Способ и устройство для непрерывной раазливки металлов

Способ и устройство для непрерывной раазливки металлов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Способ непрерывной разливки металла,, включающий, подвод металла из промежуточного ковша под мениск в кристаллизаторе через диффузор с направлением потоков металла под углом вверх, и наведение на мениске металла шлака, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения качества непрерывнолитых слитков, подвод металла под мениск производят на глубине 1,2-1,8 толпщны слитка и направляют потоки металла на участки мениска, составляиицие 0,250 ,32 ширины грани слитка и отстоящие от узкой стенки кристаллизатора на расстоянии 0,05-0,08 той же ширины, при этом перераспределяют количество металла по сечению потока в сторону увеличения его в направле;НИИ узких граней. 2. Устройство для непрерывной разливки металлов, включающее удлиненi ный глуходонный стакан с боковыми выходными диффузорами, йаправленными под углом вверх, отличающееся тем, что, с целыо улуч- / шения качества непрерывнолитых слитВ ков, сечения диффузоры выполнены каплевидной формы, широкой частью направленными в сторону узких стенок кристаллизатора, щ)и этом образующие 2 каждого диффузора наклонены к оси стакана в вертикальной.плоскости под углом 15-55° и 60-75° соответственно .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО ЗМ

РЕСПУБЛИК 69) 01) Все В 22 D 11/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3279336/22-02 (22) 27.04.81 46) 07.11.84, Бюл. )) 41 (72) С.В.Колпаков, Ю.В.Липухин, Д.П.Евтеев, В.Я.Тишков, Г.А.Ерин, В.И.Лебедев, В.Д.Кайлов, Ю.В.Зайцев, Э.В.Ткаченко, P.Ì.Ìûëüíèêîâ и Ю.И.Иванов (71) Центральный Ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П.Бардина (53) 621.746.047(088.8) (56) 1. Заявка ФРГ У 2250648, кл. 31 В 1/10, 1974.

2. Заявка Японии Ð 51-69172, кл. 11 В 091, 1977.

3. Патент ФРГ У 1939170, кл. 31 В -11/10, 1971 (прототип). (54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕ—

РЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛОВ . (57) 1. Способ непрерывной разливки металла,. включающий. подвод металла из промежуточного ковша под мениск в кристаллиэаторе через диффузор с направлением потоков металла под углом вверх, и наведение на мениске металла шлака, о т л и ч а ю щ и й- . с я тем, что, с целью улучшения качества непрерывнолитых слитков, под вод металла под мениск производят на глубине 1,2-1,8 толщины слитка и направляют потоки металла на участки мениска, составляющие 0,250,32 ширины грани слитка и отстоящие от. уэкой стенки кристаллизатора на расстоянии 0,05-0,08 той же ширины, при этом перераспределяют количество металла по сечению потока в сторону увеличения его в направлении узких граней.

2. Устройство для непрерывной разливки металлов, включающее удлиненный глуходонный стакан с боковымн выходными диффузорами, йаправленными под углом вверх, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью улуч- q шения качества непрерывнолитых слитков, сечения-диффузоры выполнены каплевидной формы, широкой частью направленными в сторону узких стенок кристаллизатора, при этом образующие каждого диффуэора наклонены к оси стакана в вертикальной. плоскости под углом 15-55 и 60-75 соответо о ственно.

Изобретение относится к металлургии, а именно к подводу металла в кристаллизатор при непрерывной разливке нержавеюшей стали.

Известны способ и устройство для непрерывной разливки металлов. Устройство содержит удлиненный глуходонный с боковыми выходными отверстиями стакан для подвода металла под мениск в кристаллизаторе. При этом в вьжодные отверстия вставлены под углом кверху трубки различной длины.

Трубки имеют внутренние каналы кругло о поперечного сечения.. Метяпл равномерно распределяется по 1 сечению струи, а начало истечения струи из трубок располагают на различном расстоянии от мениска металла в кристяллизаторе (11 .

1015541 1 торой состоит из двух плоскостей смыкающихся под углом 120-150 и о являющихся нижними стенками боковых каналов, отходящих от боковых отвер> стий. Боковые. каналы выполнены в виде диффузоров. При истечении металла через боковые каналы затопленные струи направляют к стенкам кристаллизатора и разбивают на два потока каждую.

