Способ подвода расплавленного металла на установке непрерывной разливки металла

Способ подвода расплавленного металла на установке непрерывной разливки металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(ii1 50S273

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Зависимый от патента (51) Я Кл В 229 11/00 (22) Заявлено 02.02.73 (21) 1880048/22-2 (32) Приоритет 03.02.72 (31) А 858/72 (33) Австрия

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретенрй и открытий (53) УДК 621.746.047 (088.8) Опубликовано 05.03.76. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 10.05.7б (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Фридрих Листхубер, Торвальд Фастнер, Эрнст Бахнер и Отто Хойер (Австрия) Иностранная фирма

«Феррайнигте Эстеррайхише Айзен-унд Штальверке АГ» (Австрия) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОДВОДА РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА

НА УСТАНОВКЕ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА

Изобретение относится к области непрерывной разливки металла, например раскисленной алюминием мягкой стали, и касается подвода металла в промежуточное устройство, в котором зеркало разливаемого металла покрыто слоем защитной смеси, и в кристаллизатор, где также на поверхности жидкого металла наводят слой защитной смеси.

Известно, что неметаллические включения уменьшают деформируемость металлов, приводят к поверхностным дефектам в прокате и ухудшают механические свойства конечного продукта. Например, в случае мягкой, раскисленной алюминием стали, предназначенной для производства холоднокатаных тонких листов, применяемых в автомобильной промышленности, важно свести к минимуму содержание неметаллических включений, В противном случае невозможно получить хорошие свойства деформируемости и высокое качество поверхности листов, Неметаллические включения в раскисленных алюминием сталях состоят в основном из окислов алюминия, образующихся при раскислении стали. Однако и при контактировакии содержащей алюминий стали с воздухом, например при подводе стали в кристаллизатор или промежуточное устройство, может произойти окисление алюминия, а следовательно, образование окислов алюминия. Хотя эти неметаллические включения имеют меньший удельный вес, чем жидкая сталь, полного всплывания неметал5 лических частиц не происходит, более того, в стали остается значительное количество этих частиц, что ухудшает качество изготовленных из нее холоднокатаных тонких листов.

Известен способ подвода расплавленного

10 металла, состоящий в том, что расплавленный металл подают в кристаллизатор под уровень зеркала, покрытого слоем защитной смеси, с помощью разливочной трубы с закрытым дном и боковыми выходными отверстиями, из

15 которых потоки стали выходят под мениском стали в кристаллизаторе наклонно вверх, и выносят неметаллические частицы на поверхность. Таким путем можно уменьшить содержание неметаллических включений в краевой

20 зоне стальной заготовки, однако общее содержание неметаллических включений все еще остается относительно высоким. При этом в кристаллизаторе непрерывной разливки имеются очень неблагоприятные условия для

25 очистки стали за счет осаждения неметаллических частиц. В известном способе возможны явления турбулентности, что приводит к тому, что уже вынесенные на поверхность не506273 металлпческие частицы снова втягиваются в сталь и остаются в кристаллизующейся заготовке.

С целью удаления неметаллпческих включений и улучшения качества слитка предложен способ, по которому длину вертикальных, идущих вверх и формируемых в каналах разливочной трубы потоков выбирают равной от

3 до 30 см, причем скорость потоков увеличивают прямо пропорционально их длине, поддерживают от минимальной в диапазоне 3,5—

31 см/сек, до максимальной в диапазоне

17,5 — 45 см/сек, так что на поверхности мегалла соответственно слоя шлака образуется волна или Выпу клость.

Предлагаемый способ использует свойства небольшой смачиваемости и низкого удельного веса неметаллических частиц по сравнению с жидкой сталью для их разделения: направленный снизу вверх поток металла должен пода вать на поверхность каждую частицу металла и каждую частицу шлака, однако этот поток не должен быть настолько сильным, чтобы он приводил к разрыву слоя шлака или к турбулентности на поверхности, изза чего могло бы произойти затягивание шлаковых частиц вниз. Благодаря описываемому способу достигается оптимальный эффект разделения.

Можно также осуществлять. двойное осаждение при образовании направленных вверх металлических струй, при протекании разливаемого расплава как через промежуточное устройство, так и при подаче его в кристаллизатор.

