RU2041012C1

RU2041012C1 - Method of continuous casting of slabs

Info

Publication number: RU2041012C1
Authority: RU
Inventors: В.И. Лебедев; Д.П. Евтеев; И.П. Шабалов; А.И. Деев; Р.А. Уразаев
Original assignee: Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина
Priority date: 1990-08-22
Filing date: 1990-08-22
Publication date: 1995-08-09

Abstract

FIELD: foundry engineering. SUBSTANCE: within this method continuously cast slabs quality improves, output and stability of casting process rise and durability of equipment increases. In the process of continuous casting metal is fed into a gap between driving drum, rims and rim-rounding belt. Slab if formed in radial direction between drum, belt and side rims. Reduced slab in solid-liquid state is deformed and drawn with varying speed. Belt rests on two rollers. Belt pressure on rollers is measured and in case its value exceeds 5-20 per cent of the working value, slab drawing speed accelerates according to given function. EFFECT: improved quality and increased output. 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии. The invention relates to metallurgy.

Известен способ непрерывной разливки плоских слитков, включающий подачу жидкого металла в зазор между приводными барабаном и бесконечной лентой, обжатие слитка в твердожидком состоянии, формирование слитка в радиальном направлении и его вытягивание с переменной скоростью. В процессе непрерывной разливки одну из широких граней слитка на криволинейном участке технологической оси установки формируют по радиальной плоскости при помощи барабана, а другую по криволинейной плоскости. A known method for the continuous casting of flat ingots, including feeding liquid metal into the gap between the drive drum and the endless belt, compressing the ingot in a solid-liquid state, forming the ingot in the radial direction and pulling it at a variable speed. During continuous casting, one of the wide faces of the ingot in the curved section of the technological axis of the installation is formed along the radial plane with the help of a drum, and the other along the curved plane.

Недостатком известного способа является неудовлетворительное качество непрерывнолитых плоских слитков. Это объясняется тем, что в процессе обжатия слитка в твердожидком состоянии в зазоре между барабаном и лентой происходит деформация узких граней слитка с различной интенсивностью по длине зоны обжатия. При этом в узких гранях возможно появление участков с интенсивностью обжатия, превосходящей допустимые значения, что вызывает образование в узких гранях внутренних и наружных трещин. Сказанное приводит к браку слитков и прорывам металла на выходе слитка из зазора между лентой и барабаном. The disadvantage of this method is the unsatisfactory quality of continuously cast flat ingots. This is explained by the fact that during compression of the ingot in a solid-liquid state in the gap between the drum and the tape, the narrow faces of the ingot are deformed with different intensities along the length of the compression zone. Moreover, in narrow faces, sections with a reduction rate exceeding the permissible values may appear, which causes the formation of internal and external cracks in the narrow faces. The foregoing leads to the rejection of ingots and breakthroughs of metal at the ingot exit from the gap between the tape and the drum.

Кроме того, при снижении скорости вытягивания слитка возможно уменьшение длины жидкой фазы слитка сверх допустимых значений, что вызывает обжатие слитка в твердом состоянии или его прокатку. В этих условиях происходит значительное увеличение нагрузок на барабан и ролики, что вызывает их поломку и выход из строя. In addition, with a decrease in the speed of drawing the ingot, it is possible to reduce the length of the liquid phase of the ingot in excess of the permissible values, which causes the ingot to be compressed in the solid state or rolled. Under these conditions, there is a significant increase in the loads on the drum and rollers, which causes them to break and fail.

