RU2378084C1 - Способ непрерывной разливки стали - Google Patents
Способ непрерывной разливки стали Download PDFInfo
- Publication number
- RU2378084C1 RU2378084C1 RU2008140038/02A RU2008140038A RU2378084C1 RU 2378084 C1 RU2378084 C1 RU 2378084C1 RU 2008140038/02 A RU2008140038/02 A RU 2008140038/02A RU 2008140038 A RU2008140038 A RU 2008140038A RU 2378084 C1 RU2378084 C1 RU 2378084C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mold
- harmonic
- steel
- coefficient
- slag
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
Способ непрерывной разливки стали включает подачу стали в качающийся кристаллизатор, подачу шлакообразующей смеси на мениск расплава, вытягивание из кристаллизатора непрерывнолитой заготовки с определенной скоростью. Качание кристаллизатора осуществляют в соответствии с уравнением сложного гармонического колебания с разными амплитудами и частотами, состоящего из суммы первой и второй гармоник. Отношение амплитуд второй и первой гармоник определено через коэффициент χ, выбираемый из диапазона 0,1≤χ≤0,25. Скорость качания кристаллизатора определяют по уравнению движения. В уравнениях учитывают химический состав стали. Обеспечивается увеличение расхода шлакообразующей смеси между корочкой непрерывнолитой заготовки и стенками кристаллизатора до 40%, снижение трения между корочкой заготовки и стенками кристаллизатора до 25%, уменьшение отсортировки продукции. 2 ил., 3 табл.
Description
Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов.
Кристаллизующаяся корка непрерывнолитой заготовки имеет низкую прочность, в особенности в зоне мениска. При вытягивании заготовки она может разрываться, что вызывает дефекты на поверхности слитка, нарушает процесс кристаллизации, вызывает ухудшение внутреннего строения слитка. Поэтому, чтобы уменьшить влияние разрывов на качество непрерывнолитой заготовки, кристаллизатору придается возвратно-поступательное движение (качание). Известен целый ряд законов такого движения: прямолинейный, трапецеидальный, синусоидальный и др. (Бойченко М.С., Рутес B.C., Фульмахт В.В. Непрерывная разливка стали. - М.: Металлургиздат, 1961, с.130-131). В настоящее время наиболее распространенным является синусоидальный закон качания кристаллизатора, который используется в способе, служащем прототипом для заявляемого технического решения.
Известен способ непрерывной разливки металлов (Нисковских В.М., Карлинский С.Е., Беренов А.Д. Машины непрерывного литья слябовых заготовок. - М.: Металлургия, 1991, с.55-69), включающий подачу металла в качающийся кристаллизатор, подачу шлакообразующей смеси на мениск металла, вытягивание из него непрерывнолитой заготовки с определенной скоростью, осуществление перемещения кристаллизатора по уравнению движения простых гармонических колебаний:
где S - перемещение кристаллизатора, мм;
A1 - амплитуда качания кристаллизатора, мм;
w - угловая частота, 1/с;
t - время, с.
Скорость качания кристаллизатора определяют по уравнению движения:
где V - скорость качания кристаллизатора, мм/с;
dS/dt - производная от перемещения во времени;
w - угловая частота, 1/с;
A1 - амплитуда качания кристаллизатора, мм;
t - время, с.
Данный способ является наиболее близким к предлагаемому.
Недостатком этого способа является то, что при его применении на поверхности непрерывнолитой заготовки образуются трещины на складках от качаний кристаллизатора, приводящие к отсортировке продукции.
Качество поверхности непрерывнолитой заготовки в значительной степени определяется правильностью подбора режима качаний кристаллизатора по частоте и амплитуде, а также асимметрией скоростной диаграммы. Поэтому задачей изобретения является улучшение качества поверхности непрерывнолитой заготовки за счет оптимизации режимов качаний кристаллизатора и уменьшения сил трения, действующих между поверхностью непрерывнолитой заготовки и стенками кристаллизатора.
Предлагаемое изобретение отличается от известного способа тем, что в способе непрерывной разливки стали, включающем подачу стали в качающийся кристаллизатор, подачу шлакообразующей смеси на мениск металла, вытягивание из кристаллизатора непрерывнолитой заготовки с определенной скоростью, согласно изобретению осуществляют перемещение кристаллизатора по уравнению движения сложного гармонического колебания с разными амплитудами и частотами, состоящего из суммы первой и второй гармоник:
где S - перемещение кристаллизатора, мм;
k - коэффициент, учитывающий химический состав металла;
A1 - амплитуда качания первой гармоники, мм;
w - угловая частота, 1/с;
t - время, с;
А2=χА1 - амплитуда качания второй гармоники, мм;
χ - коэффициент отношения амплитуд качания второй и первой гармоник;
α - начальная фаза второй гармоники, °.