При изготовлении широких, особенно имеющих ширину более 1,5 м, стальных слитков из стали, в которой не более 0,20о/о С, от 0,25 до

1,60о/о Мп, от 0,02 до 0 l о/о А1, более 0 30о/о Sl, остальное железо и обычные примеси и которая предназначена для производства холоднокатаных листов с высоким качеством поверхности, желательно подводить из промежуточного устройства в кристаллизатор через две или более разливочные трубы формирующие направленные вверх потоки, причем желательно, чтобы вертикальные потоки и большая горизонтальная ось кристаллизатора лежали в одной вертикальной плоскости.

Поперечное сечение формирующих вертикальные, идущие вверх струи металла каНалов в разливочной трубе рассчитано таким образом, что для определенной производительности процесса разливки достигается заданная скорость потоков. Это поперечное сечение каналов может быть рассчитано из соотношения, согласно которому производительность процесса разливки равна произведению поперечного сечения канала и скорости струи металла.

На фиг. 1 схематично изображена верхняя часть установки непрерывной разливки для реализации предложенного способа, вертикальный разрез; на фиг. 2 — то же, вариант; на фиг. 3 — разрез по А — А на фиг.2; на фиг.

ЗО

4

4 — график иллюстрирующий связь меж qq скоростью вертикального потока металла и его длиной а.

Из нижней части разливо шого ковша 1 выходит раскисленная агпоминием сталь в виде струи 2 в промежуточное устройство 3. Сталь в промежуточном устройстве 3 покрыта слоем жидкого шлака 4 для предотвращения потерь тепла и исключения контакта с воздухом. В дно 5 промежуточного устройства 3 вставлены две разливочные трубы 6, 7 с головками

8, 9. Внутренние полости разливочных труб

6, 7 связаны горизонтальными просверленными каналами 10, 11 с направленными вертикально вверх каналами 12, 13 для того, чтобы в головке разл ивочных труб струи металла поворачивались на 180 вверх. Вытекающие вверх через каналы 12, 13 четыре потока металла создают на поверхности зеркала металла кристаллизатора непрерывной разливки волны или выпуклости 14 — 17, но так, что при этом не происходит разрыва находящегося на зеркале металла слоя шлака 18, длина а вертикальных потоков от места выхода из каналов 12 и 13 до уровня зеркала металла 19 равна 3 — 30 см, при расстоянии меньшем, чем

3 см, возможно падение металла ниже уровня

20, что привело бы к нежелательному окислению расплава; при расстоянии большем, чем

30 см, возникает опасность того, что не все неметаллические частицы попадут на поверхность. Расстояние а выбирается подниманием или опусканием промежуточного устройства в направлении двойной стрелки. Неметаллические частицы, как только они попали на поверхность и начали контактировать со слоем шлака 18, принимаются им и удерживаются.

Чтобы обеспеч ить вытекание повернутых на

180 в головке разливочной трубы струй металла в вертикальном направлении вверх, вертикальный направляющий участок в в вертикальных каналах 12, 13 головки разливочной трубы не должны быть меньше 4 см. Скорость струй металла можно устанавливать для заданной производительности процесса разливки, выбирая размеры поперечного сечения каналов. Скорость также определяется ферростатическ|им давлением, т. е. разностью уровней между зеркалом металла 19 и поверхностью зеркала жидкого металла в промежуточном устройстве 3. Определение скорости струй металла необходимо, чтобы достичь желательного эффекта отстоя. Как указано выше, скорость должна быть согласована с расстоянием а.

Из охлажденного водой медного кристаллизатора вытягивается имеющий жидкую сердцевину 22 и уже застывшую корочку 23 слиток, подвергающийся дальнейшему охлаждению. Позицией 24 обозначены опорные и направляющие ролики.

Промежуточное устройство 25 снабжено крышкой 26, имеющей отверстие 27, через которое входит струя 2 из разливочного ковша в промежуточное устройство 25. Для первич506273 ного отстоя неметаллических частиц в промежуточном устройстве 25 предусмотрены окружающий струю металла на расстоянии трубчатый корпус 28 из огнестойкого материала, который имеет вблизи днища 29 боковое проходное отверстие 30, причем жидкая сталь может вытекать в образованный насадкой 31 направленный вертикально вверх канал 32 с поворотом на 180 вверх и в направлении к поверхности металла с такой скоростью, что на металле образуется выпуклость. Определенный выпускным отверстием канала 32 уровень 20 находится на расстоянии а от 3 до

30 см под зеркалом металла в промежуточном устройстве 25. Длина пути струи металла в канале 32, ооозначенная в, составляет не менее 4 см. Придавая соответствующие размеры поперечному сечению канала 32 в зависимости от расстояния а скорость устанавливают таким образом, что не происходит разрыва слоя шлака 4. Часть содержащихся в стали неметаллических частиц остается в слое шлака 4. Эту фазу можно назвать первичным отстоем. Остальная часть неметаллических частиц отделяется при помощи разливочной трубы 33, входящей в кристаллизатор

21. Эту фазу можно назвать вторичным отстоем.

