SU1611561A1 - Способ непрерывного лить стальных заготовок и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии, а именно к непрерывному литью заготовок. Цель изобретени  - повышение качества заготовок за счет равномерного охлаждени  и снижение пораженности трещинами и увеличение стойкости кристаллизатора. Способ включает подачу жидкого металла в кристаллизатор через погружной стакан, формирование заготовки, подачу инертного газа в зазор между заготовкой и кристаллизатором со стороны его нижнего торца под давлением 4...15 давлений столба жидкого металла в плоскости нижнего торца кристаллизатора и выт гивание заготовки из кристаллизатора. Устройство содержит кристаллизатор 1, погружной стакан 2, щелевидные сопла 3 дл  подачи инертного газа в зазор между кристаллизатором и заготовкой 5, два Г-образных коллектора 4. Причем коллекторы с соплами установлены под нижним торцом кристаллизатора симметрично его технологической оси. Сопла расположены на коллекторе равномерно с шагом 2,5...3,8 ширины их выходного отверсти , оси сопел отклонены от рабочей поверхности кристаллизатора на угол 2...15°. Проекци  осей сопл на ближайшую рабочую поверхность кристаллизатора параллельны его технологической оси. 2 с.п. ф-лы, 8 ил. 3 табл.

Description

Фиг. 1

Изобретение относитс  к метгшлур- гин, конкретнее к непрерывному литью заготовок.

Цель изобретени  - повышение ка- честна заготовок за счет равномерного охлазкдени  и снижени  пораженности трещинами и увеличение стойкости кристаллизатора .

На фиг. 1 показана схема устройст- ва J на фиг. 2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг. 3 - узел I на фиг. 2; на . фиг. 4-7 варианты расположени  щеле- видных сопл; на фиг. 8 - схема расположени  коллектора с щелевидным сои- лом.

Способ непрерьшного лить  загото- бок включает подачу жидкого металла в кристаллизатор через погружной стакан , формирование заготовки, подачу инертного газа в зазор между заготовкой и кристаллизатором со стороны его нижнего торца под давлением 4... 15 давлени  столба жидкого металла в плоскости нижнего торца кристашшзато ра к выт п1вание заготовки из кристаллизатора .

Подача инертного газа в зону контакта слитка с кристаллизатором со стороны нижнего тордэ кристаллизато- ра обеспечивает исключение засорени  сопла затвердевшими частицами шлака за счет чего не искажаетс  заданное аэродинамическое поле движени  инертного газа в зоне контакта слитка с кристаллизатором, что приводит к улуч шению качества металла путем повышени  равномерности охлаждени  слитка в кристаллизаторе.

Кроме того, сохран етс  целост- ность рабочей стенки кристаллизатора и отсутствует выкрашивание материала на выходном участке сопл, всл.едст- вие чего повьш1аетс  качество металла а также возрастает стойкость крис- таллизатора.

Подача инертного газа под давлением менее 4 давлений столба жидкого металла в плоскости нижнего торца кристаллизатора приводит к тому, что среднее давление на участке о:хлажде- ни  газом оказываетс  недостаточным дл  компенсации давлени  столба жидкого металла на корочку слитка и это отрицательно сказываетс  на качестве заготовки и стойкости кристаллизатор Подача инертного газа под давлением , более чем в 15 раз превышаюдам

давление столба жидкого металла в .

о

д 5

Q

5

плоскости нижнего торца кристаллизатора , приводит к механическому короблению корочки слитка, интенсивному износу рабочей стенки кристаллизатора и ухудшению качества заготовки.

Способ осуществл етс  следующим образом .

В кристаллизатор непрерывно залива-- ют жидкий металл, а формируюп ийс  слк- ток выт гивают с зат;анной по технологии скоростью. Снаружи:, со стороны нижнего торца кристаллизатора дискретными стру ми подают инертный газ. Часть газа рассеиваетс  в окружающем пространстве, но основна  его масса проникает в зону контакта, создава  в нижней части зтой зоны газовый по с повышенного давлени . Избыток инертного газа непрерьгоно самопроизвольно удал етс  через участки, лежащие меж- ду стру ми нагнетаемого газа. Таким образом , в нижней части зоны контакта слитка с кристаллизатором создаетс  интенсивна  вынужденна  конвекци  газа, что существенно повышает теплообмен и доводит его интенсивность до уровн  среднего значени  по высоте кристаллизатора . Созданный газовый по с выравнивает эффективную толщину зазора по периметру слитка, вследствие чего усредн етс  интенсивность теплообмена и по периметру слитка.

