RU2032491C1

RU2032491C1 - Method of continuous casting of metals

Info

Publication number: RU2032491C1
Application number: RU92011599A
Authority: RU
Inventors: В.И. Лебедев; А.П. Щеголев; В.А. Тихановский; А.Л. Кузьминов; Ю.П. Бойко; В.С. Луковников; Ю.И. Жаворонков; И.Ф. Градецкий; Б.Н. Николаев
Original assignee: Производственное объединение "Южуралмаш"
Priority date: 1992-12-14
Filing date: 1992-12-14
Publication date: 1995-04-10

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: metal is fed to a crystallizer, ingot is drawn out of the crystallizer, slag mixture is supplied to the metal meniscus in the crystallizer, the reciprocal motion is given to the crystallizer, the crystallizer walls are cooled with running water and are supported. The ingot in the zone of secondary cooling is directed with the aid of cut rollers with intermediate supports. The ingot surface is cooled with a cooling agent sprayed by pulverizers. The intensity of the ingot cooling is regulated. The roller shifting is measured relative to the technological axle. In the process of continuous casting the shifting of the intermediate support is determined. The specific expenditure of the cooling agent is increased by 10 - 30% of the operating value as soon as this shifting is exceeded up to the value of 0.0005 - 0.006 of the ingot thickness. The specific expenditure of the cooling agent is decreased up to the operating value at the consequent decrease of this shifting up to the value of 0.0001 - 0.002 of the ingot thickness. The specific expenditure of the cooling agent is changed at the length of the ingot under the crystallizer. The length is equal to the distance from the intermediate support to the lower face of the crystallizer. The distance makes up 0.5 - 5.0 of the ingot thickness. EFFECT: enhanced quality of continuously cast ingots. 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов. The invention relates to metallurgy, and more particularly to continuous casting of metals.

Известен способ непрерывной разливки металлов, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка, подачу на мениск металла в кристаллизаторе шлаковой смеси, сообщение кристаллизатору возвратно-поступательного движения, охлаждение стенок кристаллизатора проточной водой, поддержание и направление слитка в зоне вторичного охлаждения при помощи разрезных роликов с промежуточными опорами, охлаждение поверхности слитка охладителями, распыливаемыми форсунками, регулирование интенсивности охлаждения слитка, а также измерение усилия прижатия слитка к опорным роликам. A known method of continuous casting of metals, including feeding metal into the mold, drawing an ingot from it, feeding slag mixture to the metal meniscus, communicating reciprocating motion to the mold, cooling the mold walls with running water, maintaining and guiding the ingot in the secondary cooling zone using split rollers with intermediate supports, cooling the surface of the ingot with coolers, spray nozzles, regulation of the intensity of cooling of the ingot, and Measuring a force pressing an ingot to the support rollers.

В процессе непрерывной разливки измеряют усилие прижатия слитка к опорным роликам по противоположным граням слитка в нечетном количестве точек в конце полного затвердевания слитка. При увеличении усилия в одной из точек измерения снижают интенсивность охлаждения этого участка грани по всей длине зоны охлаждения, а на соответствующем участке противоположной грани увеличивают. Изменение интенсивности охлаждения производят в пределах 10-20% от ее номинального значения при превышении усилия прижатия в точке измерения на 5-10% от номинального значения [1]
Недостатком известного способа является неудовлетворительное качество непрерывнолитых слитков. Это объясняется тем, что измерение усилий прижатия слитка к опорным роликам производят в конце полного затвердевания слитка. В этих условиях оболочка слитка имеет большую толщину, имеющую возможность значительного сопротивления ферростатическому давлению. В результате снижается точность измерения действительных усилий прижатия слитка к опорным роликам, что исключает регулирование интенсивности охлаждения в необходимых пределах. Кроме того, применение процесса измерения усилия прижатия слитка к опорным роликам возможно при условии применения различных типов мессдоз, точность показаний которых недостаточна для осуществления регулирования режима вторичного охлаждения слитка в необходимых пределах.In the process of continuous casting, the pressure of the ingot against the support rollers is measured along the opposite faces of the ingot at an odd number of points at the end of the complete solidification of the ingot. With an increase in force at one of the measurement points, the cooling intensity of this portion of the face along the entire length of the cooling zone is reduced, and in the corresponding portion of the opposite face, it is increased. The change in the cooling intensity is carried out within 10-20% of its nominal value when exceeding the pressing force at the measuring point by 5-10% of the nominal value [1]
The disadvantage of this method is the unsatisfactory quality of continuously cast ingots. This is because the measurement of the efforts of pressing the ingot against the support rollers is carried out at the end of the complete solidification of the ingot. Under these conditions, the shell of the ingot has a large thickness, with the possibility of significant resistance to ferrostatic pressure. As a result, the accuracy of measuring the actual efforts of pressing the ingot against the support rollers is reduced, which eliminates the regulation of the cooling intensity within the required limits. In addition, the application of the process of measuring the force of pressing the ingot against the support rollers is possible provided that various types of mass doses are used, the accuracy of the readings of which is insufficient to regulate the mode of secondary cooling of the ingot within the required limits.