10 Один из них проходит параллельно мениску металла, направляясь к осевой зоне слитка и опускаясь в этой зоне вниз. Другой поток поворачивает книзу и опускается вдоль фронта кристал5 лизации. Для обеспечения такого распределения потоков глубина погружения места истечения струй должна быть выбрана в соответствии с зависимостью

Известен способ и устройство для непрерывной разливки металлов. Металл подводится из промежуточного ковша под мениск в кристаллизаторе через глуходонный удлиненный ста- 25 кан с боковыми выходными отверстиями. При этом две струи металла напрявляют вверх под углом, который устанавливают в пределах 0

Низкое качество непрерывнолитых слитков из нержавеющей стали обуслов- лено отсутствием направленного движения металла к узким граням кристал40 лизятора, -.Hê как при указанных наклоне струй и сечении выходных отверстий отсутствуют потоки металла вдоль маниока. Вследствие этого из металла не полностью удаляются неметаллические включения, на поверхности слитков образуются скопления шлаковой смеси, завороты, наплывы, ужимины в

Наиболее близким по технической сущности к изобретению являются <по.! соб и устройство для непрерывной разливки металлов, включающие подвод металла из промежуточного ковша под мениск в кристяллизаторе через 55 глухоцонный удлиненный стакан с боковыми отверстиями. Нри этом на конце стакана выполнена камера, пно ко6

Ь* — t(s(

2 . где h — глубина погружения места истечения струй металла, о — вершина грани слитка; — угол между струями металла

0 — постоянная величина, которая определяется величиной насадков и может принимать значения 50-150 мм.

Количество металлов по сечению каждой струи устанавливают равномерным, на мениске металла наводят шлак (3) .

Ф

Недостатком известных способа и устройства для непрерывной разливки металлов является низкое качество непрерывнолитых слитков из нержавеющей стали. Это объясняется отсутствием направленного потока металла вдоль мениака в сторону узких граней слитка. В результате отсутствует равномерное распределение примесей по слитку, увеличивается степень ликвации и количество неметаллических включений в слитках, на их поверхности образуются завороты, наплывы, скопления шлаковой смеси и неметаллических включений. Кроме того, отсутствие направленного потока металла вдоль мениска в сторону узких граней кристаллизатора способствует неудовлетворительному и малоэффективному использованию шлаковой смеси, так как отсутствует направленное удаление ее нижнего слоя, уже отработавшего.и выполнившего свою функ3 101 цию по ассимиляции неметаллических включений. В результате повышается брак. слитков по поверхностным дефектам и повышенному количеству неметаллических включений, увеличиваетя количество обрези. В то же время движение потока металла вдоль узких граней слитка приводит к размыву оболочки и, как следствие, .промывку металла.

Исследованиями установлено, что для повышения качества непрерывнолитых слитков прямоугольного сечения нз нержавеющей стали необходимо создавать направленный поток металла под мениском и слоем шлака в сторону узких граней кристаллизатора. Это объясняется повышенной вязкостью расплавленной нержавеющей стали.

При этом необходимо интенсивность движения металла увеличивать по направлению от средней части слитка в сторону узких граней..Этого эффекта можно достигнуть посредством придания диффузорам боковых отверстий каплевидной формы и определенным их расположением относительно мениска металла и узких граней, что позволяет перераспределить количество металла по сечению каждой струи металла.

Целью изобретения является улучшение качества непрерывнолитых слитков.

Эта цель достигается тем,.что по способу непрерывной разливки металлов, включающему подвод металла из промежуточного ковша под мениск в кристаллиэаторе, через диффузоры с направлением потоков металла под углом вверх и наведение на

40 мениске металла шлака, подвод металла под мениск на глубине, равной

1,2-1,8 толщины слитка,. и направляют потоки металла на участки мениска, составляющие 0,25-0,32.ширины грани слитка и отстоящие от узкой стенки кристаллизатора на расстоянии 0,050,08 той же ширины. При этом перераспределяют количество металла по сечению струи в сторону увеличения

50 его в направлении узких граней.

1О ка.

Перераспределение количества металла по сечению струи необходимо для направления в наиболее удаленную точку от места истечения большего объема металла. Благодаря этому эта часть струи имеет наибольшую кинетическую энергию для создания направленного потока металла вдоль мениска. В то же время меньшее количество металла направляется в более близкую точку мениска и кинетической энергии этой части струи достаточно для создания направленного потока от средней части мениска.

В.устройстве для непрерывной разливки металлов, содержащем удлиненный глуходонный стакан с боковыми выходными диффузорами, направленны- 55 ми лод углом вверх, сечения диффузоров выполнены каплейидной формы и широкой частью направлены в сторо5541 4 ну стенок кристаллизатора, а образующие каждого диффузора наклонены к оси стакана под углом 15-55 и о

60-75 соответственно. о

Улучшение качества непрерывнолитых слитков из нержавеющей стали происходит потому, что в процессе непрерывной разливки с мениска металла удаляются всплывающие неметаллические включения, а также отработавший нижний слой шлаковой смеси.

