Способ непрерывной разливки плоских слитков

Способ непрерывной разливки плоских слитков

Реферат

 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке плоских слитков с их обжатием под кристаллизатором. Цель изобретения повышение качества слитков за счет исключения растягивающих усилий по его широким граням. Способ непрерывной разливки плоских слитков включает подачу жидкого металла в кристаллизатор, формирование слитка прямоугольного сечения и его вытягивание из кристаллизатора с переменной скоростью, обжатие слитка по широким граням в зоне вторичного охлаждения и дополнительное обжатие угловых участков слитка на длине 0,80 0,95 длины жидкой фазы по плоскостям, расположенным наклонно к его граням. При этом на длине 0,40 0,60 длины жидкой фазы обжатие угловых участков производят с уменьшением размера граней на величину, определяемую из уравнений m (0,8 2,4) H_i и n (0,2 0,6) H_i, а на оставшейся длине обжатия угловых участков с постоянной величиной m и уменьшением величины n до нулевого значения, где m величина изменения размера широкой грани слитка, м; n - величина изменения размера узкой грани слитка, м; H_i текущее значение суммарной величины обжатия слитка со стороны широких граней в средней их части, м. 6 ил. 4 табл.

Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывной разливке плоских слитков с их обжатием под кристаллизатором. Цель изобретения повышение качества слитков за счет исключения растягивающих усилий по его широким граням. На фиг. 1 показана установка для непрерывной разливки плоских слитков, продольный разрез; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 сечение В-В на фиг.1; на фиг.5 сечение Г-Г на фиг.1; на фиг. 6 сечение Д-Д на фиг.1. Установка непрерывной разливки плоских слитков состоит из кристаллизатора 1, роликов 2 и 3, гидроцилиндров 4 с тягами 5 (позицией 6 обозначены широкие грани слитка, 7 узкие грани, 8 наклонная плоскость широких граней 9 жидкий металл, 10 кольцевые клиновидные бурты, 11 цилиндрическая часть роликов). Улучшение качества непрерывнолитых плоских слитков происходит вследствие устранения образования трещин на фронте кристаллизации широких граней в угловых участках слитка в процессе обжатия в зоне вторичного охлаждения от исходной толщины Н до конечной толщины h. Это объясняется тем, что дополнительное обжатие граней плоского слитка ограничивает прогиб краевых участков широких граней во внутреннюю полость слитка и ограничивает степень деформации на фронте кристаллизации ниже допустимых значений 0,2-0,6% Указанный прогиб краевых участков широких граней происходит вследствие прогиба узких граней наружу, а также вследствие сохранения при этом угла слитка прямым. При дополнительном обжатии узких граней при одновременном обжатии всего слитка широкие грани остаются плоскими, что и уменьшает степень деформации на фронте их кристаллизации. В результате в слитках не образуются внутренние трещины. Кроме того, в слитках не образовывается осевая химическая и физическая неоднородность, а также осевой расслой, макроструктура слитков плотная без сосредоточенной пористости. Деформацию дополнительного обжатия краевых участков широких граней необходимо производить с нарастающей интенсивностью, чтобы исключить нарушение сплошности еще тонкой оболочки. Дополнительное обжатие краевых участков широких граней по наклонной плоскости объясняется тем, что прочностные свойства металла по толщине узких граней изменяются в соответствии с изменением температуры от наибольшего значения на поверхности до наименьшего на фронте кристаллизации. Диапазон времени увеличения значений величин m и n до максимального значения в пределах 0,4-0,6 длины жидкой фазы слитка объясняется необходимостью выдерживания деформации выпучивания узких граней и прогиба краевых участков широких граней в допустимых пределах с учетом роста необходимой толщины оболочки слитка, при которых напряжения и степень деформации не приводит к образованию внутренних трещин. При меньших значениях диапазона времени воздействия интенсивность дополнительного обжатия краевых участков широких граней значительна, т.е. больше допустимого значения, что приводит к образованию внутренних трещин. При больших значениях диапазона времени воздействия при дальнейшем обжатии слитка не успевает произойти выпрямление широких граней слитка в конце его затвердевания. Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от толщины затвердевшего слитка после обжатия и выхода из зоны деформации. Диапазон значения эмпирического коэффициента в пределах 0,8-2,4 объясняется закономерностями затвердевания слитков различной толщины и его обжатия. Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от толщины слитка после обжатия и величины разницы в толщинах слитка на выходе из кристаллизатора и после обжатия до конечной величины. При меньших значениях этого коэффициента, т.е. меньше 0,8, участок дополнительного обжатия не захватывает всю длину прогиба краевого участка широких граней, что приводит к образованию трещин на фронте кристаллизации и браку слитков. При больших значениях этого коэффициента, т.