Сказанное приводит к нарушению стабильности кристаллизации слитка, к увеличению возникающих в оболочке слитка температурных градиентов и термических напряжений сверх допустимых значений. В результате увеличивается брак слитков по внутренним и наружным трещинам. The foregoing leads to a violation of the stability of the crystallization of the ingot, to an increase in the temperature gradients and thermal stresses arising in the shell of the ingot in excess of the permissible values. As a result, the marriage of ingots along internal and external cracks increases.

Наиболее близким по технической сущности является способ непрерывной разливки металлов, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка, подачу на мениск металла в кристаллизаторе шлаковой смеси, сообщение кристаллизатору возвратно-поступательного движения, охлаждение стенок кристаллизатора проточной водой, поддержание и направление слитка в зоне вторичного охлаждения при помощи разрезных роликов с промежуточными опорами, охлаждение поверхности слитка охладителем, распыливаемым форсунками, регулирование интенсивности охлаждения слитка, а также измерение смешения роликов относительно технологической оси. The closest in technical essence is the method of continuous casting of metals, including feeding metal into the mold, drawing an ingot from it, feeding slag mixture to the metal in the mold, imparting reciprocal motion to the mold, cooling the mold walls with running water, maintaining and directing the ingot in the zone secondary cooling by means of split rollers with intermediate bearings, cooling of the surface of the ingot with a cooler sprayed by nozzles, regulation of the cooling rate of the ingot, as well as measuring the mixing of the rollers relative to the technological axis.

В процессе непрерывной разливки уменьшают удельные расходы охладителя в межроликовом пространстве перед роликом, смещенным в сторону слитка, и увеличивают при его смещении от слитка. При этом на каждые 0,1 мм смещения ролика изменяют удельные расходы охладителя в прямо пропорциональной зависимости на 5-10% от номинального значения. Смещение роликов измеряют перед началом разливки [2]
Недостатком известного способа является неудовлетворительное качество непрерывнолитых слитков. Это объясняется тем, что изменяют удельные расходы воды только в одном межроликовом пространстве в зависимости от положения роликов относительно технологической оси. В этих условиях отсутствует возможность регулирования интенсивности вторичного охлаждения по длине зоны вторичного охлаждения в зависимости от текущего значения смещения роликов в процессе непрерывной разливки.In the process of continuous casting, the specific costs of the cooler in the inter-roll space in front of the roller displaced towards the ingot are reduced, and they are increased when it is displaced from the ingot. In this case, for every 0.1 mm displacement of the roller, the specific costs of the cooler are changed in direct proportion to 5-10% of the nominal value. The displacement of the rollers is measured before casting [2]
The disadvantage of this method is the unsatisfactory quality of continuously cast ingots. This is explained by the fact that the specific flow rates of water are changed only in one inter-roller space, depending on the position of the rollers relative to the technological axis. Under these conditions, it is not possible to control the intensity of the secondary cooling along the length of the secondary cooling zone, depending on the current value of the displacement of the rollers during continuous casting.