Подача инертного, газа снаружи со стороны нижнего торца кристаллизато- ра позвол ет существенно повысить равномерность теплообмена в кристаллизаторе как по периметру слитка, так и по его высоте, следствием чего  вл етс  снижение пораженности металла трещинами. Кроме того;, повышаетс  стойкость кристаллизатора (табл. 1). Устройство дл  непрерывного лить  заготовок содержит кристаллизатор 1, погружной стакан 2, щелевидные сопла 3 дл  подачи инертного газа в газор между кристаллизатором и заготовкой, два Г-образных коллектора 4, ;:ричем коллектора с соплами расположены под нижним торцом кристаллизатора симметрично его технологической оси, при этом сопла расположены на коллекторе равномерно с шагом 2,5...3,8 ширины их выходного отверсти , оси сопл отклонены от рабочей поверхности кристаллизатора на угол 2... 15, а проекции осей сопл на ближайшую рабочую поверхность кристаллизатора параллельны его технологической оси.

Использование коллекторов, имеющих Г-образную форму, позвол ет сравнительно легко смонтировать устройство, а в случае необходимости быстро его демонтировать даже без прекращени  процесса разливки. Сиьметричное расположение коллекторов относительно технологической оси позвол ет обеспечить

чем участки вдува и истечени  примыкают друг другу. Эпюра ско-ростей w истечени  инертного газа имеет вид усеченной параболы. При уменьшении шага расположение сопл сверх величины , равной 2,5 ширины щели сопла, длина 1 участка истечени  настолько уменьшаетс , что истечение газа суще

требуемую равномерность подачи инерт- ю ственно затрудн етс , вследствие че°ного газа по периметру слитка.

Шаг расположени  щелевидных сопл определен экспериментально. В табл.2 приведено вли ние шага расположени  сопл на пораженность металла трещина- ts отношению к пораженности трещинами при разливке на известном устройстве .

Из табл. 2 видно, что наибольша 

го затрудн етс  и его проникновение в зону контакта слитка с кристаллизатором , В этом случае циркул ци  инертного газа в зоне контакта слитка с кристаллизатором заметно снижаетс , что не позвол ет сутцественно повысить качество слитка за счет увеличени  равномерности охлаждени .

На фиг. 5 показаны сопла 3, приэффективность получена при расположе- 20 легающие к заготовке 5 в сечении, пер30

35

НИИ сопл с шагом 2,5-3,8 ширины их выходного отверсти . В этом случае создаютс  благопри тные услови  дл  достаточно глубокого проникновени  инертного газа в зону контакта слитка 25 с кристаллизатором и по вл ютс  необходимые услови  дл  удалени  избыточной массы газа, вследствие чего повышаетс  равномерность охлаждени  слитка, что благопри тно отражаетс  на качестве металла.

Угол наклона оси сопл выбран на основе обработки результатов экспериментов , проведенных на модели зоны .контакта слитка с кристаллизатором. Модель представл ет собой реальный остывший слиток с прижатой к его поверхности медной стенкой. Со стороны нижнего торца стенки подаетс  инертный газ. Глубину проникновени  газа фиксируют по повьшению давлени  в зоне контакта слитка с рабочей стенкой. Давление газа в зазоре измер ют с помощью дифманометров, подсоединенных к отверсти м, выполненным в медной стенке. Результаты исследовани  представлены в табл. 3.

На. фиг. А показаны сопла 3, прилегающие к заготовке 5 в сечении, перпендикул рном технологической оси. Сопла, имеющие ширину щели 18 мм, расположены с шагом 45 мм. Величина шага рассчитана из соотношени  ,5; , мм. .

Участки, на которых инертный газ вдуваетс  в зону контакта слитка с кристаллизатором, имеют ширину Ig, а участки, на которых газ истекает из этой зоны, имеют ширину 1ц, при

пендикул рном технологической оси. Сопла имеют ширину щели 18 мм и расположены с шагом 68 мм. Величина шага рассчитана из соотношени  ,8; ,8х18л68 мм.

Участки вдува инертного газа шириной I а примыкают к участкам истечени  газа шириной 1 как и в случае, приведенном на фз.т. 4. Однако здесь эпюра скоростей истечени  имеет вид параболы, директриса которой значительно удалена от ее вершины. При дальнейшем увеличении шага расположени  сопл наступает разрыв между участками вдува и участками истечени  инертного газа, т.е. вог никают такие участки, в которых циркул ци  полностью отсутствует. В зтом случае не повышаетс  равномерность охлаждени  слитка, а следовательно, нет вьЕпени  качества металла.