Скорость качания кристаллизатора определяют по уравнению движения:
где V - скорость качания кристаллизатора, мм/с;
dS/dt - производная от перемещения по времени;
k - коэффициент, учитывающий химический состав металла;
A1 - амплитуда качания первой гармоники, мм;
w - угловая частота, 1/с;
t - время, с;
А2=χА1 - амплитуда качания второй гармоники, мм;
χ - коэффициент отношения амплитуд качания второй и первой гармоник;
α - начальная фаза второй гармоники, °.
Время цикла качания кристаллизатора определяют по уравнению:
где tц - время цикла качания кристаллизатора, с;
t1 - время движения кристаллизатора вниз, с;
t2 - время движения кристаллизатора вверх, с,
причем t1/t2=1,11…2,0.
Коэффициент, учитывающий химический состав металла k, определяет влияние усадки при кристаллизации металлов на размеры зазоров между непрерывнолитой заготовкой и стенками кристаллизатора, от которых зависит расход шлакообразующей смеси и сила трения между заготовкой и стенками кристаллизатора. На усадку металла влияет комплекс разных факторов, среди которых одним из главных является содержание углерода в нем. Поэтому коэффициент, учитывающий химический состав металла k, принимает следующие значения: 2≥k>1 при 0%<С<0,08%, k=1 при 0,08%≤С≤0,2%, 1>k≥0,5 при С>0,2%.
Техническим результатом применения предлагаемого способа является увеличение расхода шлакообразующей смеси между корочкой непрерывнолитой заготовки и стенками кристаллизатора до 40%, снижение напряжений в оболочке непрерывнолитой заготовки и трения между корочкой заготовки и стенками кристаллизатора до 25%,уменьшение отсортировки продукции.
Для достижения наилучшего технического результата целесообразно использовать значения амплитуд качания первой гармоники A1 и коэффициентов отношения амплитуд качания второй и первой гармоник χ из следующих диапазонов: 0,5 мм≤А1≤12 мм, 0,1≤χ≤0,25, так как выход их за границы этих диапазонов приводит к резкому увеличению силы трения между стенками кристаллизатора и непрерывнолитой заготовкой.
Трение между корочкой непрерывнолитой заготовки и стенками кристаллизатора зависит от времен движения кристаллизатора вниз t1 и вверх t2, амплитуд скоростей качания кристаллизатора вниз и вверх, расхода шлакообразующей смеси. Математическим моделированием установлено, что если вязкости шлакообразующих смесей для слябовых машин непрерывного литья заготовок принимают значения от 0,5 до 2 П включительно, то при времени движения кристаллизатора вниз больше времени движения кристаллизатора вверх происходит лучшее затягивание шлакообразующей смеси между стенками кристаллизатора и непрерывнолитой заготовки, увеличение расхода шлакообразующей смеси до 40%.
Предлагаемый способ иллюстрируется фиг.1 и 2, на которых показано:
на фиг.1 - график перемещения кристаллизатора за цикл при:
S=k(A1sinwt+A2sin(2wt+α)),
на фиг.2 - график скорости качания кристаллизатора за цикл при:
V=dS/dt=k(A1wcoswt+2A2wcos(2wt+α)).
Способ непрерывной разливки металлов осуществляют следующим образом. В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор, качающийся по закону (3), (4), подают металл, подают шлакообразующую смесь на мениск металла и вытягивают из кристаллизатора непрерывнолитую заготовку с определенной скоростью.
Пример 1. По разработанной на базе формул (3), (4) математической модели были произведены расчеты расходов шлакообразующей смеси и разработаны режимы качания. Для значений коэффициента отношения амплитуд качаний второй и первой гармоник из диапазона 0,1≤χ≤0,25 величины расходов шлакообразующей смеси явились оптимальными (увеличение расхода до 40% по сравнению с прототипом). При выходе значений коэффициента отношения амплитуд качания второй и первой гармоник за границы диапазона 0,1≤χ≤0,25 происходило резкое снижение расхода шлакообразующей смеси и, как следствие, увеличение усилия вытягивания заготовки из кристаллизатора на 50% по сравнению с оптимальным, что приводит к увеличению трения и отсортировки продукции.
