Способ производства горячекатаного проката из слитков, полученных на машине непрерывного литья (мнлз) криволинейного типа

Способ производства горячекатаного проката из слитков, полученных на машине непрерывного литья (мнлз) криволинейного типа

Реферат

Изобретение касается металлургии, в частности непрерывного литья заготовок и их последующей прокатки.

Известен способ изготовления горячекатаного проката из полученной непрерывным литьем заготовки (см. патент Украины №41954, МПК8 В21В 1/46, B22D 11/128, 11/14, от 12.04.1996 г., опубл. 12.11.1999 г.).

В соответствии с патентом после выхода из машины непрерывного литья заготовку подают к подогревательной и термостатирующей печам для нагрева до необходимой температуры и выравнивания температуры по ее длине и сечению, а затем ее передают в подвижные термостатические печи и дальше в прокатный стан.

Признаками аналога, сходными с существенными признаками заявляемого изобретения, являются формирование в кристаллизаторе поверхностного слоя слитка, вытягивание слитка из кристаллизатора, отделение заготовки от слитка.

Недостатком аналога являются значительные расходы энергоносителей, обусловленные несовершенством технологии получения заготовки, в частности обязательной ее кристаллизацией и необходимостью подогрева, а также большие объемы (тоннаж) оборудования и потребность в значительных производственных площадях для его расположения.

Известен способ получения сортовых профилей, включающий нагрев слитков, обжатие их в блюмы на обжимных станах, обжатие заготовок в клетях непрерывно-заготовочных станов (НЗС) (или получение заготовок разливкой металла на МНЛЗ), причем по завершении обжатия на НЗС и выхода раската из чистового калибра заготовка в отличие от обычной технологии не режется ножницами на мерные длины, а сворачивается в спираль (см. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук «Разработка и исследование процесса формирования крупнотоннажной заготовки с целью получения из нее сортового проката», А.Н.Марков, Днепропетровск, 1980 г.).

В дальнейшем в сортовых цехах спиральные заготовки большой массы нагревают в печах, разматывают специальным устройством и прокатывают на непрерывном стане по существующим калибровкам и режимам обжатия.

При этом в способе по прототипу не различают процесс образования спиральной заготовки, полученной прокаткой на непрерывно-заготовочных станах, и заготовки, полученной на МНЛЗ.

Существенными признаками прототипа, сходными с существенными признаками заявляемого изобретения, является формирование в кристаллизаторе поверхностного слоя слитка, вытягивание слитка из кристаллизатора, формирование слитка в цилиндрическую спираль, отделение заготовки от слитка и прокатка выпрямленных заготовок.

Недостатком прототипа является то, что непрерывнолитой слиток сворачивают в спираль после его выпрямления и окончания кристаллизации слитка, что требует дополнительного нагрева заготовки перед обжатием.

Таким образом, недостатком прототипа является нерациональное использование теплосодержания жидкой стали, значительные расходы энергоносителей, обусловленные несовершенной технологией получения заготовки, которая нуждается в обязательной кристаллизации, и необходимостью последующего подогрева заготовки, а также большой тоннаж оборудования и потребность в значительных производственных площадях для его размещения.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать способ производства горячекатаного проката из слитков, полученных на машине непрерывного литья (МНЛЗ) криволинейного типа путем сокращения цикла производственных операций и уменьшения потерь теплосодержания за счет использования заготовки с повышенным, по сравнению с традиционной технологией, теплосодержанием, что позволяет отказаться от дополнительного ее нагрева или подогрева в нагревательных печах перед прокаткой, а также за счет исключения из производственного цикла операций нагрева и сокращения времени транспортировки заготовок между агрегатами, что позволяет уменьшить потери теплосодержания заготовок, благодаря чему способ обеспечивает значительный энергосберегающий эффект.