Исследованиями установлено, что измерение величины смещения ролика или, что то же самое, его промежуточной опорой является критерием оценки степени оптимальности режима вторичного охлаждения. В то же время величина смещения ролика в процессе разливки является критерием оценки толщины и прочности оболочки слитка на выходе из кристаллизатора. Своевременное изменение удельных расходов воды под кристаллизатором на определенной длине позволяет в этих условиях избежать возникновения внутренних и наружных трещин в слитке, а также прорывов металла. Studies have established that measuring the magnitude of the displacement of the roller or, equivalently, its intermediate support is a criterion for assessing the degree of optimality of the secondary cooling mode. At the same time, the displacement of the roller during casting is a criterion for assessing the thickness and strength of the shell of the ingot at the exit of the mold. Timely change in the specific consumption of water under the mold at a certain length allows under these conditions to avoid the occurrence of internal and external cracks in the ingot, as well as breakthroughs of the metal.

В известном способе изменение интенсивности охлаждения слитка только в одном межроликовом пространстве без измерения смещения роликов в процессе непрерывной разливки не позволяет контролировать параметры оболочки слитка на выходе из кристаллизатора, что приводит к образованию внутренних и наружных трещин в слитке, а также к прорывам металла под кристаллизатором. In the known method, changing the cooling rate of the ingot in only one inter-roll space without measuring the displacement of the rollers during continuous casting does not allow controlling the parameters of the shell of the ingot at the exit of the mold, which leads to the formation of internal and external cracks in the ingot, as well as to breakthroughs of the metal under the mold.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в улучшении качества непрерывнолитых слитков. The technical effect when using the invention is to improve the quality of continuously cast ingots.

Указанный технический эффект достигается тем, что в кристаллизатор подают металл, вытягивают из кристаллизатора слиток, подают на мениск металла в кристаллизаторе шлаковую смесь, сообщают кристаллизатору возвратно-поступательное движение, охлаждают стенки кристаллизатора проточной водой, поддерживают и направляют слиток в зоне вторичного охлаждения при помощи разрезных роликов с промежуточными опорами, охлаждают поверхность слитка охладителем, распыливаемым форсунками, регулируют интенсивность охлаждения слитка, а также измеряют смещение роликов относительно технологической оси. The indicated technical effect is achieved by the fact that metal is fed into the crystallizer, an ingot is drawn from the crystallizer, a slag mixture is fed to the metal meniscus in the mold, the reciprocating motion is conveyed to the mold, the mold walls are cooled with running water, the ingot is supported and guided in the secondary cooling zone using split rollers with intermediate supports, cool the surface of the ingot with a cooler sprayed by nozzles, regulate the intensity of cooling of the ingot, and also measure the offset of the rollers relative to the technological axis.

В процессе непрерывной разливки определяют смещение промежуточной опоры и в момент превышения этого смещения величины 0,0005-0,006 толщины слитка увеличивают удельные расходы охладителя на 10-30% от рабочего значения, а при последующем уменьшении этого смещения до 0,0001-0,002 толщины слитка уменьшают удельные расходы охладителя до рабочего значения, при этом изменение удельных расходов охладителя производят на длине слитка под кристаллизатором, равной расстоянию от промежуточной опоры до нижнего торца кристаллизатора, составляющем 0,5-5,0 толщины слитка. In the process of continuous casting, the offset of the intermediate support is determined and, when this offset is exceeded, 0.0005-0.006 of the ingot thickness, the specific costs of the cooler are increased by 10-30% of the operating value, and with a subsequent decrease in this offset to 0.0001-0.002 of the ingot thickness, specific costs of the cooler to the operating value, while changing the specific costs of the cooler is produced on the length of the ingot under the mold equal to the distance from the intermediate support to the lower end of the mold, 0.5-5.0 thickness Litke.

