SU914172A1

SU914172A1 - Способ непрерывной разливки металлов 1

Info

Publication number: SU914172A1
Application number: SU802925956A
Authority: SU
Inventors: Valerij I Umanets; Aleksandr M Pozhivanov; Vladimir I Lebedev; Aleksej A Ugarov; Stanislav D Razumov; Yurij N Marchenko; Anatolij P Shapovalov; Nikolaj D Karpov
Original assignee: Novolipetskij Metall Zavod
Priority date: 1980-05-19
Filing date: 1980-05-19
Publication date: 1982-03-23

Description

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов.

Известен способ непрерывной разливки металлов, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание $ из него слитка с переменной скоростью, поддержание и направление слитка в зоне вторичного охлаждения при помощи роликов, охлаждение поверхности слитка водой, распиливаемой форсун- ¹⁰ками, попарно расположенными между роликами, а также регулирование расходов воды в них. При этом факелы воды располагают посередине между роликами нормально к поверхности слит- ¹⁵ка, которые сливаясь вместе, образуют факел, толщина которого равна величине зазора между бочками роли-г ι. коз [1]. _м

Недостатком известного способа является переохлаждение поверхности слитка в зазоре между бочками роликов и перегрев ее "тени" под бочками.

2

роликов, куда вода не попадает. В результате этого происходит циклический разогрев и переохлаждение поверхности слитка при его движении вдоль зоны вторичного охлаждения. Следствием этого является возрастание температурных градиентов и значений термических напряжений в поверхностном слое слитков, вызывающих их брак по наружным и внутренним трещинам.

Известен также способ непрерывной разливки металлов, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, поддержание, и направление слитка в зоне вторичного охлаждения при помощи роликов, охлаждение поверхности слитка водой, распиливаемой форсунками, попарно сгруппированными между роликами, регулирование расходов воды в зависимости от скорости вытягивания. При этом плоскости факелов форсунок располагают параллельно плоскости слитка 12).

3 914

Недостатком этого способа является невысокая интенсивность охлаждения поверхности слитка. Это объясняется тем, что факелы форсунок расположены параллельно поверхности слит-<

Это приводит к устранению процесса кинетического соударения струй воды ·:;. поверхностью слитка, устраня-. с* · т'жность регулирования интенсиености охлаждения посредством из- ?, мененил расхода воды в форсунках.

Все это вызывает рост температурных градиентов и значений термических напряжений в оболочке слитка, что приводит к браку из-за образования , наружных и внутренних трещин.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ непрерывной разливки металлов, включающий подачу металла в ₂

кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, поддержание и направление слитка в зоне вторичного охлаждения при помощи роликов, охлаждение поверхности слит- ₂ка водой, распиливаемой форсунками, сгруппированными по три между роликами, регулирование расходов воды в зависимости.от скорости вытягивания.

При эюм факел средней форсунки располагают нормально к поверхности слитка, а факелы двух крайних форсунок располагают под углом к поверхности слитка навстречу друг другу, которые пересекаются на некотором расстояние.от слитка. Образующийся суммар- ³ный факел направляют нормально к поверхности. слитка [3].

Недостаток этого способа - неравномерность охлаждения слитка в "тени" ги~«д роликами и в зазоре между ними.

Это объясняется тем, что площадь орошения суммарного факела не охватывает всю площадь поверхности слитка, находящуюся в "тени" под бочками роликов. 3 результате этого происходит ⁴циклический разогрев и переохлаждение поверхности слитка по мере его движения вдоль зоны вторичного охлаждения. При этом происходит рост значений температурных градиентов- ^;и термических напряжений в оболочке слитков, приводящих к их браку по наружным и внутренним трещинам.

Установлено, что в каждой паре форсунок расходы воды необходимо : устанавливать различными, при этом меньший расход устанавливается в форсунке, расположенной ближе к крис72 4

таллизатору. Это объясняется тем, что вода, подаваемая вверх из другой форсунки, стекает по слитку вниз, охлаждая его более длительное время, чем струи воды из форсунки, расположенной ближе к кристаллизатору.

