SU950487A1 - Способ непрерывной разливки металлов - Google Patents

Description

(5) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относитс  к металлургии , а именно к непрерывной разливке легированных, высокоуглеродистых и подшипниковых сталей на установках с криволинейной технологической осью, в слитки сортового и блюмового сортамента. Известен способ непрерывной разливки металлов в слитки пр моугольного поперечного сечени  на установках с криволинейной технологической осью, включающий подачу металла в кристаллизатор , выт гивание из него слитка с переменной скоростью, поддержание и направление слитка в зоне вторичного охлаждени  при ломощи роликов, охлаждение поверхности слитка по двум широ ким гран м водой, распыливаемой форсунками , изменение удельных расходов воды вдоль зоны орошени  по экспоненциальному закону. При этом удельные расходы воды по широким гран м слитка измен ют от 3,5-,Q до 1,7-1,9 воду подают на слиток на участке, соответствующем 0,6-0,7 времени его полного затвердевани , в течение 0,09 0,32 ч в пр мой пропорциональной зависимости от толщины слитка, измен ющейс  в пределах 0,15-0,3 м. Узкие грани охлаждаютс  только на воздухе 1 . Недостатком известного способа  вл етс  низкое качество непрерывнолитых слитков из легированных, высокоуглеродистых и подшипниковых марок стали. Это объ сн етс  тем, что способ применим при отливке плоских или сл бовых слитков из углеродистых марок стали. При отливке слитков сортового и блюмового сортамента необходимо охлаждение всех четырех граней с различной интенсивностью. При известном способе наблюдаетс  разогрев узких граней слитка, привод щий к значительным термическим напр жени м в углах слитка и образованию внутренних И наружных трещин. Известен способ непрерывной разливки металлов в слитки пр моугольно го поперечного сечени  на установках с криволинейной технологической осью включающей подачу металла в кристаллизатор , выт гивание из него слитка с переменной скоростью, поддержание и направление слитка в зоне вторично го охлаждени  при помощи роликов, охлаждение поверхности слитка по дву Широким гран м водой, распыливаемой форсунками, изменение удельных расхо дов воды вдоль зоны орошени  по экспоненциальному закону. При этом температуру поверхности слитка измен ют путем регулировки расхода воды от lOyO-IOSO C до 800-850°С на длине зо ны орошени  6,0-7,0 м от кристаллиза тора при скорости выт гивани  0,60 ,65 м/мин, при увеличении ее на каж дые 0,1 м/мин допускают повышение те пературы слитка в верхней части вторичного охлаждени  на 10-12°С путем регулировки расхода воды, а длину зо ны орошени  увеличивают на 0,8-1,5 м оставл   температуру поверхности слитка в конце зоны орошени  прежней На остальной части зоны вторичного охлаждени , а также узкие грани на всей длине охлаждают на воздухе 2 . Недостатком известного способа  вл етс  низкое качество непрерывнолитых слитков из легированных, высокоуглеродистых и подшипниковых марок стали. Это объ сн етс  тем, что известный способ применим при отливке плоских или сл бовых слиткбв из р довых марок стали. При этом наблюдаетс  разогрев узких граней слитка, перераспределение термических напр жений в угловых част х слитка, в результате чего на слитке по вл ютс  поверхностные трещины, привод щие к браку слитков. Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  способ непрерывной разливки металлов в слитки пр моугольного поперечного сечени  на установках с криволинейной технологической осью, включающий подачу металла в кристаллизатор , выт гивание из него слитка с переменной скоростью, поддержание и направление слитка в зоны вторичного охлаждени  при помощи роликов, охлаждение поверхности слитка водой по четырем гран м, распыливаемой фор сунками, изменение удельных расходов воды вдоль зоны орошени  по экспоненциальНому закону. При этом помимо охлаждени  широких граней слитка распыленной водой охлаждают также узкие грани сначала водой и затем на воздухе, измен   интенсивность охлаждени  по экспоненциальному закону от 4,5-6,5 под кристаллизатором до 2,5-2,8 .