Улучшение качества непрерывнолитых слитков будет происходить вследствие изменения удельных расходов воды по длине слитка под кристаллизатором в зависимости от текущего значения величины смещения промежуточной опоры разрезного ролика. В этих условиях будет увеличиваться прочность оболочки, что уменьшит ее прогиб, величину выпучивания между роликами и, как следствие, снизит брак слитков по внутренним и наружным трещинам, а также прорывы металла под кристаллизатором. Improving the quality of continuously cast ingots will occur due to changes in the specific water consumption along the length of the ingot under the mold, depending on the current value of the displacement of the intermediate support of the split roller. Under these conditions, the strength of the shell will increase, which will reduce its deflection, the amount of buckling between the rollers and, as a result, reduce the marriage of ingots along internal and external cracks, as well as metal breakthroughs under the mold.

Диапазон значений перемещения промежуточной опоры в пределах 0,0005-0,006 толщины слитка, после чего начинают увеличивать удельные расходы охладителя, объясняется закономерностями формирования и кристаллизации оболочки слитка под кристаллизатором. При меньших значениях смещение промежуточной опоры соизмеримо с перемещениями вследствие наличия на поверхности слитка складок, образующихся при возвратно-поступательном движении кристаллизатора. При больших значениях возможно образование внутренних и наружных трещин в слитке, а также прорыва металла под кристаллизатором. The range of displacement of the intermediate support within 0.0005-0.006 of the ingot thickness, after which they begin to increase the specific costs of the cooler, is explained by the laws of formation and crystallization of the ingot shell under the mold. At lower values, the displacement of the intermediate support is commensurate with displacements due to the presence of folds on the surface of the ingot, which are formed during the reciprocating motion of the mold. At high values, the formation of internal and external cracks in the ingot, as well as a breakthrough of the metal under the mold, is possible.

Указанный диапазон устанавливают в обратно пропорциональной зависимости от толщины отливаемого слитка. The specified range is set in inverse proportion to the thickness of the cast ingot.

Диапазон значений перемещения промежуточной опоры в пределах 0,0001-0,002 толщины слитка, после чего уменьшают удельные расходы охладителя, объясняется закономерностями формирования и кристаллизации оболочки слитка. При меньших значениях перемещение промежуточной опоры соизмеримо с перемещениями, вызванными складками на поверхности слитка, образующимися при возвратно-поступательном движении кристаллизатора. При больших значениях возможно образование внутренних и наружных трещин в слитке, а также возможны прорывы металла под кристаллизатором вследствие большой деформации прогиба оболочки слитка. The range of displacement of the intermediate support in the range of 0.0001-0.002 of the ingot thickness, after which the specific costs of the cooler are reduced, is explained by the laws of formation and crystallization of the ingot shell. At lower values, the displacement of the intermediate support is commensurate with displacements caused by folds on the surface of the ingot, which are formed during the reciprocating motion of the mold. At large values, the formation of internal and external cracks in the ingot is possible, as well as possible breakthroughs of the metal under the mold due to the large deformation of the deflection of the ingot shell.

Диапазон значений увеличения удельных расходов охладителя на 10-30% от рабочего значения объясняется закономерностями кристаллизации оболочки слитка под кристаллизатором. При меньших значениях увеличение интенсивности охлаждения не приведет к повышению прочности оболочки слитка, достаточной для сопротивления выпучиванию оболочки слитка между роликами. При больших значениях будет происходить переохлаждение поверхности слитка, что вызовет в нем образование внутренних и наружных трещин. The range of values of the increase in specific consumption of the cooler by 10-30% of the working value is explained by the laws of crystallization of the shell of the ingot under the mold. At lower values, an increase in cooling intensity will not lead to an increase in the strength of the ingot shell sufficient to resist buckling of the ingot shell between the rollers. At high values, supercooling of the surface of the ingot will occur, which will cause the formation of internal and external cracks in it.