Исследованиями установлено, что для повышения качества непрерывнолитых плоских слитков необходимо в процессе их вытягивания контролировать усилия обжатия, воздействующие на узкие грани слитка, и в зависимости от их значений изменять скорость вытягивания слитка. Этого можно достигнуть посредством измерения усилий, воздействующих на ролики, и в зависимости от изменения их значений изменять скорость вытягивания слитка по определенной зависимости. При этом в узких гранях не возникают напряжения, превосходящие допустимые значения. Сказанное гарантирует обжатие слитка только в твердожидком состоянии, устраняет возникновение внутренних и наружных трещин, а также поломку оборудования. Кроме того, исключение обжатия слитка в твердом состоянии устраняет заклинивание слитка в зазоре между барабаном и лентой, и, как следствие, прекращение процесса вытягивания слитка. Studies have established that in order to improve the quality of continuously cast flat ingots, it is necessary to control the compressive forces acting on the narrow faces of the ingot during their drawing, and to change the speed of drawing the ingot depending on their values. This can be achieved by measuring the forces acting on the rollers, and depending on the change in their values, change the speed of drawing the ingot according to a certain relationship. In this case, in narrow faces, no stresses exceeding permissible values arise. The foregoing guarantees compression of the ingot only in a solid-liquid state, eliminates the occurrence of internal and external cracks, as well as equipment breakdown. In addition, the exclusion of compression of the ingot in the solid state eliminates jamming of the ingot in the gap between the drum and the tape, and, as a result, termination of the process of drawing the ingot.

Целью изобретения является улучшение непрерывнолитых плоских слитков, повышение производительности и стабильности процесса разливки, а также повышение стойкости оборудования. The aim of the invention is to improve continuously cast flat ingots, increase productivity and stability of the casting process, as well as increase the durability of the equipment.

Указанная цель достигается тем, что подают металл в зазор между приводными барабаном, ребордами и лентой, огибающей реборды, формируют слиток в радиальном направлении между барабаном, лентой и боковыми ребордами, производят деформацию обжатия слитка в твердожидком состоянии, вытягивают его с переменной скоростью, а также поддерживают и направляют ленту при помощи роликов. This goal is achieved by supplying metal to the gap between the drive drum, flanges and the tape enveloping the flanges, forming an ingot in the radial direction between the drum, tape and side flanges, deforming the compression of the ingot in a solid-liquid state, pulling it at a variable speed, and support and guide the tape using rollers.

В процессе непрерывной разливки измеряют усилия на ролики, действующие на них со стороны ленты, и при превышении значений усилий на 5-20% от рабочего значения увеличивают скорость вытягивания слитка на величину
ΔV (0,004-0,02)V ˙m, где ΔV величина изменения скорости вытягивания слитка, м/мин;
V рабочее значение скорости вытягивания слитка, м/мин;
m величина увеличения усилия на ролики от рабочего значения в радиальном направлении бочки барабана,
(0,004-0,02) эмпирический коэффициент, учитывающий физико-механические свойства разливаемого металла и сопротивление металла процессу обжатия, 1/%
Улучшение качества плоских непрерывнолитых слитков происходит вследствие устранения возникновения в узких гранях слитка напряжений, превосходящих допустимые значения, и, как следствие, сокращение брака слитков по внутренним и наружным трещинам. Повышение производительности и стабильности процесса разливки происходит вследствие устранения прорывов металла на выходе слитка из зазора между лентой и барабаном, а также заклинивания слитка в указанном зазоре и прекращения вытягивания слитка. Повышение стойкости оборудования происходит вследствие устранения случаев повышения нагрузок на барабан и поддерживающие ленту ролики сверх допустимых значений.In the process of continuous casting, efforts are measured on the rollers acting on them from the side of the tape, and when the force values are exceeded by 5-20% of the working value, the speed of drawing the ingot is increased by
ΔV (0.004-0.02) V ˙m, where ΔV is the magnitude of the change in the speed of drawing the ingot, m / min;
V operating value of the speed of drawing the ingot, m / min;
m is the magnitude of the increase in effort on the rollers from the working value in the radial direction of the drum barrel,
(0.004-0.02) empirical coefficient taking into account the physicomechanical properties of the cast metal and the resistance of the metal to the compression process, 1 /%
The quality improvement of flat continuously cast ingots occurs due to the elimination of stresses in the narrow faces of the ingot that exceed the permissible values, and, as a result, the reduction of the ingot defect along internal and external cracks. The increase in productivity and stability of the casting process occurs due to the elimination of breakthroughs of metal at the ingot exit from the gap between the tape and the drum, as well as jamming of the ingot in the specified gap and stopping the pulling of the ingot. The increase in equipment resistance occurs due to elimination of cases of increased loads on the drum and the rollers supporting the tape in excess of the permissible values.