Установлено также, что для создания оптимальных условий охлаждения поверхности слитка необходимо площадь орошения суммарного факела увеличивать по толщине до мест контакта роликов с поверхностью слитка. Этого можно достигнуть за счет пересечения двух факелов форсунок и нап5 равнения их под углом к поверхности слитка. При этом при пересечении факелы проходят сквозь друг друга и изменяют свое направление в сторону середины расстояния между роликами на

О 10-20°, а также образуют со стороны слитка суммарный треугольный в сечении факел, заполненный струями воды. Благодаря этому струи воды заходят в "тени" под бочками роликов. Кроме

5 того, при охлаждении искривленного слитка на установке непрерывной разливки металлов с криволинейной технологической осью необходимо изменять по малому и большому радиусам или по

0 вогнутой и выпуклой поверхностям слит ка соотношение расходов воды в каждой паре форсунок по прямолинейному закону.

Цель изобретения - повышение рав₅ номерности охлаждения поверхности слитков и улучшение их качества.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу непрерывной разливки металлов, включающему подачу

о

металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, поддержание и направление слитка в зоне вторичного охлаждения при помощи роликов, охлаждение пот

⁵ верхности слитков водой, распиливаемой форсунками, сгруппированными между роликами попарно с каждой стороны слитка, факелы которых пересекаются на расстоянии от его поверхности,

'0 и изменение расходов воды в форсунках вдоль зоны вторичного охлаждения от максимального значения под кристаллизатором до минимального в конце зоны охлаждения, расходы воды в каж>5 дой паре форсунок устанавливают различными, причем в форсунке, расположенной дальше от кристаллизатора, расход воды устанавливают больше,

5

914172

6

чем в форсунке, расположенной ближе к кристаллизатору, воду из форсунок подают под углом с£ -(10-20 ), где ά-угол наклона к поверхности слитка касательной к образующим бочек роли- 5 ков, определяемый из соотношения 5Ϊη =8/Н, где с! - диаметр роликов,

Н - расстояние между осями двух соседних роликов.

Кроме того, при прямолинейном расположении технологической оси установки расходы воды в каждой паре форсунок устанавливают в соотношении 1:(2,0-2,5).

При криволинейном расположении 15 технологической оси установки уменьшают расходы воды в форсунке, расположенной дальше от кристаллизатора, при этом по малому радиусу изменяют соотношение расходов воды в каждой 20 паре форсунок по прямолинейному закону от минимального значения 1:(2,02,5) в начале зоны вторичного охлаждения до максимального 1 :1 на горизонтальной участке,а по большому 25 радиусу расходы воды в каждой паре форсунок устанавливают в соотношении 1:1 в районе поверхности слитка,

. находящегося под углом 45*60° к горизонтали. 30

Повышение равномерности охлаждения поверхности слитка между роликами достигается тем, что струи воды заходят в "тени" под бочки роликов, заполняя: все межроликовое пространст- ₃₅во с учетом стекающей воды по граням слитка.

Улучшение качества непрерывнолитых слитков достигается тем, что вследствие устранения циклических ₄₀разогревов и переохлаждений поверхности в оболочке слитков отсутствуют температурные градиенты и термические напряжения, значения которых превосходили бы допустимые значения, , ₄₅

вызывающие образование наружных и внутренних трещин.

Диапазон изменения соотношений расходов воды в каждой паре форсунок в пределах 1:(2,0-2,5)-1:1 объ- ₅θ ясняется тем, что при меньшем значении струи воды одного факела не проходят через факел воды другой форсунки. Большее чем 1:1 соотношение расходов воды в каждой паре форсунок устанавливать не имеет смысла, так как на горизонтальном участке отсутствует эффект стекания воды по слит«У.

Минимальное соотношение расходов воды в каждой паре форсунок.в пределах 1:(2,0-2,5) устанавливают в прямо пропорциональной зависимости от производительности форсунок. При большой производительности принимают соотношение 1:2,5, при небольшой производительности - 1:2,0. Это объясняется условием проникновения струй факела одной форсунки через струи воды факела другой форсунки.