Указанный диапазон устанавливают в прямо пропорциональной зависимости от величины рабочих значений удельных расходов охладителя. The specified range is set in direct proportion to the magnitude of the operating values of the specific costs of the cooler.

Диапазон расстояний от нижнего торца кристаллизатора до промежуточной опоры, где производятся измерения ее перемещения и на длине которого изменяют удельные расходы охладителя, в пределах 0,5-5 толщин слитка объясняется закономерностями формирования и затвердевания оболочки слитка. При меньших значениях невозможно обеспечить расположение измерительных средств вблизи нижнего торца кристаллизатора. При больших значениях точность измерения смещения опоры будет недостаточной вследствие возникновения на поверхности слитка грубых складок и неровностей. The range of distances from the bottom end of the mold to the intermediate support, where its displacement is measured and the specific cooler consumption is changed over its length, within 0.5-5 thickness of the ingot is explained by the laws of formation and solidification of the ingot shell. At lower values, it is impossible to ensure the location of the measuring means near the lower end of the mold. At large values, the accuracy of measuring the displacement of the support will be insufficient due to the occurrence of rough folds and irregularities on the surface of the ingot.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков предлагаемого способа с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "изобретательский уровень". Analysis of scientific, technical and patent literature shows the lack of coincidence of the distinctive features of the proposed method with the signs of known technical solutions. Based on this, it is concluded that the proposed technical solution meets the criterion of "inventive step".

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения. The following is an embodiment of the invention that does not exclude other variations within the scope of the claims.

Способ непрерывной разливки металлов осуществляют следующим образом. The method of continuous casting of metals is as follows.

П р и м е р. В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор подают сталь марки 3сп и вытягивают из него слиток прямоугольного сечения с переменной скоростью. В зоне вторичного охлаждения слиток поддерживают и направляют при помощи разрезных роликов с промежуточными опорами, монтируемых на рамах. Слиток охлаждают водой, распыливаемой форсунками, установленными между роликами. PRI me R. In the process of continuous casting, 3sp steel is fed into the mold and a rectangular ingot with a variable speed is pulled from it. In the secondary cooling zone, the ingot is supported and guided by means of split rollers with intermediate supports mounted on frames. The ingot is cooled by water sprayed by nozzles mounted between the rollers.

В процессе непрерывной разливки металлов определяют смещение промежуточной опоры и в момент превышения этого смещения величины 0,0005-0,006 толщины слитка увеличивают удельные расходы воды на 10-30% от рабочего значения, а при последующем уменьшении этого смещения до 0,0001-0,002 толщины слитка, уменьшают удельные расходы воды до рабочего значения. При этом изменение удельных расходов воды производят на длине слитка под кристаллизатором, равной расстоянию от промежуточной опоры до нижнего торца кристаллизатора, составляющем 0,5-5,0 толщины слитка. In the process of continuous casting of metals, the displacement of the intermediate support is determined and, when this offset is exceeded, 0.0005-0.006 of the ingot thickness, the specific water consumption is increased by 10-30% of the working value, and with a subsequent decrease in this displacement to 0.0001-0.002 of the ingot thickness , reduce the specific consumption of water to a working value. In this case, the change in the specific consumption of water is carried out along the length of the ingot under the mold equal to the distance from the intermediate support to the lower end of the mold, which is 0.5-5.0 thickness of the ingot.

Определение смещения промежуточной опоры производят посредством применения источника направленного излучения, например, лазера, оптического отражателя, например, зеркала, и приемника излучения, например, ПЗС-линейки, которые расположены в изолированном кожухе. Кожух расположен в корпусе рамы вдоль ролика. Корпус промежуточной опоры смонтирован с зазором на корпусе рамы с возможностью перемещения и крепится к раме при помощи тяг, снабженных пружинами сжатия. Тяги проходят через раму внутрь кожуха, на одной из них расположен приемник излучения или отражатель. Источник направленного излучения установлен с торца кожуха. В процессе разливки при смещении промежуточной опоры под действием неровностей на поверхности слитка и при выпучивании его оболочки происходит смещение тяги вместе с приемником излучения или отражателем. The displacement of the intermediate support is determined by using a directional radiation source, such as a laser, an optical reflector, such as a mirror, and a radiation receiver, such as a CCD array, which are located in an insulated casing. The casing is located in the frame housing along the roller. The intermediate support housing is mounted with a gap on the frame housing with the possibility of movement and is attached to the frame using rods equipped with compression springs. The rods pass through the frame into the casing, on one of them is a radiation receiver or reflector. A directional radiation source is installed from the end of the casing. During casting, when the intermediate support is displaced by irregularities on the surface of the ingot and when its shell is bulging, the draft is displaced together with the radiation receiver or reflector.