е. больше 2,4, невозможно сформировать в дальнейшем широкие грани плоскими, что вызывает брак слитков по их прямоугольной форме. Диапазон значений эмпирического коэффициента в пределах 0,2-0,6 объясняется закономерностями деформации слитков к трещинообразованию в зависимости от содержания углерода в стали. Указанный диапазон устанавливают в обратной пропорциональной зависимости от содержания углерода в стали. При меньших значениях данного коэффициента, т.е. меньше 0,2, дополнительная деформация краевых участков слитка недостаточна для устранения прогиба широких граней в угловых участках. Последнее вызывает брак слитков по трещинам. При больших значениях коэффициента, т.е. больше 0,6, дополнительная деформация краевых участков слитка превышает допустимые значения, тем самым делает невозможным формирование в дальнейшем широких граней плоскими, что влечет за собой брак слитков по их форме. Установление постоянным значения величины m по истечении 0,4-0,6 длины жидкой фазы объясняется необходимостью уменьшить напряжения в слитке при уменьшении угла наклона плоскости дополнительного обжатия краевых участков слитка. Уменьшение величины n от максимального значения до нулевого при 0,8-0,95 длины жидкой фазы слитка объясняется необходимостью постепенного уменьшения величины дополнительного обжатия краевых участков слитка к концу его затвердевания и превращения широких граней слитка в плоские. При более быстром уменьшении n в процессе превращения широких граней в плоские напряжения в слитках превосходит допустимые значения, что приводит к образованию внутренних трещин в слитках и их браку. При более медленном уменьшении n усилие деформации слитков при превращении широких граней в плоские чрезмерно велики, что приводит к необходимости увеличения диаметра роликов и возникновению нижних трещин в слитках. Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от конечной толщины слитка. Способ непрерывной разливки плоских слитков осуществляется следующим образом. П р и м е р 1. В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор 1 подают сталь 9 марки 08Ю с содержанием углерода 0,08% и вытягивают из него слиток сечением 120х1000 мм со скоростью 4,0 м/мин. В зоне вторичного охлаждения широкие грани слитка 6 выдерживают и направляют при помощи роликов 2 и 3, при этом слиток обжимают со стороны широких граней 6 от минимального значения под кристаллизатором до максимального значения в конце зоны деформации при помощи роликов 2 и 3 под действием гидроцилиндров 4 через тяги 5. В процессе непрерывной разливки изменяют форму поперечного сечения слитка посредством обжатия краевых участков слитка во всех четырех углах по плоскостям 8, расположенным наклонно к поперечной оси слитка. При этом величину m и величину n изменяют по его длине от минимального значения при 0,6 длины жидкой фазы слитка по зависимости m_i 2,4 Н_i и n_i 0,6 Н_i. На длине после 0,6 от длины жидкой фазы слитка максимальное значение величины m оставляют постоянным до конца обжатия слитка в момент его полного затвердевания, а величину n уменьшают по прямолинейному закону до нулевого значения при 0,95 длины жидкой фазы слитка, причем на этом участке слитка его широкие грани формируют гладкими цилиндрическими роликами. В данном примере время полного затвердевания слитка _п.з 3,6 мин, 0,6 _п.з= 2,16 мин, длина жидкой фазы L_ж.ф 14,4 м, длина кристаллизатора L_кр 0,8 м. Обжатие слитка от начальной толщины Н 120 мм до конечной толщины h 60 мм производят по прямолинейному закону по длине слитка. Обжатие слитка до конечной толщины h 60 мм заканчивают в конце полного затвердевания слитка при _п.з3,6 мин. Время пребывания слитка в кристаллизаторе составляет 0,056 _п.з или 0,2 мин. В табл.1 приведены параметры процесса обжатия слитка по его длине и процесса дополнительного обжатия его краевых участков в различные моменты времени до полного затвердевания слитка. При такой последовательности процесса обжатия слитка на фронте кристаллизации краевых участков широких граней не возникают внутренние трещины вследствие устранения локальных прогибов оболочки слитка в районе его углов и снижение значений растягивающих напряжений ниже допустимых значений. Постепенное увеличение степени обжатия краевых участков широких граней слитка и последующее его снижение в условиях процесса кристаллизации слитка и роста толщины его оболочки повышает возможность выдерживать напряжения в слитках в допустимых пределах. В результате сокращается брак слитков по трещинам. П р и м е р 2. В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор 1 подают сталь 9 марки Ст40 с содержанием углерода 0,4% и вытягивают из него слиток сечением 100х х1000 мм со скоростью 6 м/мин. В процессе непрерывной разливки изменяют форму поперечного сечения слитка посредством обжатия краевых участков слитка во всех четырех углах по плоскости 8, расположенной наклонно к поперечной оси слитка. При этом величину m и величину n изменяют по его длине от минимального значения на выходе слитка из кристаллизатора до максимального значения при 0,5 длины жидкой фазы слитка по зависимости m_i 1,6 Н_i и n_i 0,4 Н_i. На длине после 0,5 длины жидкой фазы слитка максимальное значение величины m оставляют постоянным до конца обжатия слитка в момент его полного затвердевания, а величину n уменьшают по прямолинейному закону до нулевого значения при 0,9 длины жидкой фазы слитка, причем на этом участке слитка его широкие грани формируют плоскими. В этом примере время полного затвердевания слитка _п.