Угол отклонения струй воды после пересечения факелов установлен экспериментально для применяющихся в. настоящее время плоскофакельных форсунок производительностью 0,43,0,м^Э/ч и давлении воды 4-8 кг/см^. Уменьшение угла <А< наклона к поверхности слитка касательной к бочкам соседних роликов на 10-20° объясняется тем, что после пересечения струи воды факелов преломляются и отклоняются к центру расстояния между роликами. Значение угла в диапазоне 10-20° устанавливают в обратно пропорциональной зависимости от производительности форсунок. При брльшой производительности устанавливают меньшие значение величины уменьшения угла & , при малой - большие значения. Это объясняется условиями проникновения струй воды сквозь друг друга при пересечении факелов.

На чертеже показано расположение форсунок относительно поверхности слитка и роликов.

Способ непрерывной разливки металлов осуществляют при помощи форсунок 1-4, расположенных между роликами 5 и 6. Позициями 7 и 8 обозначены поверхности слитка позициями 9 и 10 - факелы форсунок.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

3 процессе непрерывной разливки в кристаллизатор подают трубную сталь марки 16ГФР, склонную к трещинообразовднию под действием термических’ напряжений. Из кристаллизатора вытягивают слиток сечением 250x1600 мм со скоростью 0,8 м/мин. В зоне вторичного охлаждения поверхности 7 и 8 слитка поддерживают и направляют роликами 5 и 6, а также охлаждаются водой, распыливаемой форсунками 1-4, попарно расположенными между роликами 5 и 6 с каждой стороны 7 и 8 слитка. Диаметр роликов составляет 8=350 мм, а расстояние между их осями 600 мм.

Ί

914172

8

В данном случае рассматриваются две ' пары форсунок, расположенных на расстоянии 12,5 м от мениска металла в кристаллизаторе. Расходы воды в каждой из пары форсунок, расположенных ближе к кристаллизатору, устанавливают переменными по экспоненциальному закону от максимального значения ι»5 м /ч под кристаллизатором до минимального 0,4 м^/ч в конце охлзжде10

ния слитка. При таких геометрических параметрах роликов угол наклона к поверхности слитка касательной к образующим роликов 5 и 6 составляет с4 = 35°- Форсунки 1-4 являются широко-15 факельными с углом раскрытия факелов воды 120°.

При вертикальном расположении технологической оси установки непрерывг ной разливки в форсунках 1 и 3 уста- 20 навливают расходы воды равными 1,0 м^в/ч. В форсунках 2 и 4, дальше расположенных от кристаллизатора, устанавливают расходы воды в 2,25 раза большими или 2,25 м³/ч. Это соотноше- 25 ние расходов воды 1:2,25 в форсунках 1, 2 и 3, 4 оставляют постоянным на всей длине зоны вторичного охлаждения. Этого соотношения расходов воды достаточно для создания необходимой зо интенсивности охлаждения в верхней части межроликового пространства, так как после контакта с поверхностью 7 и 8 вода стекает со слитка, относительно длительное время его охлаждая. Вода из форсунок 1 и 3, попадая в зазор между роликами 6 й поверхностями 7 и 8, стекает в сторону ребер слитка, относительно непродолжительное время его охлаждая. ₄₀

Направление факелов форсунок устанавливают под углом 35-.15=20° к поверхности 7 и 8 слитка. Уменьшение угла οί вызвано тем, что после пересечения направление струй воды факелов₄₅9 и 10 преломляется, при этом каждый на 15° в сторону середины расстояния Н роликов 5 и 6. Суммарный треугольный в сечении Факел заполнен водой в результате пересечения факелов фи 1 О

При таких параметрах подачи воды на поверхности / и Й слитка обеспечивается необходимая интенсивность охлаждения поверхностей во всем межроликоеом пространстве, так как струи воды попадают в "тени" бочек роли- ⁵⁵ков 5 и 6.

При производительности форсунок 1 и 3, равной 1,5 м^/ч, расходы воды

35

50

в форсунках 2 и 4 'устанавливают равными 1 ,5X2,5=3,75 м*/ч. Пр и производительности форсунок 1 и 3, равной 0,4 м^/ч, расходы воды в форсунках 2 и 4 устанавливают равными 0,4X2,0= =0,8 м*/ч.

