RU1795927C - Способ непрерывной разливки тонких металлических изделий и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Использование: получение тонких металлических изделий методом непрерывной разливки. Сущность изобретени : устройство содержит кристаллизатор 2, два выт жных валка 6,7. Средства регулировани  зазора между выт жными валками 8,9, средства электромагнитного перемешивани  10, 11, два датчика усили  прокатки F, F , блок обработки информации 12. 2 с.п. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил, ;

Description

Изобретение относитс , в частности, к получению тонких стальных сл бов, то есть плоских изделий, конечна  толщина которых редко превышает 100-120 мм, но чаще всего находитс  в пределах 20-50 мм.

Установки непрерывной отливки стальных сл бов с такой незначительной толщиной отличаютс  от установок непрерывной отливки сл бов стандартной толщины (пор дка 150-200 мм), в частности наличием после кристаллизатора в направлении извлечени  издели  по крайней мере одной пары валков, называемых выт жными. Их задачей  вл етс  доводить без обжати  изделие до его окончательной толщины после его выхода из кристаллизатора, осуществл   только сближение больших поверхностей литого издели . Кристаллизатор не позвол ет получить непосредственно желаемые малые толщины, В принципе зазор между выт жными валками  вл етс  фиксированным в течение всего процесса разливки и равен требуемой толщине. Выт жные втулки осуществл ют захват издели  так, чтобы вызвать ускоренное закрывание жидкого кратера. По выходе из валков, следовательно , изделие обычно полностью затвердевшее по всему его сечению. Во вс ком случае оно не имеет сердцевины в полностью жидком состо нии.

Дл  осуществлени  максимального уменьшени  толщины выт жные валки целесообразно поместить непосредственно на выходе из кристаллизатора. Однако такое размещение не лишено недостатков. В частности, оно может привести к преждевременной усадке отлитого издели  у стенки кристаллизатора в выходной его части, что может вызвать прорыв. Следовательно, можно создать установки, в которых выт жные валки достаточно удалены от выхода кристаллизатора, например, на рассто ние пор дка 1 м.

При эксплуатации такой машины требуетс  решить проблему регулировани  глубины кратера в жидком виде. Если жидкий кратер закрываетс  выше выт жных валков, то последние должны воздействовать на изделие , которое находитс  полностью в твердом или тестообразном состо нии. Дл  доведени  издели  до требуемой толщины они должны будут испытывать значительное распирающее усилие, что равноценно прокатке твердого раската. Такое усилие, если оно действует слишком долго, может привести к серьезным повреждени м самих валков и элементов их закреплени , С другой стороны, машина, способна  выдержат значительные давлени  металла на валки, была бы с трудом совместима по габаритам

с остальной частью разливочной установки из-за большой жесткости станины, котора  бы потребовалась. В любом случае, ее стоимость намного превысила бы стоимость

обычной установки.

Целью изобретени   вл етс  управление глубиной жидкого кратера, позвол ющее вернуть усилие, испытываемое выт жными валками, к его номинальному

0 значению, как только будет вы влено увеличение этого усили  выше нормы. ,

С этой целью при непрерывном литье тонких металлических изделий, в частности, из стали, в установке, содержащей кристал5 лизатор, за которым следуют в направлении извлечени  литого издели  выт жные валки , предназначенные дл  закрывани  кратера затвердевающего металла путем уменьшени  толщины указанного издели  в

0. процессе заливки, измер ют усилие давлени  металла на валки, посто нно оказываемое на выт жные валки изделием и в зоне, расположенной выше по ходу относительно выт жных валков, или между ними, воздей5 ствуют на еще жидкую сердцевину издели  переменным магнитным полем, отслежива  действие указанного магнитного пол  по значению измеренного усили  давлени  металла на валки с тем, чтобы оно не превыша0 до в течение длительного времени верхнее предельное значение.

Это переменное магнитное поле может быть подвижным и, таким образом, осуществл ть перемешивающее воздействие на

5 жидкую сердцевину отливаемого издели , которое, как известно, способствует удалению тепла, или, напротив, может быть стационарным и оказывать действие индуктивного нагрева на отливаемое изде0 лие...-..-.