ч в конце зоны орошени , длина которой равна 5-30 толщинам сл бового слитка и находитс  в пр мой пропорциональной зависимости от скорости выт гивани . Длина полей орошени  по широким гран м слитка одинакова ЗЗ . Недостатком известного способа  вл етс  низкое качество непрерывнолитых слитков из легированных, высокоуглеродистых и подшипниковых марок стали. Это объ сн етс  тем, что указанный диапазон расходов воды применим дл  отливки слитков сл бового сечени . В слитках сортового и блюмово ,го поперечного сечени  температурное поле и распределение термических напр жений по сечению совершенно иное. чем в плоских слитках сл бового поперечного сечени . При известном способе в слитках сортового и блюмового поперечного сечени  в районе узлов возникают значительные термические напр жени , превосход щие допустимые значени . В результате в слитках возникают внутренние и наружные трещины в районе углов, привод щие к браку слитков. Кроме того, способ не обеспечивает теоретически необходимую закономерность распределени  температуры поверхности слитка в зоне вторичного охлаждени . Дл  обеспечени  высокого качества слитков сортового и блюмового сечени  из легированных, высокоуглеродистых и подшипниковых марок стали при отливке на установках с криволинейной технологической осью необходимо измен ть удельные расходы воды по всем четырем гран м слитка Q различной интенсивностью . При этом длина пол  орошени  по .боковым гран м меньше, чем по грани, расположенной по малому радиусу , длина пол  орошени  на последней в свою очередь меньше, чем по грани , расположенной по большому радиусу . Эта закономерность организации режима вторичного охлаждени  по гран м слитка вызвана необходимостью устранени  угловых трещин на поверхности и по сечению слитка. Теоретическими расчетами и экспериментально установлено , дл  получени  слитков оптимального качества необходимо усиленное охлаждение граней слитков в верх ней части зоны вторичного охлаждени  по указанной закономерности под крис таллизатором на относительно небольшом рассто нии. В этом случае обеспе чиваетс  уменьшение жесткости боковы граней слитка, и в то же врем  обеспечиваетс  относительно больша  жест кость грани, расположенной по большому радиусу. Это обеспечивает смещение в ней от центра сечени  положе ни  нейтральной оси,вокруг которой происходит разгиб слитка после его затвердевани . Благодар  уменьшению жесткости боковых граней и ее увеличению на грани, расположенной по бол шому радиусу, в углах слитка уменьшаютс  раст гиваюи4ие напр жени , про исходит перераспределение термически напр жений в сторону их выравнивани  значени  суммарных напр жений уменьшаютс . В результате снижаетс  брак слитков по внутренним и поверхностны трещинам. Установлено также, что дл  получени  оптимальной структуры по сечению слитка и расширени  централь ной зоны разноосных кристаллов необходимо иметь по каждой грани слитка соответствующее распределение- температуры поверхности вдоль зоны вторич ного охлаждени . Кроме того, установ лено, что дл  получени  слитков оптимального качества необходимо обеспечивать посто нство температуры поверхности слитка в месте разгиба в диапазоне 850-950°С. При этих услови х процесс деформации происходит в стабильных услови х, обеспечивающи оптимальные услови  деформации слитка без образовани  внутренних и наружных трещин. Целью изобретени   вл етс  улучшение качества непрерывнолитых слитков . Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу включающему подачу металла в кристаллизатор с криволинейной технологической осью, выт гивание из него слитка пр моугольного поперечного сечени  с переменной скоростью, поддержание и направление слитка в зоне вторичного охлаждени  при помощи роликов, охлаждение поверхности слитка по четырем гран м водой, распыливаемой форсунками, изменение удельных расходов воды вдоль зоны орошени  по экспоненциальному закону с последующим охлаждением на воздухе причем в процессе разливки по длине зоны вторичного охлаждени  на грани, расположенной по малому ра диусу, на участке, соответствующем 0,,07 времени полного затвердевани  слитка, удельные расходы воды уменьшают от 12,0-15,0 г /мч под кристаллизатором до ,0-6,0 в конце участка, на грани, расположенной по большому радиусу, на участке, соответствующем 0,06-0,09 времени полного затвердевани  слитка, удельные расходы воды уменьшают от 17,020 ,0 M/м ч под кристаллизатором до 5,0-7,0 в конце участка, а по боковым гран м удельные расходы воды уменьшают на участке, соответствующем 0,02-0,04 времени полного затвердевани  слитка от 10,0-8,0 м под кристаллизатором до 3,0-5,0 м /м ч в конце участка. Улучшение качества непрерывнолитых слитков происходит вследствие неодинаковой интенсивности охлаждени  граней слитка по большому и малому радиусам, отличной от интенсивности охлаждени  боковых граней. Уменьшение жесткости боковых граней, снижение ее на грани по малому радиусу и увеличение на грани по большому радиусу способствует уменьшению раст гивающих напр жений в углах слитка при его о разгибе, перераспределению по сечению слитка термических напр жений и умень шению суммарных напр жений, В результате в углах слитка уменьшает-: с  количество внутренних и наружных трещин с одновременным улучшением внутренней макроструктуры, увеличением зоны равноосных кристаллов, что снижает брак слитков. Неодинаковое врем  или длина участка зоны орошени  поверхности слитка на различных его гран х вызваны необходимостью соответствующего изменени  температуры поверхности слитка по каждой грани. Диапазоны изменени  удельных расходов воды по гран м слитка и времени их орошени  устанавливают в пр мой пропорциональной зависимости от скорости выт гивани . При больших значени х удельных расходов , чем указанные дл  каждой грани, происходит переохлаждение поверхности слитка, в его оболочке возникают термические напр жени , значени  которых превосход т допустимые значени , не обеспечиваетс  необходима  температура по гран м в месте разгиба слитка. При меньших значени х,.