При этом на поверхности слитка отсутствуют завороты, наплывы, включения шлаковой смеси, оставшиеся в металле неметаллические включения .равномерно распределяются по объему слитка и снижается степень ликваций.

Диапазон длин участков на мениске металла, на которые направляют затопленные струи металла, в пределах

О, 25-0,32 величины широкой грани слитка, а также их расстояний от узких граней слитка в пределах 0,05-0,08 той же ширины обусловлен гидравлическими условиями увеличения верхних слоев металла и отработанного слоя шлаковой смеси в сторону узких граней кристаллизатора под действием . наклонных к оси стакана потоков ме-. талла. При более близком к середине мениска расположении восходящего потока не создается в этом районе направленный поток металла в горизонтальном направлении и, следовательно, не транспортируются неметаллические включения. При более близком к узкой грани кристаллизатора расположении восходящего потока возможен размыв закристаллизовавшегося слоя металла и оболочки слитка, что приводит к прорыву металла под кристаллизатором. Указанные параметры устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от ширины слит-, 1015541

Диапазон наклона к оси стакана образующих каждого диффузора, расположенных по большой оси поперечного о сечения, в пределах углов 60-75 объясняется необходимостью подвода потоков металла к определенным участкам мениска. При больших значениях происходит размывание оболочки слитка потоками металла. При меньшем значении не создается направленное движение металла в сторону узких граней, н потоки металла оказывают тормозящее действие на движение металла вдоль мениска.

Диапазон наклона к оси стакана 15 образующих каждого диффузора, расположенных по большой оси поперЕчного сечения, в пределах углов 1555 объясняется необходимостью подО вода потоков металла к определенным 20 участкам мениска. При больших значениях образуется застойная зона в средней части мениска металла, при меньшем значении не создается направленное движение металла из средней 25 части мениска, и на нем происходит бурление металла.

Диапазон расстояний торцов диффу- . эоров от верхнего торца кристаллизатора в пределах 1,2-1,8 ширины крис- 3п таллизатора обусловлен необходимостью уменьшения кинетической энергии восходящих потоков металла во избежание бурления на мениске, а также необходимостью подачи потоков на определенные участки мениска. При большем значении кинетической энергии потока металла недостаточно для создания направленного .течения верхних слоев металла в сторону узких 4О граней, при меньшем значении происходит бурление металла,что способствует увеличению шлаковой смеси вглубь слитка. Указанные параметры устанавливают в прямой пропорциональ-45 ной зависимости от ширины кристаллизатора или толщины слитка.

Горизонтальное расположение торцов диффузоров объясняется необходимостью гарантированного направле- $p ния потоков металла на определенные участки мениска. При другом расположении торцов диффуэоров происходит искажение направления движения по— токов и нарушается стабильность это- з го движения вследствие неодинакового гидравлического сопротивления.по периметру днффузоров.

На фиг.1 показано устройство для осуществления способа непрерывной разливки металлов, в разрезе, на фиг.2 — разрез А-А фиг.1.

Устройство cocтоит из промежуточного ковша 1, прикрепленного к нему стакана 2 с внутренним каналом 3, переходящим в диффузоры 4, погруженные в кристаллизатор 5. с узкими стенками 6. Диффузоры 4 в поперечном сечении 7 имеют форму капли.

Позицией 8 обозначен металл, 9— мениск металла, на котором находится слой шлаковой смеси 10, 11 и 12 участки на мениске 9, 13 и 14— прямые, являющиеся продолжением образующих диффузоров 4.

Устройство работает следующим образом.

Пример !. В процессе непреЪ рывной разливки из промежуточного ковша 1 по каналу 3 удлиненного глуходонного стакана 2 в кристаллизатор

5 подают нержавеющую еталь 8 марки

12X18Ht0T под мениск 9. Из кристаллизатора вытягивают слиток сечением

200-1500 им со скоростью 0,8 м/мин.

Весовой расход металла составляет

1920 кг/мин.