Диапазон значений эмпирического коэффициента в пределах (0,004-0,02), 1/% объясняется закономерностями деформации обжатия узких граней плоского слитка в зависимости от физико-механических свойств разливаемого металла при высоких температурах и скоростях вытягивания слитка. При больших значениях величина увеличения скорости вытягивания относительно ее рабочего вытягивания превосходит допустимые значения, что вызывает прорыв металла под действием ферростатического давления вследствие уменьшения оболочки слитка сверх допустимых значений. При меньших значениях происходит образование в узких гранях слитка внутренних и наружных трещин, а также заклинивание слитка в зазоре между барабаном и лентой. Указанный диапазон устанавливают в обратной пропорциональной зависимости от рабочего значения скорости вытягивания слитка. Увеличение скорости вытягивания слитка при увеличении нагрузок на ролики объясняется необходимостью уменьшения интенсивности обжатия слитка в зазоре между лентой и барабаном, а также уменьшения действующих на них нагрузок. The range of values of the empirical coefficient in the range (0.004-0.02), 1 /% is explained by the patterns of compression reduction of the narrow faces of a flat ingot depending on the physicomechanical properties of the cast metal at high temperatures and the speed of the ingot. At large values, the magnitude of the increase in the speed of drawing relative to its working drawing exceeds the permissible values, which causes a breakthrough of the metal under the action of ferrostatic pressure due to a decrease in the shell of the ingot in excess of the permissible values. At lower values, internal and external cracks are formed in the narrow faces of the ingot, as well as jamming of the ingot in the gap between the drum and the tape. The specified range is set in inverse proportion to the operating value of the speed of the ingot. The increase in the speed of pulling the ingot with increasing loads on the rollers is explained by the need to reduce the intensity of compression of the ingot in the gap between the tape and the drum, as well as to reduce the loads acting on them.

На фиг.1 показана схема установки непрерывной разливки плоских слитков; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1. Figure 1 shows the installation diagram of continuous casting flat ingots; figure 2 section aa in figure 1.

Установка для осуществления способа непрерывной разливки плоских слитков состоит из барабана 1, ленты 2, валков 3, роликов 4 и 5, боковых реборд 6. Позицией 7 обозначен слиток толщиной h, 8 широкая грань слитка, 9 жидкий металл, 10 узкая грань слитка, α угол сектора барабана, на длине окружности которого кристаллизуется слиток, r радиус барабана, R радиус реборд, О центр барабана, О₁ центр реборд, Е эксцентриситет, h толщина слитка после обжатия, Н толщина слитка на мениске, L длина жидкой фазы слитка.Installation for implementing the method of continuous casting of flat ingots consists of a drum 1, a tape 2, rolls 3, rollers 4 and 5, side flanges 6. Position 7 indicates an ingot with a thickness of h, 8 a wide facet of an ingot, 9 a liquid metal, 10 a narrow facet of an ingot, α the angle of the sector of the drum, on the circumference of which the ingot crystallizes, r the radius of the drum, R the radius of the flanges, О the center of the drum, О _{1 the} center of the flanges, E eccentricity, h the thickness of the ingot after compression, N the thickness of the ingot on the meniscus, L the length of the liquid phase of the ingot.

Способ непрерывной разливки плоских слитков осуществляют следующим образом. The method of continuous casting of flat ingots is as follows.

П р и м е р. В процессе непрерывной разливки в зазор, образованный поверхностью приводного барабана 1, бесконечной приводной ленты 2 и боковыми поверхностями приводных реборд 6, подают жидкий металл 9. Бесконечная лента 2 огибает поверхность торцов боковых реборд 6 на длине сектора барабана 1 с углом α и приводится в движение приводными валками 3. Барабан 1 и реборды 6 приводятся во вращение своими приводами. Оболочка 8 слитка 7 формируется на поверхности барабана 1 с радиусом r, а противоположная грань на поверхности ленты с радиусом кривизны R (r+H). PRI me R. During continuous casting, molten metal 9 is fed into the gap formed by the surface of the drive drum 1, the endless drive belt 2 and the side surfaces of the drive flanges 9. The endless tape 2 bends around the surface of the ends of the side flanges 6 along the sector length of the drum 1 with an angle α and is driven drive rolls 3. Drum 1 and flanges 6 are driven into rotation by their drives. The shell 8 of the ingot 7 is formed on the surface of the drum 1 with a radius r, and the opposite face on the surface of the tape with a radius of curvature R (r + H).

