SU899241A1 - Способ непрерывной разливки металлов - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛОВ

1

Изобретение относитс  к металлургии , конкретнее к непрерывной разливке металлов.

Известен способ непрерывной раз- 5 ливки металлов l,- включающий заливку металла в кристаллизатор, выт гивание из него слитка с переменной скоростью, охлаждение поверхности слитка водой, распыливаемой ю форсунками, сгруппированными по участкам, изменение расходов воды по участкам в зависимости от скорости выт гивани , фиксирование или опрос значений расходов воды по участкам и сравнение их с оптимальным значением с помощью ЭВМ. Оптимальные значени  представл ют собой экспоненциальную зависимость уменьшени  значений расходов воды вдоль 20 зоны вторичного охлаждени  от максимального значени  под кристаллизатором до минимального в конце затвердевани  слитка. При этом врем , в течение которого регулируют расход воды при изменении скорости выт гивани , устанавливают переменным по длине охлаждаемой поверхности слитка , причем максимальное врем  задают на участке с концом жидкой фазы, соответствуютим меньшей из

двух регулируемых скоростей и определ ют по зависимости

I

- длина жидкой фазы при меньгде f шей скорости выт гивани ; V - меньша  скорость выт гивани ,

а на участках,расположенных выше указанного, врем  определ ют по зависимости

Т . Vi

где Iv - рассто ние от мениска металла до середины участка; V - нова  скорость выт гивани ; на участках, расположенных ниже указанного , при уменьшении скорости выт гивани  врем  определ ют по зависимости

де рассто ние от середины участка до конца жидкой фазы при большей скорости выт гивани ; при увеличении же скорости выт гивани  - по зависимости

S

Т

V2 Недостатком способа  вл етс  низ кое качество непрерывнолитых слитко ;Это объ сн етс  тем, что в процессе разливки регулируют расходы воды на всей длине участка в зависимости от рассто ни  его середины до конца жидкой фазы. В этом случае в оптимальных услови х охлаждаетс  только элемент поверхности слитка, наход щийс  на середине участка. Все остальные элементы поверхности слитка наход щиес  на длине участка, охлаждаютс  не в оптимальных услови х Это  вление усугубл етс  тем, что длины участков имеют большую величи ну, достигающую, значений 2-3 м. В р зультате на поверхности слитка по вл ютс  переохлажденные и перегре тые Места, что приводит к увеличению значений термических напр жени и образованию внутренних и наружны трещин. Известен также способ непрерывной разливки металлов, включающий заливку металла в кристаллизатор, выт гивание из него слитка с переменной скоростью, охлаждение поверхности .слитка водой, распыливае мой форсунками, сгруппированными п участкам, изменение расходов воды по участкам в зависимости от скорости выт гивани , фиксирование ил опрос значений расходов воды по участкам и сравнение их с оптималь ным значением с помощью ЭВМ. Оптимальные значени  представл ют собо экспоненциальную зависимость умень шени  значений расходов воды вдоль зоны вторичного охлаждени  от максимального значени  под кристаллизатором , до минимального в конце затвердевани  слитка. При этом в процессе разливки при изменении скорости выт гивани  на участках зоны вторичного охлаждени  устанав ливают промежуточные значени  расх дов воды, при увеличении скорости выт гивани  на каждом последующем участке устанавливают расходы воды предьщущего участка, не измен времени охлаждени  слитка, и увели чивают число работающих участков, при уменьшении скорости выт гивани слитка на каждом предыдущем участк устанавливают расходы воды последующего участка, не измен   времени охлаждени  слитка, и уменьшают число работающих участков, а промежуточные расходы воды переключаю на расходы воды,соответствующие и мене.нной скорости выт гивани  чере врем , необходимое дл  прохождени  элементом поверхности слитка рассто ни  от мениска металла в кристаллизаторе до уровн , соответству . щего 0,1-0,3 п-го участка зоны вто ричного охлаждени  2. Недостатком такого способа  вл етс  низкое качество непрерывнолитого слитка. Это объ сн етс  тем, что при изменении скорости выт гивани  в оптимальных услови х охлаждаютс  только элементы поверхности слитка, наход щиес  на длине 0,10 ,3 каждого участка зоны вторичного охлаждени . Другие элементы поверхности слитка, наход щиес  на остальной длине каждого участка, охлаждаютс  в неоптимальных услови х и претерпевают разогрев или переохлаждение в зависимости от направлени  изменени  скорости выт гивани , что вызывает рост термически х напр жений и образование внутренних и наружных трещин. Наиболее, близким к изобретению  вл етс  способ непрерывной разливки металлов, включающий заливку металла в кристаллизатор, выт гивание из него слитка с переменной скоростью охлаждени  поверхности слитка в зоне вторичного охлаждени  водой, распыливаемой форсунками, сгрупиированными по участкам, изменение расходов воды по участкам в зависимости от скорости выт гивани , условное деление длины слитка в зоне вторичного охлаждени  на отдельные элементы по мере его выхода из кристаллизатора,прослеживание перемещени  каждого элемента вдоль зоны вторичного охлаждени  относительно нижнего среза крисТсшлизатора , фиксирование значений расходов воды по участкам по мере выхода из кристаллизатора каждого элемента и сравнение их с оптимальным значением с помощью ЭВМ. При этом на основании величины времени прохождени  элементом поверхности слитка рассто ни  от мениска металла в кристаллизаторе до середины соответствующего участка в последнем устанавливают расходы воды, использу  при этом теоретически рассчитанную оптимальную криёую зависимости величины расходов воды от времени прохождени  каждым элементом поверхности слитка длины зоны вторичного охлаждени  или текущего времени его кристаллизации. Теоретически рассчитанна  крива  при этом представл ют собой экспоненциальную зависимость уменьшени  значений расходов воды вдоль зоны вторичного охлаждени  от максимального значени  под кристаллизатором до минимального в конце затвердевани  слитка. В процессе разливки производ т регистрацию расходов воды по участкам по мере прихода очередного элемента поверхности слитка к определенному р ду форсунок на участке зоны вторичного охлаждени . Полученный результат расходов воды сравнивают с оптимальным, который должен