На фиг. 3 показана установка головки 34 разливочной трубы 33 относительно большей горизонтальной оси 35 поперечного сечения кристаллизатора 21 для слябов; продольная ось 36 разливочной трубы 33 и оси вертикальных каналов 12, 13 пересекают горизонтальную ось 35, т. е. все оси лежат в общей вертикальной плоскости 36.

На графике (фиг. 4) на абсциссе нанесена длина а струи металла в см, а на ординате скорость V в см/сек. В пределах диапазона от

3 до 30 см для расстояния а должна лежать соответствующая скорость V в заштрихованном поле А; скорость, таким образом, может составлять при минимальной величине а от

3,5 до 17,5 см/сек и пропорционально расти до максимальной величины 31,0 — 45 см/сек, если а достигнет своей самой большой величины.

При уменьшении нижней предельной линии

37 произошел бы неудовлетворительный отстой (поле В). Правда, допускаются незначительные отклонения от а и Т, если эти величины находятся в пределах зоны А, orðàíûченной линиями 37 и 38 (фиг. 4), что при нормальной разливке достигается без затруднений.

Предложенный способ осуществляют следующим образом. Перед разливкой выбирается определенное расстояние а и соответствующая скорость струй стали, которые должны б сохраняться во время разливки; длина струй металла в соответствует длине вертикальных каналов 12, 13. Расстояние а в кристаллизаторе устанавливается подниманием или опусканием промежуточного устройства 3 или 25 соответственно разливочного ковша 1 относительно зеркала разливки 19. При использовании неподвижного, тру бчатого полого корпуса

28 со своей насадкой 32 устанавливается расстояние а перед началом разливки наполнением промежуточного устройства до уровня зеркала металла 19 и во время разливки оно меняется изменением подведенного количества стали относительно вытекающего в кристаллизаторе 21 количества металла.

Для достижения желательной скорости К во время разливки, зная производительность процесса разливки и учитывая ферростатическое давление, которое (фиг 2) соответствует

20 разности высот между зеркалом металла 19 в промежуточном устройстве и зеркалом металла 19 в кристаллизаторе непрерывной разливки 21, можно рассчитать необходимое поперечное сечение ведущих вертикально вверх каналов 12, 13 в головке разливочной трубы

34 и, значит, рассчитать размеры поперечных сечений каналов. То же самое относится и к расчету размеров каналов всех остальных представленных в вариантах изобретения го30 ловок разливочных труб.

Поперечные сечения каналов могут быть любой формы — овальной, круглой или многоугольной. То же самое относится к каналу

32 трубчатого корпуса 28 (фиг. 2), причем в

35 этом случае уровень металла внутри трубчатого корпуса 28 одинаков с уровнем в части промежуточного устройства.

Формула изобретения

40 1. Способ подвода расплавленного металла на установке непрерывной разливки под уровень зеркала металла, покрытого слоем защитной смеси через полученную трубу, включающий формирование направленных верти45 кально вверх струй металла, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью удаления неметаллнческих включений и улучшения качества слитка, длина вертикальной струи от места выхода ее из разливочной трубы до уровня

50 зеркала равна от 3 до 30 см, а скорость струи, увеличиваемую прямо пропорционально этой длине, поддерживают от минимальной в диапазоне 3,5 — 31 см/сек до максимальной в диапазоне 17,5 — 45 см/сек.

55 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что все струи формируют в одной вертикальной плоскости, проходящей через большую горизонтальную ось кристаллизатора.

506273

А-А

22 /2

Фин,3

Фиг,Ф

Составитель И, Чистякова

Техред М. Семенов

Редактор Е. Братчикова

Корректор 3. Тарасова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 977/16 Изд. № 292 Тираж 1002 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытии

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