На фиг. 6 показано сопло 3, ось которого отклонена от рабочей поверхности кристаллизатора 1 на угол 2° . 45 При зтом инертный газ проникает в зону контакта заготовки 5 с кристаллизатором 1 на глубину, равную 0,35 Н, где Н - высота кристаллизатора. Уменьшение угла наклона сверх 2 не представл етс  возможным по конструктив- HbiM соображени м.

На фиг. 7 показано сопло 3, ось которого отклонена от рабочей Поверхности кристаллизатора 1 на угол 15. В этом случае инер тный газ проникает в зону контакта заготовки 5 с кристаллизатором 1 на глубину, равную 0,11 высоты криста-гшизаторл. При даль- нейш.ем увеличении угла наклона соп40

50

55

го затрудн етс  и его проникновение в зону контакта слитка с кристаллизатором , В этом случае циркул ци  инертного газа в зоне контакта слитка с кристаллизатором заметно снижаетс , что не позвол ет сутцественно повысить качество слитка за счет увеличени  равномерности охлаждени .

На фиг. 5 показаны сопла 3, прилегающие к заготовке 5 в сечении, пер30

35

25

пендикул рном технологической оси. Сопла имеют ширину щели 18 мм и расположены с шагом 68 мм. Величина шага рассчитана из соотношени  ,8; ,8х18л68 мм.

Участки вдува инертного газа шириной I а примыкают к участкам истечени  газа шириной 1 как и в случае, приведенном на фз.т. 4. Однако здесь эпюра скоростей истечени  имеет вид параболы, директриса которой значительно удалена от ее вершины. При дальнейшем увеличении шага расположени  сопл наступает разрыв между участками вдува и участками истечени  инертного газа, т.е. вог никают такие участки, в которых циркул ци  полностью отсутствует. В зтом случае не повышаетс  равномерность охлаждени  слитка, а следовательно, нет вьЕпени  качества металла.

На фиг. 6 показано сопло 3, ось которого отклонена от рабочей поверхности кристаллизатора 1 на угол 2° . 45 При зтом инертный газ проникает в зону контакта заготовки 5 с кристаллизатором 1 на глубину, равную 0,35 Н, где Н - высота кристаллизатора. Уменьшение угла наклона сверх 2 не представл етс  возможным по конструктив- HbiM соображени м.

На фиг. 7 показано сопло 3, ось которого отклонена от рабочей Поверхности кристаллизатора 1 на угол 15. В этом случае инер тный газ проникает в зону контакта заготовки 5 с кристаллизатором 1 на глубину, равную 0,11 высоты криста-гшизаторл. При даль- нейш.ем увеличении угла наклона соп40

50

5

. 161

ла глубина проникновени  газа резко .снижаетс , вследствие чего не представл етс  возможным заметно повысить равномерность охладдени  слитка по его периметру и не позвол ет сущест- реннр повысить качество металла.

Пример. На криволинейной машине непрерьганого лить  заготовок разливают сталь в кристаллизатор сечением . 1290x250 мм и высотой 1,2 м, а формируемую заготовку выт гивают со скоростью 0,9 м/мин. Через два Г-об1зазных коллектора, расположенных под кристаллизатором, и щелевидные сопла подают инертный газ. Давление газа стабилизируют на уровне, в семь раз превышающем величину давлени  с-толба жидкого металла в плоскости нижнего торца кристаллизатора. Высота столба жидкого металла составл ет 1,1 м. Плотность стали равна 7200 кг/м. Тогда давление столба жид кого металла равно 1 , 1x7200x9,8 77616 Н, где 9,8 м/с - ускорение свободного падени . Инертный газ подают под давлением, равным 77616x7 5,4х х Ю Н/м2 й5,5 ат.

Ширина выходного отверсти  щелевид ного сопла составл ет 18 мм, шаг расположени  сопл в три раза превьш1ает ширину отверсти  и равен мм. Оси сопл отклонены от грани слитка на угол 4,5 .

Инертный газ проникает в зону контакта слитка с кристаллизатором на глубину 210 мм. Избыточное давление газа на этом участке падает от (5,5- .1)4,5 ати в плоскости нижнего торца кристаллизатора до О на рассто нии 210 мм от этого торца.

Использование предлагаемых способ и устройства позвол ет уменьшить по- раженность металла трещинами на 5,4Давление инертного газа в нении с давлением столба зсйдкого металла

1561

9,6% путем повышени  равномерности охлаждени  слитка в кристаллизаторе, а также повысить стойкость кристаллизатора на 12-26%.