чем указанные дл  каждой грани, происходит разогрев поверхности слитка, оболочка слитка становитс  слишком тонка и не может сопротивл тьс  ферростатическому давлению жидкого металла. В обоих случа х получаема  макроструктура слитка не отвечает требовани м получени  качественных слитков, в центре слитка образуютс  пустоты, раз виваетс  ликваци . Диапазоны времени орошени  каждой грани или длины зоны орошени  устанавливают в пр мой пропорциональной зависимости от скорости выт гивани . При больших значени х, чем указанные дл  каждой грани, происходит переохла дение поверхности слитка, в его оболочке возникают термические напр жени , превосход щие допустимые значени , в месте разгиба температураслитка становитс  ниже оптимальной. При меньших значени х, чем указанные дл  каждой грани, происходит разогрев поверхности слитка, температура поверхности в месте разгиба становитс  завышенной, оболочка слитка слишком пластична, чтобы противосто ть ферростатическому давлению жидкого металла . В обоих случа х не обеспечиваетс  в месте разгиба посто нство температуры поверхности слитка. Способ непрерывной разливки металлов осуществл ют следующим образом. В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор блюмового сечени  300 X ЗбО мм подают легированную высокоуглеродистую сталь марки 35 X 7СА следующего химсостава, : С 0,32-0,3 Si 1,1-1,it; Ип 0,8-1,1; Р 6 0,01; S 0,01; Сг 1,1-1 ,4. Из кристаллизатора длиной 0,8 м выт гивают слиток со скоростью 0,6 м/мин. В зоне вторичного охлаждени  слиток поддерживают и направл ют при помощи роликов и охлаждают водой распыливаемой форсунками, сгруппированными в верхней части зоны вторичного охлаждени  под кристаллизатором по четырем гран м слитка. Процесс разливки ведут на установке непрерывной разливки с радиальной технологической осью с радиусом кривизны по внешней грани слитка R 12,0 м. Врем  полного затвердевани  слитка сечением 300 X ЗбО мм составл ет 30,3 мин. При скорости выт гивани  S 8 0,6 и/мин длина жидкой фазы 18,2 м и на этом рассто нии от мениска металла в кристаллизаторе производ т разгиб слитка в горизонтальное положение . На грани слитка, расположенной по малому радиусу г 11,7 м устанавливают удельные расходы воды, измен ющиес  по экспоненциальному закону от 13,5 м /м% под кристаллизатором до 5,0 ч в конце зоны орошени  в течение 0,05 времени полного затвердевани  слитка или 1,7 мин на рассто нии 1,0 м. На грани слитка, расположенной по большому радиусу R 12,0 м, устанавливают удельные расходы воды, измен ющиес  по экспоненциальному закону от 18,5 под кристаллизатором до 6,0 в конце зоны орошени  в течение 0,08 времени полного затвердевани  слитка |Или 2,4 мин на рассто нии 1,45 м. {По боковым гран м устанавливают удель|ные расходы воды, измен ющиес  по .экспоненциальному закону от 9,0 м под кристаллизатором до 4,0 м в конце зоны орошени  в течение 0,03 времени полного затвердевани  слитка или 0,9 мин на рассто нии 0,55 м, одинаковом дл  обеих в боковых гран х. В дальнейшем все грани слитка охлаждают на воздухе. В результате такой организации режима вторичного охлаждени  вследствие сравнительно малой интенсивности и короткого времени охлаждени  боковые грани остаютс  более пластичными и менее жесткими на всем прот жении затвердевани  слитка по сравнению с .гран ми , расположёнными по радиусам R и г. Грань, расположенна  по малому радиусу г имеет большую жесткость по сравнению с боковыми гран ми в необходимых пределах дл  уменьшени  раст гивающих и перераспределени  термических напр жений в углах. Благодар  интенсивному и более длительному охлаждению грани, расположенной по большому радиусу R, по сравнению с противоположной гранью, происходит смещение нейтральной оси сечени  слитка от центра в сторону этой грани, вокруг которой происходит разгиб слитка , в конце его затвердевани . В результате этого процесс деформации слитка при его разгибе .происходит без возникновени  опасных сумма эных напр жений по сечению слитка. Кроме того, указанна  организаци  режима

