Способ непрерывной разливки металлов

Способ непрерывной разливки металлов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

С ою з Советски к

Социалистическими

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<»899241 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15. 05. 80 (21) 2923495/22-02 (ф1) М К т 3 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

В 22 0 11/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 2 3018 2, Бюллетень ¹ 3

Дата опубликования описания 230182 (33) УДК 621. 746..047(088.8) (72) Авторы изобретения

А.А. Иванов, В.С. Смирнов, В.И.Лебедев, Д

A.À. Целиков, A.Ñ. Смоляков, В.В. Ганкин, Е.Н. Манаенко, С.A. Филатов и В.М.

Всесоюзный ордена Ленина научно-исследова и проектно-конструкторский институт метал машиностроения (71 ) За яв и тель (54 ) СГ!ОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ HETAJIJIOB

15

25

Т

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов.

Известен способ непрерывной разливки металлов (1 ), включающий заливку металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, охлаждение поверхности слитка водой, распыливаемой форсунками, сгруппированными по участкам, изменение расходов воды по участкам в зависимости от скорости вытягивания, фиксирование или опрос значений расходов воды по участкам и сравнение их с оптимальным значением с помощью ЭВМ. Оптимальные значения представляют собой экспоненциальную зависимость уменьшения значений расходов воды вдоль зоны вторичного охлаждения от максимального значения под кристаллизатором до минимального в конце эатвердевания слитка. При этом время, в течение которого регулируют расход воды при изменении скорости вытягивания, устанавливают переменным по длине охлаждаемой поверхности слитка, причем максимальное время задают на участке с концом жидкой фазы, соответствующим меньшей из двух регулируемых скоростей и определяют по зависимости !

Т

V, где I - длина жидкой фазы при меньшей скорости вытягивания;

V — меньшая скорость вытяги( вания, а на участках, расположенных выше указанного, время определяют по зависимости т =-Х-и

V< где I - расстояние от мениска металла до середины участка;

V — новая скорость вытягивания; на участках, расположенных ниже укаэанного, при уменьшении скорости вы" тягивания время определяют по зависимости

Т

V -Vy де 5 — расстояние от середины участка до конца ><идкой фазы при большей скорости вытягивания; при увеличении же скорости вытягивания — по зависимости

899241.

60

Недостатком способа является низкое качество непрерывнолитых слитков. Это объясняется тем, что в процессе разливки регулируют расходы воды на всей длине участка в зависимости от расстояния его середины до конца жидкой фазы. В этом случае в оптимальных условиях охлаждается только элемент поверхности слитка, находящийся на середине участка. Все остальные элементы поверхности слитка, находящиеся на длине участка, охлаждаются не в оптимальных условиях.

Это явление усугубляется тем, что длины участков имеют большую величину, достигающую, значений 2-3 м. В результате на поверхности слитка появляются переохлажденные и перегретые Места, что приводит к увеличению значений термических напряжений и образованию внутренних и наружных трещин.

Известен также способ непрерывной разливки металлов, включающий заливку металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, охлаждение поверхности .слитка водой, распыливаемой форсунками, сгруппированными по участкам, изменение расходов воды по участкам в зависимости от скорости вытягивания, фиксирование или опрос значений расходов воды по участкам и сравнение их с оптимальным значением с помощью ЭВИ. Оптимальные значения представляют собой экспоненциальную зависимость уменьшения значений расходов воды вдоль зоны вторичного охлаждения от максимального значения под кристаллизатором, до минимального в конце затвердевания слитка. При этом в процессе разливки при изменении скорости вытягивания на участках зоны вторичного охлаждения устанавливают промежуточные значения расходов воды, при увеличении скорости вытягивания на каждом последующем участке устанавливают расходы воды предыдущего участка, не изменяя времени охлаждения слитка, и увеличивают число работающих участков, при уменьшении скорости вытягивания слитка на каждом предыдущем участке устанавливают расходы воды последующего участка, не изменяя времени охлаждения слитка, и уменьшают число работающих участков, а промежуточные расходы воды переключают на расходы воды, соответствуюцие измененной скорости вытягивания через время, необходимое для прохождения элементом поверхности слитка расстояния от мениска металла в кристаллизаторе до уровня, соответствую,щего 0,1-0,3 n-ro участка зоны вторичного охлаждения f2 ).