Поставленная задача решается тем, что в способе производства горячекатаного проката из слитков, полученных на машине непрерывного литья (МНЛЗ) криволинейного типа, включающем формирование в кристаллизаторе поверхностного слоя слитка, вытягивание слитка из кристаллизатора, формирование слитка в цилиндрическую спираль, отделение заготовки от слитка и прокатку выпрямленной заготовки, согласно изобретению непрерывнолитой слиток, сформированный в цилиндрическую спираль, после выхода с МНЛЗ вводят в теплоизолирующее устройство на скорости разливки металла МНЛЗ, отделяют заготовку от слитка, термостатируют с одновременной транспортировкой к прокатному стану и последующей подачей заготовки на скорости прокатки в прокатный стан, при этом термостатирование выполняют при температуре, близкой к температуре кристаллизации металла, а слиток вводят в теплоизолирующее устройство по винтовой траектории, соединяя эту операцию с выдачей слитка из МНЛЗ, после чего отделяют заготовку от слитка и транспортируют ее в теплоизолирующем устройстве к прокатному стану, придавая заготовке колебательные движения с амплитудой от 1,5 R до 6,0 R, где R - радиус цилиндрической спирали, при этом заготовку выдают из теплоизолирующего устройства в прокатный стан по винтовой траектории со скоростью, тождественной скорости прокатки в первой клети прокатного стана.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков изобретения и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.

Использование заготовки, которая на стадии отделения от непрерывнолитого слитка имеет температуру, близкую к температуре кристаллизации металла, то есть на некоторой части своей длины может иметь жидкотвердую или твердожидкую сердцевину, позволяет получить значительно более высокое среднее теплосодержание единицы длины заготовки по сравнению с традиционной технологией.

Сокращение цикла производственных операций с момента поступления переднего торца заготовки в теплоизолированное пространство и к моменту выхода всей заготовки из теплоизолированного пространства в процессе выдачи ее в прокатку достигается благодаря исключению из технологической цепочки операции нагрева заготовки, минимизации длины пути от МНЛЗ к прокатному стану, совмещению операций выдачи заготовки из МНЛЗ с загрузкой ее в теплоизолированное пространство и операции выдачи заготовки из теплоизолированного пространства с прокаткой ее в черновой группе. Сокращение цикла производственных операций позволяет уменьшить потери теплосодержания заготовки, пропорциональные времени их выполнения.

К тому же сокращение цикла достигается специальным режимом вращательных и поступательных скоростей сверхдлинной заготовки (то есть длиннее в 10 раз и более, чем традиционная заготовка), выполненной в виде винтовой цилиндрической спирали, а именно:

- с момента выхода непрерывнолитого слитка из МНЛЗ и пересечения границы теплоизолированного пространства ее передним торцом и до момента отделения заготовки от непрерывнолитого слитка слиток движется со скоростью вращения, тождественной скорости разливки на МНЛЗ;

- с момента отделения заготовки от непрерывнолитого слитка и до пересечения задним торцом границы теплоизолированного пространства движение винтовой спирали ускоряется для создания условий своевременной замены заполненного винтовой спиралью теплоизолирующего устройства на следующее (пустое).

При завершении предыдущего периода заготовка тормозится.

В дальнейшем в процессе транспортировки заготовки в теплоизолирующем устройстве к прокатному стану и ожидании выдачи заготовки в прокатку ей придают колебательные движения с амплитудой от 1,5 R до 6,0 R, где R - радиус винтовой спирали, в которую сформирована заготовка.

Такой диапазон обусловлен необходимостью предотвратить локальное охлаждение заготовки в местах ее контакта с поддерживающими элементами.

При амплитуде меньше чем 1,5 R длина дуги спирали, которая контактирует с поддерживающими элементами, слишком мала, что приводит к нежелательному уровню локального охлаждения заготовки в местах ее контакта с поддерживающими элементами.

В случае, когда амплитуда колебания большая чем 6,0 R возникает потребность увеличивать габариты теплоизолирующего оборудования, что уменьшает эффективность способа.

С началом выдачи заготовки, сформированной в винтовую спираль, в прокатку она движется наружу из теплоизолированного пространства по винтовой траектории со скоростью, близкой к скорости прокатки в первой клети прокатного стана, за счет чего лучше сохраняется ее теплосодержание и исключается охлаждение заготовки в местах ее контакта с поддерживающими элементами.