вторичного охлаждени  позвол ет оптимизировать структурообразование слитка, расширить центральную зону равноосных кристаллов. Последнее достигаетс  за счет теоретически необходимой закономерности распределени  температуры поверхности слитка вдоль зоны вторичного охлаждени . При этом на каждой грани создаетс  соответствующее необходимое распределение температуры поверхности вдол зоны вторичного охлаждени .

При увеличении скорости выт гивани  до 0,8 м/мин длина жидкой фазы слитка увеличиваетс  до 2,2 м, одна ко разгиб слитка производ т на прежнем рассто нии от мениска металла в кристаллизаторе, равном 18,2 м, В эт случае разгиб слитка производ т с жидкой сердцевиной.

На грани слитка, расположенной по малому радиусу г м, устанавливают удельные расходы воды, измен ющиес  по экспоненциальному закону от 15,0 м /м ч под кристаллизатором до 6,0 п /м ч в конце зоны орошени  в течение 0,07 времени полного затвердвани  слитка или 2,1 мин на рассто нии 1,7 м, подключа  при этом дополнительные форсунки. На грани слитка, расположенной по большому радиусу R 12,0 м, устанавливают удельные расходы воды, измен ющиес  по экспоненциальному закону от 2П,0 м под кристаллизатором до 7,0 м в конце зоны орошени  в течение 0,09 времени полного затвердевани  слитка или 2,7 мин на рассто нии 2,2 м. По боковым гран м устанавливают удельны расходы воды, и мен ющиес  по экспоненциальному закону от 10,0 м /м ч под кристаллизатором до 5,0 ч в конце зоны орошени  в течение 0,04 времени полного затвердевани  слитка или 1,2 мин на рассто нии 1,0 м, оди наковом дл  обоих боковых граней. В дальнейшем все грани слитка охлаждают на воздухе.