ЗО

Недостатком такого способа является низкое качество непрерывнолитого слитка. Это объясняется тем, что при изменении скорости вытягивания в оптимальных условиях охлаждаются только элементы поверхности слитка, находяциеся на длине 0,10,3 каждого участка зоны вторичного охлаждения. Другие элементы поверхности слитка, находящиеся на остальной длине каждого участка, охлаждаются в неоптимальных условиях и претерпевают разогрев или переохлаждение в зависимости от направления изменения скорости вытягивания, что вызывает рост термических напряжений и образование внутренних и наружных трецин.

Наиболее близким к изобретению является способ непрерывной разливки металлов, включающий заливку металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью охлаждения поверхности слитка в зоне вторичного охлаждения водой, распыливаемой форсунками, сгрупиированными по участкам, изменение расходов воды по участкам в зависимости от скорости вытягивания, условное деление длины слитка в зоне вторичного охлаждения на отдельные элементы по мере его выхода из кристаллизатора,прослеживание перемецения каждого элемента вдоль зоны вторичного охлаждения относительно нижнего среза кристаллизатора, фиксирование значений расходов воды по участкам по мере выхода из кристаллизатора каждого элемента и сравнение их с оптимальным значением с помощью ЭВМ. При этом на основании величины времени прохождения элементом поверхности слитка расстояния от мениска металла в кристаллизаторе до середины соответствующего участка в последнем устанавливают расходы воды, используя при этом теоретически рассчитанную оптимальную кривую зависимости величины расходов воды от времени прохождения каждым элеглентом поверхности слитка длины зоны вторичного охлаждения или текущего времени его кристаллизации. Теоретически рассчитанная кривая при этом представляют собой экспоненциальную зависимость уменьшения значений расходов воды вдоль зоны вторичного охлаждения от максимального значения под кристаллизатором до минимального в конце затвердевания слитка.

В процессе разливки производят регистрацию расходов воды по участкам по мере прихода очередного элемента поверхности слитка к определенному ряду форсунок на участке эоны вторичного охлаждения. Полученный результат расходов воды сравнивают с оптимальным, который должен

899241 быть для этого ряда форсунок в данный момент времени по теоретически рассчитанной кривой. По результатам сравнения производят регулирование расходов воды по длине всего участка. При помощи ЭВМ в этом случае производят расчет времени перемещения каждого элемента поверхности от нижнего среза кристаллизатора до определенного ряда форсунок на каждом участке (3 ).

Недостатком известного способа является невозможность обеспечения оптимального охлаждения слитка на всей длине каждого участка зоны вторичного охлаждения. Это объясняется тем, что регулирование при использовании теоретически рассчитанной зависимости уменьшения расходов воды вдоль зоны вторичного охлаждения позволяет охлаждать в оптимальных условиях только отдельныф элемент поверхности слитка на длине каждого участка. Для обеспечения этих оптимальных для каждого элемента условий необходимо каждый участок эоны вторичного охлаждения соизмерять с шириной поля орошения каждого ряда форсунок, т.е. обеспечить каждый ряд форсунок, расположенный поперек слитка, своей регулирующей и управляющей аппаратурой. Однако это неосуществимо, так как участки эоны вторичного охлаждения имеют длину 2-5 м. В этих условиях на длине каждого участка условно выбирают определенный ряд форсунок, по прохождении которого контролируемым элементом поверхности слитка производят опрос расхода воды на этом участке и на основании этого показания устанавливают расход воды для всего участка. Однако в этих условиях для других элементов, находящихся в данный момент на длине участка, в который входит контролируемый элемент, невозможно обеспечить соответствующие расходы воды. Известный способ непрерывной разливки металлов для своего осуществления требует отказаться от применения участков зоны вторичного охлаждения, в пределах которых находилось бы несколько рядов форсунок. Однако это требование при применяющихся в настоящее время конструкциях зоны вторичного охлаждения неосуществимо из-за громоздкости и сложности управляющей и регулирующей аппаратуры.