Металл из канала 3 стакана 2 поступает в кристаллизатор 5,по диффузорам 4, направленным кверху под углом. При этом наиболее широкая часть поперечного сечения 7 расположена со стороны узких граней 6 кристаллизатора 5. Диффузоры 4 выполнены расширяющимися к выходным отверстиям таким образом, что прямые 13 и 14, являющиеся продолжением образующих диффузоров 4,. расположенных по большой оси поперечного сечения

7, отсекают на мениске 9 со стороны узких стенок 6 кристаллиэатора 5 участки 11 и 12. Длина участков 11 составляет 0,065 величины широкой грани слитка или 97,5 мм, длина участка 12-0,28 велйчины широкой грани слитка или 420 мм. Угол наклона к оси стакана 2 крайней образующей диффузора 4 или линии 13 составляет 65, а угол образующей 14 составо ляет 35 ; Такие условия подвода меО . талла 8 к мениску 9 создаются посредством подбора угла наклона диффуэора 4 и углом из раскрытия. Расстояние от горизонтально расположенных торцов диффузоров 4 до верхнего торца кристаллизатора 5 составля1015

7 ет 1,4 ширины кристаллизатора нли

350 мм.

При такой организации подвода металла 8 восходящие потоки металла . . имеют кинетическую энергию и переменный угол встречи с мениском 9 металла 8, достаточные для создания направленного потока металла в сторону узких стенок 6. При этом благодаря каплевидной форме сечения диф- 10 фузоров 4 количество металла и его кинетическая энергия в потоке увеличиваются в сторону узких граней, Благодаря этому скорость направлен ного горизонтального движения метал- 15 ла на мениске 9 и нижнего слоя 10 шлаковой смеси увеличивается в направлении узких. стенок 6. Постепенно увеличивающийся наклон струй металла в потоке создает составляющую кинетической энергии для увеличения слоев жидкого металла и шлаковой смеси 10 в сторону узких стенок 6.

Этому способствует также относительно большая вязкость нержавеющей ста- д ли.

Пример 2.. В процессе непре- рывной разливки из промежуточного ковша 1 по каналам 3 удлиненного глуходонного стакана .2 в кристаллизатор. 5 подают нержавеющую сталь марки 12Х18Н10Т под мениск 9. Из кристаллизатора .5 вытягивают слиток се".чением 150 1200 мм со скоростью

1,2 м/мин. Весовой расход металла составляет 1728 кг/мин.

Прямые линии 13 и 14 отсекают на мениске 9 металла 8 со стороны узких стенок 6 кристаллиэатора 5 участки

11 и 12. Длина участка 11 составля- 4 ет 0,05. величины широкой грани слитка (60 мм). Длина участка 12 составляет 0,25 величины широкой грани слитка (300 мм). Расстояние от го. Ризонтально расположенных торцов диф-45 фузоров 4 до верхнего торца. кристаллизатора 5 составляет 1,2 ширины

541 8 кристаллизатора (180 мм) . Угол наклона к оси стакана 2 крайней образующей днффузора 4 или линии 14 составляет 55, а угол другой образующей о или линии 13 составляет 75

П- р и м е р 3. В процессе непрерывной разливки иэ промежуточного ковша 1 по каналу 3 удлиненного глуходонного стакана 2 в кристаллизатор

5 подают нод мениск 9 нержавеющую сталь марки 12Х18010Т. Иэ кргсталлизатора 5 вытягивают слиток сечением "

250 1800 мм со скоростью 0,4 м/мин .

Весовой расход металла составляет

1440 кг/мин.

Прямые линии 13 и 14 отсекают на мениске 9 металла со стороны узких стенок 6 кристаллиэатора 5 участки

11 и 12. Длина участка 11 составляет 0,08 величины широкой грани слит ка (144 мм), длина участка 12 составляет 0,32 величины широкой грани слитка (576 мм). Расстояние от горизонтально расположенных торцов диффузоров 4 до мениска 9 металла 8 составляет 1,8 ширины кристаллизатора или толи@ ни слитка (450 мм). Угол. наклона к оси стакана 2 крайней .образующей .диффуэора 4 или линии 14 составляет 15, а угол другой обрао зующей составляет 60

Размеры выходного каплевидного отверстия диффузора 4 устанавливают в прямо.пропорциональной зависимости от весового расхода металла.

В приведенных примерах внутренний диаметр стакана 2 или диаметр канала 3 составляет 80 мм.

Применение предлагаемого способа и устройства для непрерывной разлив- ки позволяет повысить качество слитков из нержавеющей стали и их поверхности, увеличить выход годного слитков на 0,5Х, сократить количество обрези на 0,87..

1Î1554 1

Корректор И.Иуска

Редактор Л.утехина Техред А.Бабинец

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 8918/1 Тираж 774 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5