Предметом изобретени  также  вл етс  устройство непрерывной разливки дл  осуществлени  данного способа, отличающеес  тем, что оно содержит средства дл 

5 измерени  усили  давлени  металла на валки , оказываемого отливаемым изделием, индуктор, по крайней мере, создающий переменное магнитное поле в отливаемом изделии выше выт жных валков или между

0 ними и средства отслеживани  соответстви  указанного магнитного пол  величине усили  давлени  со стороны издели  на выт жные валки.

Индуктор или индукторы могут быть

5 расположены между кристаллизатором и выт жными валками или могут размещатьс  в выт жных валках. Эти индукторы могут сообщать перемешивающие движени  жидкой фазе или оказывать нагревающее воздействие на отливаемое изделие. . .

Через посредство действи  перемешивани , оказываемого на жидкую сердцевину дл  облегчени  отвода перегрева, или, напротив , путем воздействи  подогрева, оказываемого на изделие, регулируют глубину жидкого кратера.

Перемешивание жидкой сердцевины отливаемого издели  в насто щее врем  очень широко распространено в непрерывной разливке стальных изделий традицион- ных форм - блюмов, слитков и сл бов толщиной примерно 200 мм. Цель - получение структур кристаллизации, благопри тных дл  пользовательских характеристик конечного издели , таких как высока  про- порци  сечени , затвердевшего в виде равноосной структуры, и уменьшение ликвации, Однако перемешивание также играет роль в отведении тепла из металла - отведение тем более быстром, чем интен- сивнее движение жидкого металла.

При прочих равных услови х, увеличение перемешивающего воздействи  на жидкую сердцевину ускор ет затвердевание издели  и поднимает точку замыкани  жидкого кратера. И наоборот, уменьшение перемешивающего воздействи  стремитс  замедлить кристаллизацию издели  и отпустить точку замыкани  жидкого кратера.

При непрерывном литье изделий значи- тельного сечени  это воздействие переме.- шивани  на охлаждение издели  имеет только второстепенное значение, по мере того, как охлаждение в основном обеспечено после кристаллизатора с помощью ох- лаждающей текучей среды направл емой на поверхность издели . С другой стороны, не стрем тс  регулировать с высокой точностью точку замыкани  жидкого кратера, ко- то.ра  обычно находитс  на. уровне нескольких метров за кристаллизатором. Напротив, при отливке тонких сл бов сама  мала  толщина жидкой сердцевины делает ее очень чувствительной ко всем  влени м, которые могут ускорить ее кристаллизацию и, в частности, к движени м вынужденной конвекции, таким как движени , наведенные подвижным магнитным полем. Устанавлива  такие перемещени  посто нно внутри жидкой сердцевины и измен   их интенсивность, создают, следовательно, возможность регулировани  глубины кристаллизационного кратера, не воздейству  на параметры функционировани  машины. Как было показано выше, в случае непрерывного лить  тонких сл бов с выт жными валками, удаленными от кристаллизатора, така  регулировка имела очень большое значение. Эта возможность может быть совмещена или заменена другими средствами

охлаждени  издели , воздействующими с его поверхности, таких как разбрызгивание охлаждающей текучей среды. Она обладает тем преимуществом, что воздействует непосредственно на жидкую сердцевину и обеспечивает небольшое врем  реагировани .

Интенсивность перемешивани  измен ют в зависимости от величины измеренного усили , оказываемого изделием на выт жные валки, зазор между которыми при нормальной работе поддерживаетс  посто нным и равным желаемой толщице издели . Выт жные валки настроены таким образом, чтобы испытывать воздействие силы , величина F которой, измер ема  датчиками непрерывно или дискретно, соответствует замыканию жидкого кратера. Если F становитс  больше, чем ее нормальное значение, это свидетельствует о том, что выт жные валки испытывают усилие со стороны издели , сердцевина которого уже находитс  в жидком состо нии, Такое отклонение по отношению к нормальному функционированию машины может быть вызвано такими факторами, как преднамеренное или непреднамеренное уменьшение скорости разливки, снижение температуры жидкого металла, питающего кристаллизатор и т.д. Начало и конец разливки, во врем  которых температура жидкого металла и скорость прохождени  издели  могут мен тьс  в значительных пропорци х, также представл ют собой критические периоды. В самом деле, в этом случае трудно регулировать параметры работы машины с тем, чтобы посто нно располагать точку замыкани  жидкого кратера на желательном уровне . Возможность вли ть на скорость кристаллизации металла через посредство интенсивности перемешивани  жидкой сердцевины предоставл ет оператору дополнительное средство воздействи , с целью управлени  работой машины.