з= 2,5 мин; 0,5 _п.з1,25 мин, длина жидкой фазы L_ж.ф 15,0 м, длина кристаллизатора L_пр 0,8 м. Обжатие слитка от начальной толщины Н 100 мм до конечной толщины h 50 мм производят по прямолинейному закону по длине слитка. Обжатие слитка до конечной толщины h 50 мм прекращают в конце полного затвердевания слитка при _п.з 2,5 мин. Время пребывания слитка в кристаллизаторе составляет 0,053 _п.з или 0,13 мин. В табл.2 приведены параметры процесса обжатия слитка по его длине и процесса дополнительного обжатия его краевых участков в различные моменты времени до полного затвердевания слитка. При такой последовательности процесса обжатия слитка на фронте кристаллизации краевых участков широких граней не возникают внутренние трещины вследствие устранения локальных прогибов оболочки слитка в районе его углов и снижения значений растягивающих напряжений ниже допустимых значений. П р и м е р 3. В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор 1 подают сталь 9 марки ШХ-15 с содержанием углерода 1,05% и вытягивают из него слиток сечением 80х1000 мм со скоростью 8 м/мин. В процессе непрерывной разливки изменяют форму поперечного сечения слитка посредством обжатия краевых участков слитка во всех четырех углах по плоскости 8, расположенной наклонно к поперечной оси слитка. При этом величину m и величину n изменяют по его длине от минимального значения на выходке слитка из кристаллизатора до максимального значения при 0,4 длины жидкой фазы слитка по зависимости m_i 0,8 Н_i и n_i 0,2 H_i. На длине после 0,4 длины жидкой фазы слитка максимальное значение величины m оставляют постоянным до конца обжатия слитка в момент его полного затвердевания, а величину n уменьшают по прямолинейному закону до нулевого значения при 0,8 длины жидкой фазы слитка, причем на этом участке слитка его широкие грани формируют плоскими. В данном примере время полного затвердевания слитка _п.з 1,6 мин, 0,4 _п.з= 0,64 мин, длина жидкой фазы L_ж.ф= 12,8 м, длина кристаллизатора L_кр 0,8 м. Обжатие слитка от начальной толщины Н 80 мм до конечной толщины h 40 мм производят по прямолинейному закону по длине слитка. Обжатие слитка до конечной толщины h 40 мм заканчивают в конце полного затвердевания слитка при _п.з= 1,6 мин. Время пребывания слитка в кристаллизаторе составляет 0,0625 мин. В табл. 3 приведены параметры процесса обжатия слитка по его длине и процесса дополнительного обжатия его краевых участков в различные моменты времени до полного затвердевания слитка; в табл.4 технологические и конструктивные параметры способа непрерывной разливки плоских слитков. В примерах 1 и 5 брак слитков по внутренним трещинам и нарушению формы слитка, ее искажения и неплоскости широких граней составляет 2,8% В примере по прототипу брак слитков по внутренним трещинам в районе краевых угловых участков широких граней, а также по осевой химической и физической неоднородности и пористости составляет 2,9% В примерах 2-4 брак слитков по качеству макроструктуры, плоскости широких граней и форме слитков сокращается на 2,3% В общем случае технологическая ось установки может быть прямолинейной или криволинейной. Кроме того, окончание обжатия слитка на конечный размер h по толщине может совпадать с моментом полного затвердевания слитка или может располагаться до окончания полного затвердевания слитка. Закономерность обжатия слитка может быть различной; по прямолинейному закону, как в примерах, или по различным другим закономерностям. Применение предлагаемого способа позволяет получать плоские непрерывнолитые слитки с плотной макроструктурой без развития химической и физической неоднородностей, без осевого расслоя, внутренних и наружных трещин в широком диапазоне химического состава разливаемого металла, при этом брак слитков снижается на 2,3%

Формула изобретения

СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ ПЛОСКИХ СЛИТКОВ, включающий подачу жидкого металла в кристаллизатор, формирование слитка прямоугольного сечения и его вытягивание из кристаллизатора с переменной скоростью, обжатие слитка по широким граням в зоне вторичного охлаждения, отличающийся тем, что, с целью повышения качества слитков за счет исключения растягивающих усилий по его широким граням, в зоне вторичного охлаждения на длине 0,80 0,95 длины жидкой фазы дополнительно производят обжатие угловых участков слитка по плоскостям, расположенным наклонно к его граням, при этом на длине 0,40 0,60 длины жидкой фазы обжатие угловых участков производят с уменьшением размеров узких и широких граней на величины, определяемые соответственно из уравнений m = (0,8...2,4)H_i; n = (0,2...0,6)H_i, а на оставшейся длине обжатия угловых участков с постоянной величиной m и уменьшением n до нулевого значения, где m величина изменения размера широкой грани слитка, м; n величина изменения размера узкой грани слитка, м; H_i текущее значение суммарной величины обжатия слитка со стороны широких граней в средней их части, м.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 32-2000

Извещение опубликовано: 20.11.2000