Формул

аизобретени 

1. Способ непрерывного лить  стальных заготовок, включающий подачу жид- - кого металла в кристаллизатор, формирование заготовки, подачу газа в зазор между заготовкой и кристаллизатором со стороны его нижнего торца и вы- 5 т гивание заготовки из кристаллизатора , отличающийс  тем, что, с целью повьшени  качества заготовок за счет равномерного охлаждени  и снижени  пораженности трещинами и уве- 0 личени  стойкости кристаллизатора, в качестве газа используют инертный газ, давление которого составл ет 14... 15 давлений столба жидкого металла на уровне нижнего торца кристаллизатора. 5 2. Устройство дл  непрерывного лить  стальных заготовок, содержащее кристаллизатор и средство дл  подачи инертного газа в зазор между кристаллизатором и заготовкой, отличаю- 30 щ. е е. с   тем, что, с целью повышени  качества заготовок за счет равномерного охлаждени  и снижени  пораженности трепщнами и увеличени  стойкости кристаллизатора, средство дл  подачи инертного газа выполнено в виде установленного под нижним торцом кристаллизатора коллектора с соплами, расположенными с шагом 2,5...3,8 ширины их выходного отверсти  и накло- 40 ном их осей от рабочей поверхности кристаллизатора на угол 2...15 , при этом проекции осей сопл на ближайшую рабочую поверхность кристаллизатора параллельны технологической оси уст- 45 ройства.

Таблица 1

Щиг2

(Риг.з

Фиг.

Фиг 5

Фиг.6

Фи9 1

Фие.8

Claims (2)

1. Формула.изобретения

   1. Способ непрерывного литья стальных заготовок, включающий подачу жидкого металла в кристаллизатор, формирование заготовки, подачу газа в зазор между заготовкой и кристаллизатором со стороны его нижнего торца и вытягивание заготовки из кристаллизатора, отличающийся тем, что, с целью повышения качества заготовок за счет равномерного охлаждения и снижения пораженности трещинами и увеличения стойкости кристаллизатора, в качестве газа используют инертный газ, давление которого составляет 14... 15 давлений столба жидкого металла на уровне нижнего торца кристаллизатора.
2. 2. Устройство для непрерывного литья стальных заготовок, содержащее кристаллизатор и средство для подачи инертного газа в зазор между кристаллизатором и заготовкой, о т л и ч а тоще ее я тем, что, с целью повышения качества заготовок за счет равномерного охлаждения и снижения женности трещинами и увеличения кости кристаллизатора, средство подачи инертного газа выполнено де установленного под нижним торцом кристаллизатора коллектора с соплами, расположенными с шагом 2,5...3,8 ширины их выходного отверстия и наклоном их осей от рабочей поверхности кристаллизатора на угол 2... 15**, при этом проекции осей сопл на ближайшую рабочую поверхность кристаллизатора параллельны технологической оси устройства .

   порастойДЛЯ в ви45

   Таблица 1 Давление инерт- Относительная стой- Давление инерт- Относительная стой- ного газа в срав- кость кристаллиэа- ного газа в срав- кость крнсталляэа- нении с давлением тора нении с давлением тора столба жидкого столба жидкости металла металла 0 1,0 10 1,23 1 .1,01 13 1,20 2 1,02 14 1,18 3 1,04 15 1,16 4 1,12 16 1,08 5 t,19 17 1,07 7 1,26 20 1,.03

   9 1611561 10 Таблица2 Шаг расположения Снижение пораженное- Шаг расположения Снижение поражен- сопл, доли ширины ти металла трепанами сопл, доли ширины ности металла три- их выходного от- по сравнению с раз- их выходного ОТТ шинами по сравнению верстия ливкой на извест- верстия с разливкой на из- ном устройстве, X вестном устройстве, X 1,5 1,2 • 3,0 9,6 2,0 1,9 3,5 8,2 2,3 2,7 3,8 5,9 2,5 5,4 4,0 2,5 2,7 7,3 4,5 · . ’’⁵ F5— Таблица 3 Угол наклона сопл, Глубина проник- Угол наклона сопл, Глубина проникнове- град. новения инертного град. ния инертного газа газа в зону кон- в зону контакта такта слитка с ра слитка с рабочей бочей стенкой > стенкой кристалли- кристаллизатора, затора, доли высоты доли высоты кристаллизатора кристаллизатора 0,5 О', 08 12 0, 17 1,5 0,10 15 0,11 2 0,35 17 0,06 5 0,32 20 0,03 10 0,24 25 о, oi

   It ,. ,1ч . if

   ΦηΊ

   Фиг. 8