В известном способе при изменении скорости вытягивания расходы в оды по участкам устанавливают сразу после ее изменения на всей длине участка.

Так как изменение толщины оболочки слитка и положения конца жидкой фазы происходят во времени, то мгновенное изменение расхода воды приведет .к перегреву или переохлаждению отдельных элементов поверхности на длине каждого участка, что приводит к браку слитков по внутренним и наружным трещинам.

Цель изобретения — улучшение ка5 чества непрерывнолитых слитков.

Поставленная цель достигается тем, что согласно известному способу непрерывной разливки металлов, включающему заливку металла в кристал- лизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, охлаждение поверхности слитка в зоне вторичного охлаждения водой, распыливаемой форсунками, сгруппированными по участкам, изменение расходов воды по участкам в зависимости от скорости вытягивания, прослеживание перемещения длины каждого из элементов, на которые условно разделен слиток по своей длине, вдоль эоны вторичного охлаждения относительно нижнего среза кристаллизатора, регистрация значений расходов воды по участкам по мере выхода из кристаллизатора каждого элемента и сравнение их с опти25 мальными значениями с помощью ЭВМ, в процессе разливки расходы воды по участкам вдоль зоны вторичного охлаждения регулируют по суммарному количеству воды, приходящемуся на

З0 каждый элемент поверхности слитка за время его полного затвердевания, при этом определяют средний расход воды по каждому участку и на каждый элемент в пределах каждого участка д за время между двумя соседними опросами ЭВМ, суммируют расходы воды на каждый элемент и полученные интегральные суммы сравнивают с оптимальной интегральной суммой по каждому участку.

Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что использование при регулировании расходов воды по участкам вдоль зоны вторичного охлаждения нового, ранее не

45 применявшегося критерия — регулирование расхода воды по. суммарному количеству воды, приходящемуся на каждый элемент поверхности слитка за время его полного затвердевания или

$0 перемещения вдоль зоны вторичного охлаждения, позволяет более точно контролировать процесс кристаллизации слитка независимо от изменения скорости вытягивания слитка.

В предлагаемом способе производят суммирование количества воды, поданной на каждый элемент поверхности слитка в данный момент времени между двумя опросами расходов воды,с количеством воды, поданной ранее на него

60 на всем пути по данной точке на данном участке. Полученное количество воды на длине каждого участка сравнивают с оптимальной интегральной суммой, полученной на основе теоретических

Ы теплотехнических ресурсов. Теоре899241 тически рассчитанная зависимость представляет собой интегральную сумму расходов воды, приходящейся на каждый элемент поверхности слитка за время его полного затвердевания. В результате того, что определяют интегральную сумму количеств воды по всем элементам, находящимся в данный момент времени на всей длине каждого участка, и сравнивают ее с оптимальным значением, и на основе этого регулируют расходы воды по данному участку, появляется возможность охлаждать поверхность слитка на всей длине каждого участка в оптимальных условиях. При этом, благодаря учету предыдущего количества воды, вылитой на каждый элемент поверхности слитка, появляется возможность учитывать изменение скорости вытягивания и изменять расходы воды по участкам с учетом этого изменения во времени.

В известном способе определяют фактический расход воды для всего участка без учета истории охлаждения остальных элементов, находящихся в 25 данный момент на длине участка.

В предлагаемом способе, хотя и регулируют расход воды по участкам также мгновенно, но производят его с учетом истории охлаждения всех ц элементов, находящихся в данный момент времени на всей длине каждого участка., c учетом всех предыдущих изменений скорости вытягивания.