В таблице приведены примеры осуществления способа непрерывной разливки металлов при различных технологических параметрах. The table shows examples of the method of continuous casting of metals at various technological parameters.

В первом примере будет происходить переохлаждение поверхности слитка вследствие значительного увеличения удельных расходов воды, что приводит к браку слитков по внутренним и наружным трещинам. In the first example, supercooling of the surface of the ingot will occur due to a significant increase in the specific consumption of water, which leads to the rejection of the ingots by internal and external cracks.

В пятом примере будут происходить прорывы металла вследствие незначительного увеличения расходов воды в условиях смещения промежуточной опоры и деформации оболочки слитка. In the fifth example, metal breakouts will occur due to a slight increase in water consumption under conditions of displacement of the intermediate support and deformation of the shell of the ingot.

В шестом примере, прототипе, будут происходить прорывы металла, а также образовываться внутренние и наружные трещины вследствие сохранения неизменными расходов воды. In the sixth example, the prototype, breakouts of the metal will occur, and internal and external cracks will form due to the preservation of the constant flow of water.

В примерах 2-4 будет сокращаться брак слитков по внутренним и наружным трещинам, а также будут устраняться прорывы металла вследствие своевременного увеличения удельных расходов воды при смещении промежуточной опоры разрезного ролика. In examples 2-4, the marriage of ingots along internal and external cracks will be reduced, and metal breakthroughs will be eliminated due to the timely increase in specific water consumption when the intermediate support of the split roller is displaced.

В общем случае измерение смещения может производиться одновременно на нескольких промежуточных опорах по длине одного разрезного ролика. In the general case, displacement measurement can be carried out simultaneously on several intermediate supports along the length of one split roller.

Сигнал о величине смещения промежуточной опоры передается в АСУ непрерывной разливки металлов, где производится выдача команд на изменение удельных расходов воды. The signal about the displacement of the intermediate support is transmitted to the automatic control system of continuous casting of metals, where commands are issued to change the specific consumption of water.

Применение предлагаемого способа позволяет сократить брак слитков по внутренним и наружным трещинам на 0,8% Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принят способ непрерывной разливки металлов, применяемый на Череповецком металлургическом комбинате. The application of the proposed method allows to reduce the marriage of ingots for internal and external cracks by 0.8%. The economic effect is calculated in comparison with the base object, which is the continuous casting method used at the Cherepovets Metallurgical Plant.

Claims

METHOD FOR CONTINUOUS METAL Pouring mainly using split rollers with intermediate supports, including supplying metal to the mold, pulling the ingot from the mold, supporting and directing the ingot in the secondary cooling zone using rollers, cooling the surface of the ingot with a cooler sprayed by nozzles, and regulating the intensity of cooling of the ingot, and also measuring the displacement of the rollers relative to the technological axis, characterized in that in the process of continuous casting determine the offset the intermediate support of one of the rollers and at the moment of exceeding this shift of 0.0005 0.005 ingot thickness increases the specific consumption of the cooler by 10 30% of the operating value, and with a subsequent decrease in this offset to 0.0001 0.002 ingot thickness reduces the specific consumption of the cooler to the working values, while changing the specific consumption of the cooler is produced on the length of the ingot under the mold, equal to the distance from the intermediate support to the lower end of the mold, component 0.5 to 5.0 thickness of the ingot.