быть дл  этого р да форсунок в данный момент времени по теоретически рассчитанной кривой. По результатам сравнени  производ т регулирование расходов воды по длине всего участка . При помощи ЭВМ в этом случае производ т расчет времени перемещени  каждого элемента поверхности от нижнего среза кристаллизатора до определенного р да форсунок на каждом участке З.

Недостатког1 известного способа  вл етс  невозможность обеспечени  оптимального охлаждени  слитка на всей длине каждогЪ участка зоны вторичного охлаждени . Это объ сн етс  тем, что регулирование при использовании теоретически рассчитанной зависимости уменьшени  расходов воды вдоль зоны вторичного охлаждени  позвол ет охлаждать в оптимальных услови х только отдельный элемент поверхности слитка на длине каждого участка. Дл  обеспечени  этих оптимальных дл  каждого элемента условий необходимо каждый участок зоны вторичного охлаждени  соизмер ть с шириной пол  орошени  каждого р да форсунок, т.е. обеспечить каждый р д форсунок, расположенный поперек слитка, своей регулирующей и управл ющей аппаратурой. Однако это неосуществимо, так как участки зоны вторичного охлаждени  имеют длину 2-5 м. В этих услови х на длине каждого участка условно выбирают определенный р д форсунок, по прохождении которого контролируемым элементом поверхности слитка производ т опрос расхода воды на этом участке и на основании этого показани  устанавливают расход воды дл  всего участка. Однако в этих услови х дл  других элементов, наход щихс  в данный момент на длине участка в который входит контролируемый элемент, невозможно обеспечить соответствующие расходы воды. Известный способ непрерывной разливки металлов дл  своего осуществлени  требует отказатьс  от применени  участков зоны вторичного охлаждени , в пределах которых находилось бы несколько р дов форсунок. Однако это требование при примен ющихс  в насто щее врем  конструкци х зоны вторичного охлаждени  неосуществимо из-за громоздкости и сложности управл ющей и регулирующей аппаратуры.

В известном способе при изменении скорости выт гивани  расходы йоды по участкам устанавливают сразу после ее изменени  на всей длине участка.

Так как изменение толщины оболочки слитка и положени  конца жидкой фазы происход т во времени, то мгновенное изменение расхода воды приведет -к перегреву или переохлаждению

отдельных элементов поверхности на длине каждого участка, что приводи к браку слитков по внутренним и наружным трещинам.

Цель изобретени  - улучшение качества непрерывнолитых слитков.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно известному способу непрерывной разливки металлов, включающему заливку металла в кристалO лизатор, выт гивание из него слитка о переменной скоростью, охлаждение поверхности слитка в зоне вторичного охлаждени  водой, распыливаемой форсунками, сгруппированными по . участкам, изменение расходов воды по участкам в зависимости от скорости выт гивани , прослеживание перемещени  длины каждого из элементов, на которые условно разделен слиток по своей длине, вдоль зоны вторичного охлаждени  относительно нижнего среза кристаллизатора, регистраци  значений расходов воды по участкам по мере выхода из кристаллизатора каждого элемента и сравнение их с оптимальными значени ми с помощью ЭВМ, в процессе разливки расходы воды по участкам вдоль зоны вторичного охлаждени  регулируют по суммарному количеству воды, приход щем р  на 0 каждый элемент поверхности слитка за врем  его полного затвердевани , при этом определ ют средний расход воды по каждому участку и на каждый элемент в пределах каждого участка 5 за врем  между двум  соседними опросами ЭВМ, суммируют расходы воды на каждый элемент и полученные интегральные суммы сравнивают с оптимальной интегральной сугдаюй по каждому участку.