При криволинейном расположении технологической оси установки непрерывной разливки по малому и большому радиусам уменьшают расходы воды в форсунках 2 и 4 по прямолинейному закону до значений расходов, установленных в форсунках 1 и 3, равными 0,4 м^/ч на горизонтальном участке технологической оси. В форсунках, расположенных в каждой паре дальше от кристаллизатора, постепенно уменьшают расходы воды до значений расходов, установленных в форсунках, ближе расположенных к кристаллизатору.

По малому радиусу г соотношение расходов воды в форсунках 1 и 2 уве- : личивают от 1:2,25 в начале зоны вторичного охлаждения под кристаллизатором до 1:1 на горизонтальном участке, где устанавливают в обеих форсунках одинаковые расходы, равные 0,4 м^/ч. Это вызвано тем, что по мере приближения поверхности 7 слитка к горизонтальному положению уменьшается процесс стекания факела 10 воды по слитку и он перестает влиять на разность интенсивностей охлаждения факелов 9 и 10.

По большому радиусу в этом случае соотношение расходов воды в форсунках 3 и 4 устанавливают равными 1:1 при приближении участка поверхности 8 к углу 50° от горизонтали.

Это объясняется тем, что по большому выпуклому радиусу К эффект стекания воды исчезает быстрее за счет действия гравитационных сил. В общем случае этот угол может изменяться в пределах 45-60° и выбирается в прямо пропорциональной зависимости от величины 8. В данном случае 8=12,0 м, г=11,75 м.

Величину отклонения угла струй факелов 9 и 10 воды до пересечения от значения угла сС выбирают в пределах 10-20 °в прямопропорциональной зависимости от производительности форсунок.

Угол 8. выбирают иэ соотношения ε ί η 8.= 8/Н,

9

914,72

10

где ά - угол наклона к поверхности слитка касательной к.образующим роликов;

ά - диаметр роликов;

Н - расстояние между осями $

двух соседних роликов.

В этом случае 5!п=350/600=0,5θ.

35°·

Применение способа позволяет обеспечить равномерность и необходимую 10 интенсивность охлаждения на всей площади межроликового пространства, устранить цикличность охлаждения, устранить участки разогрева и переохлаждения слитка, снизить до допус- ,5 тимых значений температурные градиенты и термические напряжения в оболочке слитка. 3 результате применения способа снижается брак слитков по внутренним и наружным трещинам, уме- го ньшается количество обрези.

Claims

Формула изобретения 25

1. Способ непрерывной разливки металлов, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, поддержание и направление слитка зо

в зоне вторичного охлаждения при помощи роликов, охлаждение поверхности слитка водой, распиливаемой форсунками, сгруппированными между роликами попарно с каждой стороны слитка, факелы которых пересекаются на расстоянии от его поверхности, и изменение расходов воды в форсунках вдоль зоны вторичного охлаждения от максимального значения под крис- ₄₀таллизатором до минимального в конце зоны охлаждения, отличающийся тем, что, с целью равномерного охлаждения поверхности слитков и улучшения их качества, расходы воды в каждой паре форсунок ус^ танавливают различными, причем в форсунке, расположенной дальше от кристаллизатора, расход воды устанавливают больше, чем в форсунке, расположенной ближе к кристаллизатору, а воду из форсунок подают под углом (с4-(10 °-20^е)| , где - угол наклона к поверхности слитка касательной к образующим бочек роликов, определяемый из соотношения 5,п =с1/Н, где ά - диаметр роликов, Н - расстояние между осями двух соседних роликов.

2. Способ по п. 1, о т л и чающийся тем, что при прямолинейном расположении технологичес~ кой оси установки расходы воды в каждой паре форсунок устанавливают в соотношении 1:(2,0-2,5)3. Способ по η. 1, отличающийся тем, что при криволинейном расположении технологической оси установки уменьшают расходы воды в форсунке, дальше расположенной от кристаллизатора, при этом по малому радиусу изменяют соотношение расходов воды в каждой паре форсунок по прямолинейному закону от минимального значения 1:(2,0-2,5) в начале зоны вторичного охлаждения до максимального ,:1 в районе поверхности на горизонтальном участке, а по большому радиусу расходы воды в каждой паре форсунок устанавливают в соотношении 1:1 в районе поверхности слитка, находящегося под углом 45-60° к горизонтали.