Было проведено опытно-промышленное опробование разработанных режимов качания (1-3). Для этого в кристаллизатор, качающийся по закону (3), (4) (при значениях амплитуды качания первой гармоники A1=2 мм, угловой частоты w=1 1/с и коэффициента отношения амплитуд качания второй и первой гармоник χ=0,1; 0,15; 0,25, коэффициента, учитывающего химический состав металла k=1,6), подавали сталь 03Г1Б, подавали шлакообразующую смесь на мениск металла, вытягивали из кристаллизатора непрерывнолитую заготовку со скоростью 0,8 м/мин. При этом измерялись усилия вытягивания заготовки из кристаллизатора и контролировалось качество проката. Разработанные режимы качания (1-3) с различными технологическими параметрами приведены в таблице 1.
| Таблица 1 | |||
| Технологические параметры | Режимы качания | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Сечение непрерывнолитой заготовки, мм×мм | 250×1550 | 250×1550 | 250×1550 |
| Скорость вытягивания заготовки, м/мин | 0,8 | 0,8 | 0,8 |
| Усилие вытягивания заготовки из кристаллизатора, кН | 19,9 | 18,7 | 19,8 |
| Амплитуда качания первой гармоники A1, мм | 2 | 2 | 2 |
| Коэффициент отношения амплитуд качания второй и первой гармоник χ | 0,1 | 0,15 | 0,25 |
| Угловая частота w, 1/с | 1 | 1 | 1 |
| Расход шлакообразующей смеси, кг/т | 0,8 | 1 | 0,8 |
| Начальная фаза второй гармоники α, ° | 0 | 0 | 0 |
| Отсортировка проката, % | 2,6 | 0,5 | 2,5 |
Проведенное опытно-промышленное опробование разработанных режимов качания (1-3) подтвердило результаты, полученные с помощью математического моделирования. Видно, что применение предлагаемого способа позволяет снизить усилие вытягивания заготовки из кристаллизатора на 26,1%, увеличить расход шлакообразующей смеси на 40%, уменьшить отсортировку проката на 7,2% по сравнению с прототипом, где качание кристаллизатора осуществляли по закону (1), (2) (при значениях амплитуды качания A1=2 мм и угловой частоты w=1 1/с) и где усилие вытягивания заготовки из кристаллизатора составляло 25,31 кН, расход шлакообразующей смеси 0,6 кг/т, а отсортировка проката 7,7%.
Пример 2. По разработанной на базе формул (3), (4) математической модели были произведены расчеты расходов шлакообразующей смеси и разработаны режимы качания. Для значений коэффициента отношения амплитуд качания второй и первой гармоник из диапазона 0,1≤χ≤0,25 величины расходов шлакообразующей смеси явились оптимальными (увеличение расхода до 40% по сравнению с прототипом). При выходе значений коэффициента отношения амплитуд качания второй и первой гармоник за границы диапазона 0,1≤χ≤0,25 происходило резкое снижение расхода шлакообразующей смеси и, как следствие, увеличение усилия вытягивания заготовки из кристаллизатора на 50% по сравнению с оптимальным, что приводит к увеличению трения и отсортировки продукции.
Было проведено опытно-промышленное опробование разработанных режимов качания (1-3). Для этого в кристаллизатор, качающийся по закону (3), (4) (при значениях амплитуды качания первой гармоники A1=2 мм, угловой частоты w=1 1/с и коэффициента отношения амплитуд качания второй и первой гармоник χ=0,1; 0,15; 0,25, коэффициента, учитывающего химический состав металла k=1), подавали сталь 17Г1С-У, подавали шлакообразующую смесь на мениск металла, вытягивали из кристаллизатора непрерывнолитую заготовку со скоростью 0,8 м/мин. При этом измерялись усилия вытягивания заготовки из кристаллизатора и контролировалось качество проката. Разработанные режимы качания (1-3) с различными технологическими параметрами приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | |||
| Технологические параметры | Режимы качания | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Сечение непрерывнолитой заготовки, мм×мм | 250×1550 | 250×1550 | 250×1550 |
| Скорость вытягивания заготовки, м/мин | 0,8 | 0,8 | 0,8 |
| Усилие вытягивания заготовки из кристаллизатора, кН | 20,4 | 18,98 | 20,3 |
| Амплитуда качания первой гармоники A1, мм | 2 | 2 | 2 |
| Коэффициент отношения амплитуд качания второй и первой гармоник χ | 0,1 | 0,15 | 0,25 |
| Угловая частота w, 1/с | 1 | 1 | 1 |
| Расход шлакообразующей смеси, кг/т | 0,8 | 1 | 0,8 |
| Начальная фаза второй гармоники α, ° | 0 | 0 | 0 |
| Отсортировка проката, % | 2,4 | 0,4 | 2,3 |
Проведенное опытно-промышленное опробование разработанных режимов качания (1-3) подтвердило результаты, полученные с помощью математического моделирования. Видно, что применение предлагаемого способа позволяет снизить усилие вытягивания заготовки из кристаллизатора на 25%, увеличить расход шлакообразующей смеси на 40%, уменьшить отсортировку проката на 7,3% по сравнению с прототипом, где качание кристаллизатора осуществляли по закону (1), (2) (при значениях амплитуды качания A1=2 мм и угловой частоты w=1 1/с) и где усилие вытягивания заготовки из кристаллизатора составляло 25,31 кН, расход шлакообразующей смеси 0,6 кг/т, а отсортировка проката 7,7%.