Теоретические и экспериментальные исследовани  показывают, что использование при регулировании расходов воды по участкам вдоль зоны вторичного охлаждени  нового, ранее не 5 примен вшегос  критери  - регулирование расхода воды по. cyMMapHONiy количеству воды, приход щемус  на каждый элемент поверхности слитка за врем  его полного затвердевани  или 0 перемещени  вдоль зоны вторичного охлаждени , позвол ет более точно контролировать процесс кристаллизации слитка независимо от изменени  ско-рости выт гивани  слитка. В предлагаемом способе производ т суммирование количества воды, поданной на каждый элемент поверхности слитка в данный момент времени между двум  опросами расходов воды,с коли- чеством воды,поданной ранее на него 0 на всем пути по данной-точке на данном участке.Полученное количество воды на длине каждого участка сравнивают с оптимальной интегральной , полученной на основе теоретических 5 теплотехнических ресурсов. Теоретически рассчитанна  зависимость пр ставл ет собой интегральную сумму расходов воды, приход щейс  на каждый элемент поверхности слитка за врем  его полного затвердевани . В результате того, что определ ют интегральную сумму количеств воды по всем элементам, наход щимс  в данны момент времени на всей длине каждог участка, и сравнивают ее с оптималь ным значением, и на основе этого ре гулируют расходы воды по данному участку, по вл етс  возможность охлаждать поверхность слитка на всей длине ка хдого участка в оптимальных услови х. При этом, благодар  учету предыдущего количества воды, вылитой на каждый элемент поверхности слитка, по вл етс  возможност учитывать изменение скорости выт ги вани  и измен ть расходы воды по участкам с учетом этого изменени  в времени. В известном способе определ ют фактический расход воды дл  всего участка без учета истории охлаждени остальных элементов, наход щихс  в данный момент на длине участка. В предлагаемом способе, хот  и регулируют расход воды по участкам также мгновенно, но производ т его с учетом истории охлаждени  всех элементов, наход щихс  в данный момент времени на всей длине каждого участка,, с учетом всех предыдущих изменений скорости выт гивани . Благодар  этим отличительным при накам производ т охлаждение слитка в оптимальных услови х на всей длине зоны вторичного охлаждени , что приводит-к устранению локальных мес перегрева или переохлаходени , к уменьшению значений термических напр жений , к устранению внутренних и наружных трещин. На фиг. 1 представлена схема ма шины непрерывного лить  заготовок; i:a фиг. 2 - график изменени  суммар ного количества воды, приход щегос  на каждый элемент поверхности слитк на ка/кдом участке зоны вторичного охлаждени . Способ непрерывной разливки мета лов осуществл ют на машине непреры ного лить  заготовок, состо щей из кристаллизатора 1, поддерживающих и т нущих 3 валков, между которыми расположены форсунки 4, сгруппированные по двум у.часткам 5 и 6 и слитка 7. На графике (фиг.2) показаны тео ретическа  крива  8 зависимости из менени  cy 1мapнoгo количества воды по участкам и фактические кривые 9 1Q изменени  суммарного количества зоды по участкам, полученные при очередной регистрации расходов вод по участкам. Способ непрерывней I.VV.JIHHKII моталлов осуществл етс  с.пед:/ющим (: fsразом , В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор 1 длиной 1 м заливают сталь марки Зсп и выт гивают из него слиток 7 сечением 1501000 мм со скоростью 0,86 м/мин при помощи т нущих валков 3. В зо)е вторичного охлаждени  поверхность слитка 7 охлаждаетс  водой, распыливаемой форсунками 4,. сгруппированными по двум участкам 5 и 6 длиной по 3 м каждый . По мере выхода слитка 7 из кристаллизатора 1 слиток условно дел т на элементы длиной Л1 250 мм при помощи длинномера, показани  которого передаютс  в пам ть ЭВМ. На фиг. 1 показаны двадцать четыре элемента поверхности слитка. После выхода очередного элемента из кристаллизатора ему присваиваетс  номер первый. При последующем его перемещении вдоль зоны вторичного охлаждени  ему последовательно присваиваютс  номера с первого по двадцать четвертый. После выхода из зоны вторичного охлаждени  после двадцать четвертого этот элемент поверхности слитка устран етс  из пам ти ЭВМ. На фиг. 2 показаны график суммарного количества воды, приход щегос  на каждый элемент поверхности слитка с первого по двадцать четвертый по мере его продвижени  вдоль зоны вторичного охлаждени . При этом зависимость 8 соответствует теоретической зависимости суммарного количества воды, приход щегос  на каждый из двадцати четырех элементов при посто нной оптимальной рабочей скорости выт гивани , равной в примере 0,86 м/мин. При данных параметрах разливки длина жидкой фазы составл ет 7,0 м. При длине зоны вторичного охлаждени  6,0 м конец жидкой фазы находитс  в районе элемента двадцать четвертого слитка, где происходит полное его затвердевание. Расходы воды по участкам 5 и 6 составл ют соответственно 6,0 и 4,2 или 20 л/см на единицу длины участка 5 и 14 л/см на единицу длины участка 6. В процессе разливки после выхода из кристаллизатора 1 очередного элемента поверхности слитка 7 производ т регистрацию при помощи ЭВМ значений расходов воды в данный момент времени по участкам 5 и 6. Полученные значени  расходов воды за две регистрации усредн ют и принимают, что в период между этими двум  регистраци ми были эти полученные угредненные расходы воды посто нными. Полученные средние расход л воды на каждый элемент относ т к длине участка 5 и 6 и гго.пуч.зют количосш