Благодаря этим отличительным приз- З5 накам производят охлаждение слитка в оптимальных условиях на всей длине зоны вторичного охлаждения, что приводит к устранению локальных мест перегрева или переохлахсдения, к уменьшению значений термических напряжений, к устранению внутренних и наружных трещин.

На фиг. 1 представлена схема машины непрерывного литья заготовок; .:а фиг. 2 — график изменения суммар- 45 ного количества воды, приходящегося на каждый элемент поверхности слитка на каждом участке зоны вторичного охлахсдения.

Способ непрерывной разливки металлов осуществляют на машине непрерывного литья заготовок, состоящей из кристаллизатора 1, поддерживающих 2 и тянущих 3 валков, между которыми расположены форсунки 4, сгруппированные по двум участкам 5 и б и слитка 7.

На графисе (фиг.2) показаны теоретическая кривая 8 зависимости изменения суммарного количества воды

60 по участкам и фактические кривые 9 и

10 изменения суммарного количества эоды по участкам, полученные при очередной регистрации расходов воды по участкам. 65

Способ непрерыв н<>и (.,> .. линк л (<.— таллов осуществляет<.я с.»е>г. к>((им с бразом.

В процессе непрерывной разливки в кристаллиэатор 1 длиной 1 м заливают сталь марки Зсп и вытягивают из него слиток 7 сечением 150 ° 1000 мм со скоростью 0,86 м/мин при помощи тянущих валков 3. В зоне вторичного охлаждения поверхность слитка 7 охлаждается водой, распыливаемой форсунками 4„ сгруппированными по двум участкам 5 и б длиной по 3 м каждый.

По мере выхода слитка 7 иэ кристаллизатора 1 слиток условно делят на элементы длиной aL = 250 мм при помощи длинномера, показания которого передаются в память ЭВМ. На фиг. 1 показаны двадцать четыре элемента поверхности слитка. После выхода очередного элемента из кристаллизатора ему присваивается номер первый. При последующем его перемещении вдоль зоны вторичного охлаждения ему последовательно присваиваются номера с первого по двадцать четвертый. После выхода иэ зоны вторичного охлаждения после двадцать четвертого этот элемент поверхности слитка устраняется из памяти ЭВМ.

На фиг. 2 показаны график суммарного количества воды, приходящегося на каждый элемент поверхности слитка с первого по двадцать четвертый по мере его продвижения вдоль эоны вторичного охлаждения. При этом зависимость 8 соответствует теоретической зависимости суммарного количества воды, приходящегося на каждый из двадцати четырех элементов при постоянной оптимальной рабочей скорости вытягивания, равной в примере 0,86 м/мин. При данных параметрах разливки длина жидкой фазы составляет 7,0 м. При длине зоны вторичного охлаждения 6,0 м конец жидкой фазы находится в районе элемента двадцать четвертого слитка, где происходит полное его затвердевание.

Расходы воды по участкам 5 и 6 составляют соответственно 6,0 и

4, 2 м /ч или 20 л/см на единицу длины участка 5 и 14 л/см на единицу длины участка б.

В процессе разливки после выхода иэ кристаллизатора 1 очередного эле— мента поверхности слитка 7 производят регистрацию при помощи ЭВМ значений расходов воды в данный момент времени по участкам 5 и б. Полученные значения расходов воды за две регистрации усредняют и принимают, что в период между этими двумя регистрациями были эти полученные ó<.. редненные расходы воды постоянными.

Полученные средние расходи воль> и» каждый элемент с>тносят к длине участка 5 и 6 и и< лу <ают ><о><и (естг«

899241

10 воды, выливающейся за период bW на каждый элемент поверхности слитка.