Пример 3. По разработанной на базе формул (3), (4) математической модели были произведены расчеты расходов шлакообразующей смеси и разработаны режимы качания. Для значений коэффициента отношения амплитуд качаний второй и первой гармоник из диапазона 0,1≤χ≤0,25 величины расходов шлакообразующей смеси явились оптимальными (увеличение расхода до 40% по сравнению с прототипом). При выходе значений коэффициента отношения амплитуд качания второй и первой гармоник за границы диапазона 0,1≤χ≤0,25 происходило резкое снижение расхода шлакообразующей смеси и, как следствие, увеличение усилия вытягивания заготовки из кристаллизатора на 50% по сравнению с оптимальным, что приводит к увеличению трения и отсортировки продукции.
Было проведено опытно-промышленное опробование разработанных режимов качания (1-3). Для этого в кристаллизатор, качающийся по закону (3), (4) (при значениях амплитуды качания первой гармоники A1=2 мм, угловой частоты w=1 1/с и коэффициента отношения амплитуд качания второй и первой гармоник χ=0,1; 0,15; 0,25, коэффициента, учитывающего химический состав металла k=0,6), подавали сталь 65Х, подавали шлакообразуюшую смесь на мениск металла, вытягивали из кристаллизатора непрерывнолитую заготовку со скоростью 0,8 м/мин. При этом измерялись усилия вытягивания заготовки из кристаллизатора и контролировалось качество проката. Разработанные режимы качания (1-3) с различными технологическими параметрами приведены в таблице 3.
| Таблица 3 | |||
| Технологические параметры | Режимы качания | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Сечение непрерывнолитой заготовки, мм×мм | 250×1550 | 250×1550 | 250×1550 |
| Скорость вытягивания заготовки, м/мин | 0,8 | 0,8 | 0,8 |
| Усилие вытягивания заготовки из кристаллизатора, кН | 20,8 | 19,19 | 20,65 |
| Амплитуда качания первой гармоники A1, мм | 2 | 2 | 2 |
| Коэффициент отношения амплитуд качания второй и первой гармоник χ | 0,1 | 0,15 | 0,25 |
| Угловая частота w, 1/с | 1 | 1 | 1 |
| Расход шлакообразующей смеси, кг/т | 0,8 | 1 | 0,8 |
| Начальная фаза второй гармоники α, ° | 0 | 0 | 0 |
| Отсортировка проката, % | 2,9 | 0,6 | 2,8 |
Проведенное опытно-промышленное опробование разработанных режимов качания (1-3) подтвердило результаты, полученные с помощью математического моделирования. Видно, что применение предлагаемого способа позволяет снизить усилие вытягивания заготовки из кристаллизатора на 24,18%, увеличить расход шлакообразующей смеси на 40%, уменьшить отсортировку проката на 7,1% по сравнению с прототипом, где качание кристаллизатора осуществляли по закону (1), (2) (при значениях амплитуды качания A1=2 мм и угловой частоты w=1 1/с) и где усилие вытягивания заготовки из кристаллизатора составляло 25,31 кН, расход шлакообразующей смеси 0,6 кг/т, а отсортировка проката 7,7%.
