воды потому, что онв определяет теплосопержвниеслитка и необхопимую интенсивность еговторичного охлаждения, 5Ниже цан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие вариантыв пределах формулы изобретения.Способ непрерывного литья слитковосуществляют слецуюшим образом.1 ОП р и м е р 1. Процесс непрерывноголитья слитков из стали марки Зсп вецутна установке, препназначенной пля отливки слитков толщиной 250 мм и шириной 1200 - 1950 мм. Криствллизаторимеет возможность изменять ширину отливаемого слитка в процессе литья, Взоне вторичного охлажпения поверхность . слитка охлажцают водой, попаваемой через форсунки, сгруппированные по 5участкам. Йлина участков соответственно;1-го 1,4 м, 2-го 1,1 м, 3-го 1,2 м,4-го 2,8 м 5-го 3,75 м. форсунки устанавливают межпу роликами в ряп, Напервом участке располагают по 4 форсун 25ки в ряп, на втором - по 3, на остальных - по 2, форсунки устанавливаютплоскофакельные. Расхопы воцы изменяютв зависимости от скорости вытягивания слитка и его ширины.форсунки имеют ЗОвоэможность изменять расстояние поповерхности слитка, На первых двухучастках расЧтояние от форсунок по поверхности слитка устанавливают равным200 мм, на остальных - по 300 мм, 35Удельные расхопы вопы на первом участке устанавливают гравными 4,0 м/м чгна 2-м 3,5 м /м ч, на 3-м 3,0 м м ч,на 4-м 20 м /м ч и нв 5-м 1,5 м /м ч,3 2 3 2Прн увеличении скорости вытягивания 4 Ослитка сечением 250 х 1200 мм с 0,6 м/минцо 0,9 м/мин увеличивают удельные расходы воды, оставляя расстояние от форсунок по поверхности слитка неизменным.В этом случае уцельные расхоцы воды 45устанавливают слецуюшими: на 1-м участке 5,5 м /м ч, на 2-м 5,0 м /м.ч, на5 гЗ 23-м 4,5 мЪмгч, на 4-м 3,0 мЗ/м ч,на 5-м 2,0 мЗ/мгч.1При увеличении скорости вытягивания слитка сечением 250 х 1200 мм с 09по 1,2 м/мин также увеличивают удельные расходы воды, оставляя расстояние от форсунок цо поверхности слитка неизменным, В этом случае удельные расхоцы вопы на пяти участках устанавливают соответственно равными; 8,5 м /м-ч,3 7,0 мЪмгч, 6,0 м/мгч, 4,5 м/мч,2,5 мЗ/мгч, При такой организации режима вторичного охлажцения вьшерживается равномерность температуры по периметру слитка, а также равномерность, распрепеления вопы по суммарному полю орошения.П р и м е р 2. В процессе непрерывного литья увеличивают ширину отливаемого слитка на величину, равнуюопной толщине слитка или на 250 мм,и вытягивают слиток сечением 250 хх 1450 мм со скоростью 0,6 м/мин.При установке новых расстояний отфорсунок по поверхности слитка и новыхзначений удельных расхоцов воцы эаоснову берут параметры непрерывноголитья слитка сечением 250 х 1200 мм соскоростями вытягивания слитка 0,6, 0,9и 1,2 м/мин.В этом случае на скорости 0,6 м/минувеличивают расстояние от форсунок поповерхности слитке на кажцом участкена 0,2 толщины слитка или на 50 мми в результате этого на каждом участкеохлвжцения получают слепуюшие расстояния от форсунок по поверхности слитка;на 1-м и 2-м по 250 мм, нв З-м, 4-ми 5-м по 350 мм. Одновременно уменьшают удельйые расходы воды вдоль зонывторичного охлаждения по прямолинейномузакону на 0,6 мз/мгч в начале зоны поцкристаллизатором и нв 0,2 м/мгч в конце ее. Удельные рвсхопы воцы по участкам устанавливают слепующими: нв 1-м3,4 м З/мгч нв 2-м 3,0 м/мгч нв3-м 2,6 м 4/мгч на 4-м 1,7 мЗ/м 2 ч на3 мПри увеличении скорости вытягивания слитка с 0,6 по 0,9 м/мин увеличиваютрасстояние от форсунок цо поверхности слитка на 0,25 толщины слитка или на63 мм и устанавливают на каждом участке следующие величины расстояний от форсуйок по поверхности слитка: на 1-м и2-м по 263 мм, на З-м, 4-м и 5-м по 363 мм. Опновременно уменьшают удельные расходы вполь зоны вторичного охлаждения по прямолинейному закону на 0,85 м//м ч в начале эоны поц кристал 3 глизатором и на 0,25 м/мгч в конце ее. Уцельные расхоцы воды по участкам устанавливают слецующими: на 1-м 4,65 мЗ/мгчас, на 2-м 4,3 м/м 2 ч, на 3-м 3,9 мЗ/м ч, на 4 2,55 м/мгч и на 5-м 1,75 мЗ/мгч.