При этом производят суммирование полученных значений расходов ноды на каждый элемент поверхности с ранее полученным количеством воды каждым элементом. Полученные суммарные количества воды, приходящиеся на каждый элемент слитка, показаны в виде прямоугольников напротив каждого номера элемента поверхности слитка (фиг.2). Посредством интегрального суммирования определяют суммарную кривую по нсей длине участка 5 и б.

При постоянной скорости полученные зависимости совпадают с теоретически необходимыми 8.

Однако в процессе разливки возможны изменения скорости вытягивания от рабочего оптимального значения.

В этом случае промежутки времени гле>хду двумя соседними регистрациями

Ь Г будут различными и каждый последугощий элемент поверхности слитка 7 будет выходить из кристаллизатора также через разные промежутки време- 25 ни. В этих условиях отдельные элементы поверхности слитка будут получать не одинаковое количество воды н единицу нремени.

А

В этом случае также производят регистрацию значений расходов воды н данный момент времени по участкам

5 и б по мере выхода очередного эле.мента поверхности слитка из кристал- З5 лизатора 1. Посредством интегрального суммирования определяют сугмапные кривые 9 и 10 по всей длине участка 5 и б. После этого определяют разницу в интегральных суммах, определяемых соответственно зависимостями 9 и 8 на участке 5, 10 и 8 на участке б. Расходы воды по участкам 5 и б регулируют н соответствии с полученными разницами в интегральных суглмах. .45

Привязку каждого из элементов поверхности слитка к нижнему срезу кристаллизатора или началу эоны вторичного охлаждения производят по зависимости (. = n g L, где гг — поряд- 50 п ковый номер элемента после его выхода из кристаллизатора по длине зоны вторичного охлаждения. При этом (L нач. )„ «<

t-того участка. На основании этих .за,висимостей определяют номер участка, в котором в данный момент времени находится каждый элемент поверхности слитка.

Применение предлагаемого способа позволяет регулировать расходы воды по участкам эоны вторичного охлаищения с учетом ранее полученного количества воды каждым элементом поверхности слитка. При этом оптимальным условиям охлаждения подвергают все элементы поверхности слитка, находящиеся в данный момент времени на всей длине каждого участка зоны вторичного охлаждения. В результате этого отсутствуют перегретые и переохлажценные элементы поверхности слитка, снижаются термические напряжения, уменьшается брак слитков по внутренним и наружным трещинам на 0,15%, снижается обрезь слитков на 0,1%.

Формула изобретения

Способ непрерывной разливки металлов, включающий заливку металла н кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, охлаждение поверхности слитка в зоне вторичного охлаждения водой, распыливаемой форсунками, сгруппированными по участкам, изменение расходов воды Ilo участкам в зависимости от скорости вытягивания, прослеживание перемещения длины каждого из элементов, на которые условно разделен слиток по своей длине, вдоль эоны вторичного охлаждения относительно нижнего среза кристаллизатора, регистрации значений расходов воды по участкам по мере выхода из кристаллизатора каждого элемента и сравнение их с оптимальными значениягли с помощью ЭВМ, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью улучшения качества непрерывнолитого слитка, н процессе разливки расхода воды, по участкам вдоль зоны вторичного охлаждения регулируют по суммарному количеству воды, приходяще-: муся на каждый элемент поверхности слитка за время его полного затнерденания, при этом определяют средний расход воды.по каждому участку и на каждый элемент в пределах каждого уч стка за время между соседними опросами ЭВМ, суммируют расходы воды на каждый элемент и полученные интегральные суммы сравнивают с оптимальной интегральной суммой по каждому участку.

Источники информации, принятые но внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 685416, кл. В 22 D 11/00, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

655466, кл. В 22 D 11/00, 1979.

2. "Radex-Rundschann. 1976, Р 1, с; 619-623 (прототип).

899241

Составитель В. Битков

Техред М. Тепер Корректор С. Щомак

Редактор Р. Цицика

Тираж 852 Поцписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 12014/14

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

Е

Ф

Суммори и раслоб бады, д/q