Использование сверхдлинной заготовки, сформированной в виде винтовой цилиндрической спирали, позволяет уменьшить объем теплоизолированного пространства, необходимого для размещения заготовки. Компактная форма заготовки и теплоизолирующего устройства обеспечивает уменьшение потерь тепла в окружающее пространство по сравнению с использованием традиционной линейной формы заготовки. К тому же использование заготовки линейной формы нуждается в значительно большей производственной площади и массе оборудования на единицу длины заготовки.

Таким образом, положительный эффект от применения заявленного способа достигается благодаря использованию сверхдлинной заготовки, сформированной в виде винтовой спирали с повышенным уровнем теплоемкости и расположенной в теплоизолированном пространстве, и сокращению производственного цикла в результате совмещения производственных операций в промежуток времени между выходом заготовки из МНЛЗ и началом прокатки заготовки в прокатном стане.

Способ производства горячекатаного проката из слитков, полученных на машине непрерывного литья (МНЛЗ) криволинейного типа, реализуется следующим образом.

Непрерывнолитой слиток, имеющий температуру, близкую к температуре кристаллизации металла, выдается из машины непрерывного литья заготовок в виде винтовой цилиндрической спирали, направляется в теплоизолирующее устройство по винтовой траектории и постепенно заполняет его. Скорость вращения спирали при этом равняется скорости разливки стали на МНЛЗ, а ее поступательное движение определяется скоростью вращения спирали и углом наклона винтовой линии, по которой двигается спираль.

При достижении заданной длины спирали ее отделяют от слитка и дальше она имеет название «заготовка».

С момента отделения от слитка заготовка движется с ускорением, что дает возможность сократить время нахождения хвостовой части вне теплоизолированного пространства.

С момента прохождения границы теплоизолированного пространства хвостовым торцом заготовки она тормозится и переходит в режим колебательного движения с амплитудой, что исключает локальное охлаждение зон спирали, которые контактируют с поддерживающими элементами оборудования.

По завершении периода транспортировки заготовки к прокатному стану и ожиданию начала ее прокатки заготовка ускоряет движение по винтовой траектории в направлении к прокатному стану до величины скорости вращения, тождественной скорости прокатки в первой клети, и поддерживает эту скорость до выхода всей спирали из теплоизолированного пространства.

В непосредственной близости от прокатного стана на выходе из теплоизолирующего устройства передний конец заготовки захватывают специальным устройством и разгибают так, чтобы на входе в первую прокатную клеть сортового стана заготовка не имела кривизны.

По ходу прокатки таким образом непрерывно разгибают новые части по длине заготовки, пока последний виток спирали не выйдет из теплоизолирующего устройства и не будет полностью выпрямлен.

На сортовом стане заготовку прокатывают на профили нужного размера по обычной технологии.

Использование способа позволяет отказаться от дополнительного нагрева или подогрева заготовки в нагревательных печах перед прокаткой, что обеспечивает значительный энергосберегающий эффект за счет лучшего использования тепла жидкой стали и уменьшения потерь теплосодержания заготовок, пропорциональных времени их транспортировки.

Способ производства горячекатаного проката из слитков, полученных на машине непрерывного литья криволинейного типа - МНЛЗ, включающий формирование в кристаллизаторе поверхностного слоя слитка, вытягивание слитка из кристаллизатора, формирование непрерывно-литого слитка в цилиндрическую спираль, отделение заготовки от слитка и прокатку выпрямленной заготовки, отличающийся тем, что непрерывно-литой слиток, сформированный в цилиндрическую спираль, после выхода с МНЛЗ со скоростью разливки металла в МНЛЗ вводят в теплоизолирующее устройство, отделяют заготовку от слитка, термостатируют с одновременной транспортировкой к прокатному стану и последующей подачей заготовки в прокатный стан со скоростью прокатки, при этом термостатирование выполняют при температуре, близкой к температуре кристаллизации металла, слиток вводят в теплоизолирующее устройство по винтовой траектории, с объединением этой операции с выдачей слитка из МНЛЗ, а транспортировку заготовки в теплоизолирующем устройстве к прокатному стану осуществляют, придавая ей колебательные движения с амплитудой от 1,5R до 6,0R, где R - радиус цилиндрической спирали, причем из теплоизолирующего устройства в прокатный стан заготовку выдают по винтовой траектории со скоростью прокатки в первой клети прокатного стана.