В процессе непрерывной разливки производят деформацию обжатия узких граней 10 слитка 7 в твердожидком состоянии посредством смещения центра О барабана 1 относительно центра О₁ реборд 6 от толщины Н на мениске металла до толщины L.During continuous casting, the compression of the narrow faces 10 of the ingot 7 is deformed in a solid-liquid state by shifting the center O of the drum 1 relative to the center O _{1 of the} flanges 6 from the thickness H on the meniscus of the metal to the thickness L.

Из установки вытягивания слиток 7 толщиной L и шириной В с переменной скоростью и направляют дальше по роликам 4. Ролики 5 поджимают ленту к торцам боковых реборд 6. В процессе разливки корпус барабана 1, реборды 6 и ленты 2 охлаждаются соответственно проточной и распыливаемой форсунками водой. Оси О и О₁ барабана 1 и реборд 6 расположены с эксцентриситетом E (H-L). После начала процесса разливки барабан 1 перемещают на величину E (H-L) в сторону ленты 2 для обеспечения условий получения слитка 7 толщиной L.From the extraction unit, an ingot 7 of thickness L and width B with a variable speed is directed further along the rollers 4. The rollers 5 press the tape to the ends of the side flanges 6. During casting, the drum body 1, flanges 6 and tape 2 are cooled, respectively, by running water and sprayed by nozzles. Axes O and O _{1 of the} drum 1 and the flange 6 are located with an eccentricity E (HL). After the start of the casting process, the drum 1 is moved by the value of E (HL) in the direction of the tape 2 to ensure the conditions for obtaining an ingot 7 of thickness L.

Под роликами 5 установлены мессдозы, при помощи которых в процессе непрерывной разливки измеряют усилие на ролики, возникающие вследствие обжатия слитка 7 с величины Н до толщины L. Mass doses are installed under the rollers 5, with the help of which during the continuous casting the force on the rollers, arising as a result of compression of the ingot 7 from the value H to the thickness L.

В процессе непрерывной разливки измеряют усилие на ролики 5, действующие на них со стороны ленты 2, и при превышении значений усилий на 5-20% от рабочего значения увеличивают скорость вытягивания слитка на величину
ΔV (0,004-0,02)V ˙m, где ΔV величина изменения скорости вытягивания слитка, м/мин;
V рабочее значение скорости вытягивания слитка, м/мин;
m величина увеличения усилия на ролики 5 от рабочего значения в радиальном направлении бочки барабана 1,
(0,004-0,02) эмпирический коэффициент, учитывающий физико-механические свойства разливаемого металла и сопротивление металла процессу обжатия, 1/%
В этом случае при увеличении скорости вытягивания уменьшается толщина оболочки узких граней, что приводит к снижению усилий на ролики и барабан, возникающих при обжатии слитка в твердожидком состоянии. При этом толщина слитка после обжатия L остается неизменной.In the process of continuous casting, the force is measured on the rollers 5, acting on them from the side of the tape 2, and if the force values are exceeded by 5-20% of the working value, the ingot pulling speed is increased by
ΔV (0.004-0.02) V ˙m, where ΔV is the magnitude of the change in the speed of drawing the ingot, m / min;
V operating value of the speed of drawing the ingot, m / min;
m is the magnitude of the increase in effort on the rollers 5 from the working value in the radial direction of the drum barrel 1,
(0.004-0.02) empirical coefficient taking into account the physicomechanical properties of the cast metal and the resistance of the metal to the compression process, 1 /%
In this case, with an increase in the drawing speed, the thickness of the shell of narrow faces decreases, which leads to a decrease in the forces on the rollers and drum that occur when the ingot is compressed in a solid-liquid state. In this case, the thickness of the ingot after compression L remains unchanged.

Увеличение скорости вытягивания слитка производят в случае увеличения нагрузок как на все ролики 5, так и на один из роликов или группу роликов 5. An increase in the speed of drawing the ingot is carried out in case of an increase in the load on all the rollers 5, as well as on one of the rollers or a group of rollers 5.