Приме р. С помощью математического моделировани  и опытов на машине определ ют дл  заданных условий разливки (форма издели , скорость разливки, температура жидкого Металла, подаваемого в кристаллизатор и т.д.), какие параметры работы перемешивающего устройства дл  жидкой сердцевины позвол ют при закрытии жидкого кратера вмешиватьс  на самом благо- при тном уровне, то есть на уровне выт жных валков. Кроме того, дл  усили  F устанавливают два пороговых значени  FO и FL FO представл ет собой значение, ниже которого усилие считаетс  ненормально слабым и свидетельствует об опасности не- ;запирани  жидкого кратера. FI представл ет собой величину, выше которой считаетс , что усилие, которое испытывают валки, слишком велико и не должно сохран тьс  посто нно. Если значение FI достигаетс , то это означает, что кратер кристаллизации закрываетс  слишком рано. Следовательно, оператор уменьшает интенсивность электромагнитного перемешивани  дл  замедле- ни  его кристаллизации. Усилие, оказываемое на валки, измер етс . Если оно остаетс  выше FI, осуществл ют новое уменьшение интенсивности перемешивани . Если оно находитс  между усили ми FO и FI, нова  интенсивность перемешивани  сохран етс  до тех пор, пока точка замыка- ни  жидкого кратера переместитс  ниже . выт жных валков. Такое перемещение должно выражатьс  усилием, меньшим Fo, ив этом случае требуетс  увеличить интенсивность перемешивани  дл  возврата усили  к данному интервалу (Fo, FI).

Кроме того, можно назначить пороговое значение F2, превышающее FI, за пределами которого усилие, распирающее выт жные валки, не должно выдерживатьс  долее, чем несколько мгновений. Превышение этого порога F2 в этом случае должно привести не только к значительному и резкому уменьшению интенсивности перемешивани , но и к увеличению рассто ни  .между валками. После этого усилие, испытываемое валками, измер етс . Если оно останетс  выше Fa, то зазор между валками увеличиваетс . Когда оно становитс  меньше F2 .валки сближены. Затем, если усилие становитс  выше F2, то валки вновь рзздви га.ютс . Если, напротив, после сближени  валков усилие остаетс  меньше Fa, то сближение валков продолжают, и так далее до тех пор, пока валки вернутс  к своему номи- нальному зазору с усилием ниже Fa. С этого момента дл  возврата усили  к величине, наход щейс  в пределах от F0 до FI, воздействуют только на интенсивность перемешивани .

. Дл  учета инерции действи  магнитного пол  можно также установить величину усили  опережени  FS, меньшую FI так, что при достижении усилием значени  Рз, воздействуют на магнитное поле. Таким обра- зом, можно предвосхитить преодоление порога FI и снизить опасности повреждени  машины. Точно также можно установить значение опережени  F/}, превышакщее Fo, такое, что когда усилие достигнет значени 

F.4, измен ют магнитное поле. Таким обра- зом, ограничивают еще в большей степени опасность по влени  дефектов в изделии, которые были бы вызваны слишком запоз дзлым закрытием жидкого кратера.

Устройства, которые контролируют интенсивность перемешивани  и зазор между выт жными роликами, управл ютс  оператором или блоком обработки информации, который управл ет работой разливочной машины по информации, поступающей от измерителей распирающих валки усилий, электрические параметры электромагнитных устройств перемешивани  металла, скорости разливки и т.д.