иоды, выливающейс  за период Д С на каждый элемент поверхности слитка. При этом производ т суммирование поученных значений расходов воды на каждый элемент поверхности с ранее полученным количеством воды каждым е элементом. Полученные суммарные количества воды, приход щиес  на кажый элемент слитка, показаны в виде пр моугольников напротив каждого номера элемента поверхности слитка «л (фиг.2). Посредством интегрального суммировани  определ ют суммарную кривую по всей длине участка 5 и 6. При посто нной скорости полученные зависимости совпадают с теоретически нeoбxoди /lыми 8 .

Однако в процессе разливки возможны изменени  скорости выт гивани  от рабочего оптимального значени . В этом случае промежутки времени 20 мехаду двум  соседними регистраци ми Г будут различными и каждый последующий элемент поверхности слитка 7 будет выходить из кристаллизатора также через разные промежутки време- 25 ни. В этих услови х отдельные элементы поверхности слитка будут получать не одинаковое количество воды единицу времени.

в этом случае также производ т

регистрацию значений расходов воды в данный момент времени по участкам 5 и 6 по мере выхода очередного элемента поверхности слитка из кристал- jc лизатора 1. Посредством интегрального суммировани  определ ют суммарные кривые 9 и 10 по всей длине участка 5 и б. После этого определ ют разницу в интегралы лх .суммах , определ емых соответственно зависимост ми 9 и 8 на участке 5, 10 и 8 на участке 6. Расходы воды по участкам 5 и б регулируют в соответствии с полученными разницами в интегральных суммах..45

Прив зку каждого из элементов поверхности слитка к нижнему срезу кристаллизатора или началу зоны вторичного охлаждени  производ т па зависимости L , где п - пор д-50 ковый номер элемента после его выхода из кристаллизатора по длине зоны вто- , ричного охлаждени . При этом

(1нач. )L с- ™® С-иач. )L « -иом )L рассто ние от нижнего среза 5 крисгаллизатора до начала и конца 1-того участка. На основании этих .заВисимостей определ ют номер участка, в котором в данный момент времени находитс  каждый элемент поверхности слитка.

Применение предлагаемого cnoqooa позвол ет регулировать расходы воды по участкам зоны вторичного охлажу ни  с учётом ранее полученного к1: личества воды каждым элементом поверхности слитка. При этом оптимальным услови м охлаждени  подвергают все, элементы поверхности слитка, наход щиес  в данный момент времени на всей длине каждого участка зоны вторичного охлаждени . В результате этого отсутствуют перегретые и переохлажденные элементы поверхности слитка, снижаютс  термические напр жени , уменьшаетс  брак слитков по внутренним и наружным трещинам на 0,15%, снижаетс  обрезь слитков на 0,1%.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР t 685416, кл. В 22 D 11/00, 1979.

2,Авторское свидетельство СССР 655466, кл. В 22 D 11/00, 1979.

2. Radex-Rundschan. 1976, № 1, с. 619-623 (прототип).

fСуммарный расход воды, л/см

ез

К W Л 18 /3

21 22 И

W2.

Фиг.1