Claims (1)
- Способ непрерывной разливки стали, включающий подачу стали в качающийся кристаллизатор, подачу шлакообразующей смеси на мениск металла, вытягивание из кристаллизатора непрерывно-литой заготовки с определенной скоростью, отличающийся тем, что качание кристаллизатора осуществляют в соответствии со следующим уравнением сложного гармонического колебания:
S=k(A1sinwt+A2sin(2wt+α)),
где S - перемещение кристаллизатора, мм;
k - коэффициент, учитывающий химический состав стали;
A1 - амплитуда качания первой гармоники, мм;
w - угловая частота, 1/с;
t - время, с;
A2=χA1 - амплитуда качания второй гармоники, мм;
χ - коэффициент отношения амплитуд качания второй и первой гармоник;
α - начальная фаза второй гармоники, °,
а скорость качания кристаллизатора определяют по уравнению V=dS/dt=k(A1wcoswt+2A2wcos(2wt+α)),
где V - скорость качания кристаллизатора, мм/с;
dS/dt - производная от перемещения по времени;
k - коэффициент, учитывающий химический состав металла;
A1 - амплитуда качания первой гармоники, мм;
w - угловая частота, 1/с;
t - время, с;
A2=χA1 - амплитуда качания второй гармоники, мм;
χ - коэффициент отношения амплитуд качания второй и первой гармоник;
α - начальная фаза второй гармоники, °,
при этом амплитуду A1 выбирают из диапазона 0,5 мм≤А1≤12 мм, коэффициент χ - из диапазона 0,1≤χ≤0,25, а коэффициент k при содержании углерода С в стали 0%<С<0,08% выбирают из диапазона 2≥k>1, при содержании углерода С в стали 0,08%≤С≤0,2% k=1, а при содержании углерода С в стали С>0,2% выбирают из диапазона 1>k≥0,5, а время цикла качания кристаллизатора определяют по уравнению
tц=t1+t2,
где tц - время цикла качания кристаллизатора, с;
t1 - время движения кристаллизатора вниз, с;
t2 - время движения кристаллизатора вверх, с,
причем отношение t1/t2=1,11…2,0.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008140038/02A RU2378084C1 (ru) | 2008-10-09 | 2008-10-09 | Способ непрерывной разливки стали |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008140038/02A RU2378084C1 (ru) | 2008-10-09 | 2008-10-09 | Способ непрерывной разливки стали |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2378084C1 true RU2378084C1 (ru) | 2010-01-10 |
Family
ID=41644066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008140038/02A RU2378084C1 (ru) | 2008-10-09 | 2008-10-09 | Способ непрерывной разливки стали |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2378084C1 (ru) |
-
2008
- 2008-10-09 RU RU2008140038/02A patent/RU2378084C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| НИСКОВСКИХ В.М. и др. Машины непрерывного литья слябовых заготовок. - М.: Металлургия, 1991, с.55-69. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Puga et al. | Influence of indirect ultrasonic vibration on the microstructure and mechanical behavior of Al–Si–Cu alloy | |
| RU2140829C1 (ru) | Способ непрерывного литья высокоуглеродистых сталей | |
| CN1299855C (zh) | 生产超低碳钢板的方法 | |
| RU2378083C1 (ru) | Способ непрерывной разливки стали | |
| RU2378084C1 (ru) | Способ непрерывной разливки стали | |
| CN1785553A (zh) | 一种改进的振动激发金属液形核的方法及装置 | |
| JPS60133962A (ja) | 金属用の水平式連鋳鋳型を振動させる方法 | |
| RU2674586C2 (ru) | Способ непрерывного литья заготовок и устройство для его осуществления | |
| JP5896067B1 (ja) | 連続鋳造機を用いた鋳片の製造方法 | |
| RU2422239C1 (ru) | Способ непрерывной разливки стали | |
| WO2018198181A1 (ja) | 鋼の連続鋳造方法 | |
| RU2706936C1 (ru) | Способ непрерывной разливки стали на тонкослябовой установке непрерывной разливки | |
| RU2700979C1 (ru) | Способ непрерывной разливки стали | |
| JP7283633B2 (ja) | 鋼の連続鋳造方法 | |
| RU96117380A (ru) | Устройство для непрерывной разливки и способ изготовления прямоугольных тонких плоских слитков | |
| RU2142864C1 (ru) | Способ получения непрерывно-литых деформированных заготовок | |
| US6321828B1 (en) | Continuous casting facility and process for producing rectangular thin slabs | |
| Xinyang et al. | The shell surface force caused by mould friction during slab continuous casting | |
| CN108500226A (zh) | 一种抑制柱状晶生长的连铸凝固过程控制方法 | |
| JP2012183569A (ja) | 連続鋳造方法 | |
| UA156218U (uk) | Спосіб поліпшення мікроструктури безперервнолитих заготовок під час кристалізації низьковуглецевої сталі | |
| JPH0356824B2 (ru) | ||
| RU1202152C (ru) | Способ непрерывной разливки металлов, легированных титаном | |
| RU2397041C2 (ru) | Способ производства стального проката из непрерывнолитых заготовок | |
| SU1678521A1 (ru) | Способ обработки слитка полуспокойной стали |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121010 |