Электромагнитные устройства дл  перемешивани  металла с бегущим магнитным полем, используемые на практике, могут относитьс  к различным типам известных устройств перемешивани , сообща  металлу вертикальные движени  или перпендикул рные к направлению извлечени , по большим плоскост м издели , или вращательные движени . Целесообразно, но не исключительно, они относ тс  к так называемому типу роликов магнитного перемешивани . Они в этом случае помещены в ролики, которые служат, кроме того, дл  поддержани  издели  (не сжима  его) между нижней частью кристаллизатора и выт жными валками. Могут найти применение плоские устройства дл  магнитного перемешивани , расположенные по ширине издели  в той же зоне машины непрерывного лить .

На чертеже схематически изображен пример установки непрерывной разливки тонких сл бов. Отливаемое изделие 1 выходит из кристаллизатора 2, в который подаетс  жидкий металл через разливочный стакан 3 , в частично затвердевшем состо нии-; сердцевина 4 находитс  в жидком состо нии , и оно зажато периферическим слоем 5 в тестообразном или полностью затвердевшем состо нии, толщина которого растет по мере продвижени  издели  в машине при его затвердевании. Установка содержит пару выт жных валков 6 и 7, свободно вращающихс  или с вращением с использованием след щей системы в направлении, указанном стрелками, расположенных на определенном рассто нии от кристаллизатора, за пределами его ближайшего соседства. Эти валики уменьшают толщину издели  до требуемой величины путем сближени  слоев металла, которые начали затвердевать на больших поверхност х кристаллизатора, с тем, чтобы закрывать жидкий кратер. Они снабжены средствами 8 и 9, позвол ющими регулировать зазор между ними и удерживать его на определенной величине. Установка содержит также средства электромагнитного перемешивани  жидкой сердцевины 4. Они могут быть выполнены, как изображено на чертеже, в виде пары

плоских многофазных устройств дл  перемешивани  металла 10 и 11, расположенных напротив больших поверхностей издели , между нижней частью кристаллизатора и выт жными валками, и создающих скольз щее магнитное поле. Датчики замер ют усили  прокатки F и FI, с которым изделие воздействует на выт жные валки б и 7, и передают результаты этих замеров в блок обработки информации 12, Этот блок управл ет , в зависимости от переданных датчиками данных, рабочими параметрами устройств перемешивани  металла, которые определ ют интенсивность движений внутри жидкой сердцевины, и это делаетс  посто нным образом, С другой стороны, этот блок также управл ет зазором выт жных валков в случае, когда усилие прокатки, воздействующее на один из них со стороны издели , превышает вышеуказанный порог

р2Дополнительно к устройствам дл  перемешивани  металла или вместо них, которые расположены между нижней частью кристаллизатора и выт жными валками, также можно использовать устройства дл  перемешивани  металла, введенные в кристаллизатор . Однако, так как они должны действовать на жидкую сердцевину относительно большого объема и так как они расположены достаточно далеко от дна жидкого кратера, эти устройства дл  пере- мешивани  металла в кристаллизаторе могут , оказатьс  недостаточными дл  обеспечени  только с их помощью достаточно резкого изменени  скорости кристаллизации жидкой сердцевины.

Другой вариант заключаетс  в размещении индукторов в самих выт жных валках , которые дл  этой цели выполнены трубчатыми. Они тогда особенно хорошо приспособлены к ускорению кристаллизации в случае, когда жидкий кратер замыкаетс  под выт жными валками, Они могут, впрочем, перемешивать жидкий металл

только в этом последнем случае или посто нно быть в действии, как вышеописанные устройства. Они могут использоватьс  одни или в сочетании с другими устройствами перемешивани  сердцевины в жидком виде, И, наконец,можно заменить часть или-все индукторы с подвижным полем , обеспечивающих перемешивание жидкой сердцевины, на индукторы с переменным, но стационарным полем, роль которых заключаетс  в посто нном или прерывистом подводе потока тепла к жидкой сердцевине. Этот поток тепла может быть изменен таким образом, чтобы сохран ть закрывание жидкого кратера на уровне выт жных валков. Он увеличиваетс , когда

жидкий кратер закрываетс  выше выт жных валков по потоку, и уменьшаетс , когда жидкий кратер закрываетс  под выт жными валками. Такое устройство целесообразно дл  введени  внутри выт жных валков, так как в этом случае оно может действовать в той же зоне, в которой его воздействие будет чувствоватьс  в первую очередь.