В таблице приведены примеры осуществления способа при различных технологических параметрах процесса разливки. Во всех примерах ширина слитка В 1,2 м, радиус барабана r 1,0 м. The table shows examples of the method for various technological parameters of the casting process. In all examples, the ingot width is 1.2 m, the drum radius r 1.0 m.

После увеличения рабочей скорости вытягивания на ΔV в случае уменьшения нагрузок до рабочего значения уменьшают скорость вытягивания слитка до прежнего рабочего значения. After increasing the operating drawing speed by ΔV, in the case of reducing the loads to the working value, the drawing speed of the ingot is reduced to the previous working value.

В примере 1 в узких гранях образуются внутренние и наружные трещины, а также происходят прорывы металла и поломка оборудования вследствие недостаточного увеличения скорости вытягивания слитка. В примере 5 происходят прорывы металла вследствие значительного увеличения скорости вытягивания слитка и уменьшения толщины оболочки сверх допустимых значений. В примере 6 (прототипе) происходит поломка оборудования, заклинивание слитка и прекращение процесса разливки вследствие постоянства скорости вытягивания слитка в условиях увеличения нагрузок на ролики, поддерживающие ленту. В примерах 2-4 в слитках не образуются внутренние и наружные трещины, отсутствует заклинивание слитка в зазоре между лентой и барабаном, устраняются прорывы металла вследствие увеличения скорости вытягивания слитка в допустимых пределах. In example 1, internal and external cracks are formed in narrow faces, as well as metal breakouts and equipment breakdown due to insufficient increase in the speed of drawing the ingot. In example 5, metal breakthroughs occur due to a significant increase in the speed of drawing the ingot and a decrease in shell thickness in excess of the permissible values. In example 6 (prototype) there is a breakdown of the equipment, jamming of the ingot and termination of the casting process due to the constancy of the speed of pulling the ingot in the face of increased loads on the rollers supporting the tape. In examples 2-4, ingots do not form internal and external cracks, there is no jamming of the ingot in the gap between the tape and the drum, metal breaks are eliminated due to an increase in the speed of drawing the ingot within the permissible limits.

Увеличение нагрузок на ролики может происходить вследствие непредвиденного снижения скорости вытягивания слитка, уменьшения температуры разливаемого металла, изменения его химического состава или по другим причинам. An increase in the loads on the rollers can occur due to an unexpected decrease in the speed of drawing the ingot, a decrease in the temperature of the cast metal, a change in its chemical composition, or for other reasons.

Применение предлагаемого способа позволяет сократить брак слитков по внутренним и наружным трещинам на 2,6% уменьшить количество прорывов металла на 1,8% сократить случаи поломок оборудования на 1,6%
Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принят способ непрерывной разливки плоских слитков, применяемый на ЕПО "Тулачермет".The application of the proposed method allows to reduce the marriage of ingots for internal and external cracks by 2.6%, to reduce the number of metal breakthroughs by 1.8%, to reduce cases of equipment breakdowns by 1.6%
The economic effect is calculated in comparison with the base object, for which the method of continuous casting of flat ingots used at the Tulachermet EPO is accepted.

Claims

METHOD FOR CONTINUOUS CASTING OF FLAT INGOTS, including feeding metal into the gap between the drive drum, flanges and the tape supported by the rollers, forming the ingot in the radial direction, deforming the ingot in the solid-liquid state and drawing it at a variable speed, characterized in that, for the purpose improving the quality of continuously cast flat ingots, increasing the productivity and stability of the casting process, as well as increasing the durability of the equipment, the forces on the roller are measured during the continuous casting Acting on them from the tapes, and in excess of 5 to 20% of the working force values the values increase the drawing speed of an ingot depending
ΔV = (0.004-0.02) V · m,
where ΔV is the magnitude of the change in the speed of drawing the ingot, m / min;
V operating value of the speed of drawing the ingot, m / min;
m is the magnitude of the excess force on the rollers from the working value in the radial direction of the drum barrel,
(0.004 0.02) empirical coefficient taking into account the physicomechanical properties of the cast metal and the resistance of the metal to the compression process, 1%