При уменьшении скорости выт гивани  до 0,4 м/мин длина жидкой фазы слитка уменьшаетс  до 12,1 м, В этом случае полное затвердевание слитка происходит до точки разгиба, однако вли ние предлагаемого режима вторичf4oro охлаждени  на перераспределение термических и уменьшение раст гивающих напр жений в углах слитка в процессе его деформации при разгибе остаетс .

На грани слитка, расположенной по малому радиусу г 11,7 м, устанавливают удельные расходы воды, измен ющиес  по экспоненциальному закону 12,0 м /м ч под кристаллизатором до 4,0 м /м м в конце зоны орошени  в течение 0,04 времени полного затвер девани  слитка или 1,2 мин на рассто нии 0,5 м, отключа  при этом р д форсунок. На грани слитка, расположенной по большому радиусу R 12,0 м, устанавливают удельные расходы воды, измен ющиес  по экспоненциальному закону от 17,0 м под кристаллизатором до 5) в конце зоны орошени  в течение 0,06 времени полного затвердевани  слитка или 1,8 мин на рассто нии 0,7 м. По боковым гран м устанавливают удельные расходы воды, измен ющиес  по экспоненциальному закону от 8,0 м/м% под кристаллизатором до 3.0 в конце зоны орошени - в течение 0,02 времени полного затвердевани  слитка или 0,6 мин на рассто нии 0,24 м, одинаковом дл  обоих боковых граней. В дальнейшем все грани слитка охлаждают на воздухе

При такой организации режима вторичного охлаждени  независимо от скорости выт гивани  в месте разгиба обеспечиваетс  посто нство температуры поверхности слитка в диапазоне 850-950С, наиболее оптимальной дл  условий деформации слитка без образовани  внутренних и наружных трещин.

При увеличении или уменьшении габаритов слитков соответственно измен ют скорость выт гивани  слитка, однако диапазоны регулировани  удельных расходов воды по гран м слитка остаютс  указанными. Предлагаемый способ предпочтителен дл  применени  при отливке слитков сортового сортамента в диапазоне 180 х 180 - 150 х 250 мм и блюмового сортамента в диапазоне 200 X 250 - 350 х 450 мм, из легированных , высокоуглеродистых и подшипниковых марок стали склонных к трещинообразованию при вторичном охлаждении и деформации.

В результате применени  предлагаемого способа сокращаетс  брак слитков по внутренним и наружным трещинам на 0,15, сокращаетс  количество обрези на 0,1.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ непрерывной разливки металлов , включающий подачу металла в кристаллизатор с криволинейной технологумескрй осью, выт гивание из него слитка пр моугольного поперечного сечени  с переменной скоростью, поддержание и направление слитка в зоне вторичного охлаждени  при помощи роликов , охлаждение поверхности слитка по четырем гран м водой, распыливаемой форсунками, с изменением удельных расходов воды вдоль зоны орошени  по экспоненциальному закону и,последующим охлаждением на воздухе, отличающийс  тем, что, с целью улучшений качества непрерывнолитых слитков, в процессе разливки по длине зоны вторичного охлаждени  на грани , расположенной по малому радиусу, на участке, соответствующем 0,,07 времени полного затвердевани  слитка , удельные расходы воды уменьшают от 12,0-15,0 м /м.ч под кристаллизатором до «,0-6,0 в конце участка , на грани, расположенной по большому радиусу, на участке, соответствущем 0,06-0,09 времени полного затвердевани  слитка, удельные расходы

   ды уменьшают от 17,0-20,0 м /м-ч под кристаллизатором до 5,0-7,0 м /м-ч в конце участка, а по боковым гран м удельные расходы воды уменьшают на участке, соответствующем 0,02-0,01 времени полного затвердевани  слитка, от 8,0-10,0 под кристаллизатором до ,0 в конце участка

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1.Авторское свидетельство СССР № i+5510, кл. В 22 D 11/00, 19752 .Авторское Свидетельство СССР № 522896, кл. В 22 D 11/ОП, 1975.

   3.Авторское свидетельство СССР № 5820tl, кл. В 22 D 11/00, 1977.