При увеличении скорости вытягивания слитка с 0,9 по 12 м/мин увеличивают расстояние от форсунок цо поверхностиЗвквз 1215/8 Тираж 775 Подписи ое ВНИИПИ Госупврственного комитетв СССР по аелвм изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Рвушсквя нвб., а. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород,ул. Проектнвя, 4 слитка нв 0,3 толщины слитка или на 75 мм и устанавливают нв квжаом учвстке следующие величины расстояний от форсунок по поверхности слитка: нв 1-м и 2 м по 275 мм, нв З-м, 4-м и 5-м по .375 мм. Опновременнофуменьшвют уаельные рвсхопы вопы вдоль зоны вторичного охлвжпения по прямолинейному закону нв 1,1 мЭ/м 2 ч в нвчвле эоны поп криствллизвтором и нв 0,3 м/мч в конце ее. Удельные рвсхопы ноаы по участкам устанавливают следующими: нв 1-м 7,4 мЭ/мч, нв 2-м 6,1 мЭ/мч, нв 3-м 5,3 мз/мч, нв 4-м 4,0 м/мч и нв 5-м 2,2 мЭ/м 2 ч. М 5При такой органиэации режимв вторичного охлвжаения вьщерживвется рввномерность темпервтуры по периметру слитка, в также по его алине.П р и м е р 3, В процессе непрерывного литья увеличиввют ширину отливвемого слитка нв величину, равную трем толщинвм отливвемого слитка или нв 750 мм, и вытягивают слиток сечением .250 х 1950 мм со скоростью 0,6 м/мин.В этом случае увеличивают расстояние от форсунок по поверхности слитка нв квжпом участке нв Зх 0,2 толщины слитка или нв 150 мм и устанавливают слеауюшие величины расстояний от форсунок 30 ао поверхности слитка: нв 1-м и 2-м участках 350 мм, нв З-м, 4-м и 5-м 450 мм, Одновременно уменьшают уаельные рвсхоаы ваолЬ зоны вторичного охлвжаения по прямолинейному звкону нв35 Зх 0,6=1,8 мЭ/мч в начале зоны поа криствллизатором и нв Зх 0,2=0,6 мЭ/мч в конде ее.Удельные расходы воды по участкам/ 2 устанавливают следуют ие: иа 1-м 2,2 м-тм ч нв 2-м 2,0 м/м ч,нв 3-м 1,8 м/мч,нв 4, 4-м 1,1 мЗ/м 2 ч,нв 5-м 0,9 м Э/м"ч. При увеличении скорости вытягиванияслитка с 0,6 по 0,9 м/мин увеличиваютрасстояние от форсунок по поверхности слитка нв Зх 0,25 толщины слиткв или нв187 мм и устанавливают нв каждомучастке слеаукхпие величины расстоянийот форсунок ао поверхности слитка: нв 1-ми 2-м 387 мм, нв З-м, 4-м и 5-м487 мм. Оановременно уменьшают удельные рвсхопы воаы ваоль зоны вторичногоохлвжаения по прямолинейному звконунв Зх 0,85 2,55 мз/мч в начале зоныпоп криствллизвтором и нв Зх 0,25=Э 2=0,75 м /м ч в конце ее. Уаельные рвсхоаы воаы по участкам уствнввливвютслепунхцими: нв 1-м 2,95 мз/мч, нв2-м 2,9 м /м ч, нв 3-м 2,85 м Э/м ч,Э 2нв 4-м 1,8 м/м 2 ч и нв 5-м 1,25 м/мч.При увеличении скорости вьтягиванияслитка с 0,9 ао 1,2 м/мин увеличиваютрасстояние от форсунок по поверхностислитка нв Зх 0,3=0,9 толщины слитквили нв 225 мм и уствнввливвют нв квжном участке слеаующие величины рвсстояний от форсунок ао поверхности слитка:на 1-м и 2-м 425 мм, нв З-м, 4-м и5-м 525 мм. Опновременно уменьшаютупельные рвсхопы ваоль зоны вторичногоохлвжаения по прямолинейному законунв Зх 1,1=3,3 мЭ/мч в начале эоны охлвжаения поп криствллизвтором и нвЗх 0,3=0,9 мЭ/м ч в конце ее. Удельныез грвсхопы воды по участкам устанавливаютследующие: нв 1-м 5,2 мЗ/м 2 ч, нв 2-м4,3 мЭ/м ч, нв 3-м 3,9 мЗ/м 2 ч, нв 4-м3,0 м/м 2 ч, нв 5-м 1,6 м/мч.Применение изобретения позволяет получвть непрерывнолитые слитки высокогокачества независимо от их ширины искорости вытягиввния. При этом препложенный способ предпочтителен при непрерывном литье слитков с соотношениемсторон в преаелвх 1/4-10,Блвгоцвря применению преалвгвемогоспособе со,крвщвется брак слитков повнутренним и наружным трещинам нв 1%и уменьшвется количество обрези нв0,15%,