Claims (9)

1. Формула изобретени  1. Способ непрерывной разливки тонких металлических изделий, в частности из стали, в установке, содержащей кристаллизатор , за которым следуют в направлении извлечени  отливки выт жные валки, предназначенные дл  закрывани  кратера кристаллизатора путем обжати  указанного издели , отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности функционировани  установки, измер ют усилие воздействи  на выт жные валки со стороны издели  в направлении увеличени  зазора между ними.и в зоне, расположенной выше выт жных валков или между ними, воздействуют на жидкую сердцевину издели  пе- рем ен.н ым магнитным полем при одновременном контроле усили  воздействи  на выт жные валки с тем, чтобы оно не превышало в течение длительного периода заданное верхнее предельное значение и

   усилие, кратковременно допустимое без повреждени  выт жных валков.
2. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щи и с   тем, что магнитное поле представл ет собой стационарное магнитное поле, имеющее эффект индукционного нагрева издели .
3. 3. Способ по п.1, о тли ч а ю щ и и с   тем, что магнитное поле представл ет собой переменное магнитное поле, перемещающеес  поступательно и привод щее к  влению перемешивани  жидкой сердцевины издели .
4. 4. С/юсоб по пп.1-3, отличающий- с   тем, что магнитное поле измен ют так, чтобы усили  воздействи  на выт жные валки удерживались между двум  заранее уста- новленными значени ми - верхним предельным значением FI, обозначающим усилие воздействи  на выт жные валки, которые нельз  длительно превышать во избежание повреждени  выт жных валков, и

   нижним предельным значением F0, отражающим нахождение жидкой сердцевины издели  ниже выт жных валков.
5. 5. Способ по П.4, отличающийс  тем, что при усилии воздействи  на выт жные валки, превышающем фиксированное значение Fa. которое больше или равно указанному предельному значению Fi, зазор между валками увеличивают ступенчато до снижени  усили  воздействи  до значени , меньшего FL и затем зазор между валками возвращают ступенчато к его номинальному значению, обеспечива  величину усили  воздействи  на выт жные валки менее F2, а дл  учета инерции действи  магнитного пол  при возрастании усили  воздействи  на выт жные валки додредупреждающего значени  Рз, фиксируемого ниже Fi, или при уменьшении усили  воздействи  на выт жные валки до предупреждающего значени  F4, превышающего значение FO. измен ют действие магнитного пол .
6. 6. Устройство дл  непрерывной разливки тонких металлических изделий, в частности из стали, содержащее кристаллизатор, за которым следует в направлении извлечени  отливки выт жные валки, предназначенные дл  обеспечени  путем уменьшени 

   толщины издели  закрывани  кристаллизационного кратера, о т лишающеес  тем,

   что оно дополнительно содержит средства измерени  усили  разведени , с которым отливаемое изделие воздействует на два выт жных валка, два индуктора, расположенных по крайней мере в одном из выт жных валков или перед выт жными валками со стороны кристаллизатора дл  создани  переменного магнитного пол  в жидкой фазе отливаемого издели , также содержит след щие средства индукторов за усилием разведени , которое не должно длительно превышать верхнее предельное значение, устанавливаемое предварительно и пропорционально усилию, кратковременно допустимому дл  работы без повреждени  выт жных валков.
7. 7. Устройство по п,6, отличающее- с   тем, что оно содержит два средства регулировани  разведени  выт жных валков и средства слежени  дл  разведени , воздействующие с усилием разведени  на выт жные валки,
8. 8. Устройство по п.6 или 7, о т л и ч а ю- щ е е с   тем, что индуктор представл ет собой многофазный индуктор со скольз щим полем.
9. 9. Устройство по б или 7, отличаю- щ е ее   тем, что индуктор представл ет собой однофазную катушку индуктивности .