Спосіб безперервної розливки сталі

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к технологии непрерывкой разливки стали. Известен способ непрерывной разливки стали, включающий подачу жидкого металла в кристаллизатор, охлаждение металла в кристаллизаторе в течение 0,13— 0,20 времени полного затвердевания металла, вытягивания заготовки из кристаллизатора и ее затвердевания в зоне вторичного охлаждения [1]. Недостаток известного устройства заключается в том, что его осуществление не обеспечивает равномерного охлаждения заготовки, регулирования ее интенсивности по длине и толщине формирующейся заготовки, что не позволяет устранить критические напряжения в оболочке затвердевающей заготовки и приводит к улучшению качества металла - образованию внутренних дефектов в виде трещин и ликвационных полосок. В данном способе вторичное охлаждение осуществляют подачей с помощью форсунок охлаждающей жидкости (воды) на поверхность заготовки. При подаче воды как таковой на поверхность заготовки не обеспечивается равномерность охлаждения по периметру заготовки в каждом из его сечений и не достигается оптимальный режим охлаждения по длине заготовки, что не позволяет устранить возникновение термических напряжений в оболочке затвердевающей заготовки. В основу изобретения поставлена задача: усовершенствовать способ непрерывной разливки металла путем изменения режима вторичного охлаждения таким образом, что-бы обеспечить по длине зоны вторичного охлаждения оптимальный режим охлаждения заготовки в каждом из ее сечений, в результате чего повышается качество непрерывнолитой заготовки. Сущность изобретения состоит в том, что в способе непрерывной разливки металла, включающем подачу жидкого металла в кристаллизатор, охлаждение металла в кристаллизаторе в течение 0,13-0,20 времени полного затвердевания металла, вытягивание заготовки из кристаллизатора и ее затвердевание в зоне вторичного охлаждения, осуществляют с коэффициентом теплопередачи a, определяемом по зависимости Общими с прототипом существенными признаками являются: - подача жидкого металла в кристаллизатор; - охлаждение металла в кристаллизаторе в течение 0,13-0,20 времени полного затвердевания металла; - вытягивание заготовки из кристаллизатора; - затвердевание заготовки в зоне вторичного охлаждения. Существенным отличительным признаком является: - затвердевание заготовки в зоне вторичного охлаждения осуществляют с коэффициентом теплопередачи a, определяемом по зависимости a =(4500-4700)= tс-0,5 в т/м 2 град. Осуществление изобретения позволяет оптимизировать соотношение значений времени охлаждения заготовки в литейной форме закрытого типа (кристаллизатор) и в зоне открытого типа (вторичное охлаждение), а также тепловой режим охлаждения заготовки с позиции создания необходимых и достаточных условий для улучшения качества непрерывнолитой заготовки. При этом создается такое температурное поле, при котором в любой момент процесса затвердевания не возникает растягивающих напряжений оболочки в температурном интервале ее хрупкости вблизи фронта затвердевания. Приведенные значения технологических параметров предлагаемого способа непрерывной разливки стали получены путем анализа и обобщения результатов серий опытных разливок, проведенных в условиях Донецкого металлургического завода в сечении 265x340 мм двух марок стали: весьма трещиночувствительной, конструкционной, подшипниковой ШХ 15 и менее склонной к трещинообразованию Ст. 15. Экспериментальные данные зависимости качества (макроструктура - внутренние трещины, ликвационные полости) непрерывнолитых заготовок от различных значений технологических параметров предлагаемого способа представлены в таблице. Как видно из таблицы, улучшение качества непрерывнолитых заготовок из трещиночувствительных марок стали с широким интервалом затвердевания таких, как IIIX 15, Y7, Y8, обеспечивается при верхнем значении величины времени охлаждения в закрытой зоне, указанном в формуле изобретения и равном 0,2, а для марок стали, менее склонных к образованию трещин, например малоуглеродистых, оно должно быть равно 0,13. Из таблицы также следует, что улучшения качества металла при повышенной температуре разливаемого металла, коэффициент теплопередачи необходимо поддерживать на верхнем пределе, а при низкой температуре - на нижнем пределе. Пример осуществления способа. На машине непрерывного литья заготовок с технологической длиной Нт=12 метров были отлиты заготовки сечением 265x340 мм из стали с сильной склонностью кобразованию внутренних дефектов (ШХ 15, Y8 и др.). Время полного затвердевания tп.з. заготовки данного сечения равно 1218 секунд (Рутес В. С. и др. Теория непрерывной разливки. М., Металлургия, 1971, с. 296). Согласно изобретению, первым условием (известный признак) гарантии предотвращения возникновения ликвационных полосок и внутренних трещин в сечении заготовок является соблюдение времени охлаждения заготовки в литейной форме закрытого типа, t3=0,2 tп.з. ·0,2х1218=244 с (для данного сортамента разливаемой стали) Учитывая, что а максимальная первое условие будет осуществлено при длине зоны закрытого охлаждения Ηз=244x0,00985=2,40 м. Конструктивно целесообразно принять кристаллизатор из 2-х секций равной высоты - по 1,2 метра. Вторым условием (отличительный признак) гарантии предотвращения внутренних дефектов является регламентация режима охлаждения заготовки в зоне открытого охлаждения с поддержанием коэффициента теплопередачи в этой зоне α на уровне (4500- 4700)tс-0,5 вт/м 2 °С, где: tс- время затвердевания металла в рассматриваемом сечении заготовки. При времени пребывания заготовки в литейной форме закрытого типа 244 секунды непосредственно под кристаллизатором коэффициент теплопередачи a 01=*(4500-4700)tc-0,5=(378-395) вт/м 2 *°С, а в конце зоны охлаждения при tС2=1218 с a 02=(4500-4700)tс2-0,5=129-135)вт/м 2 * °С. На практике это достигается подачей на заготовку требуемого количества охладителя при известных зависимостях параметров теплопередачи от расхода охладителя.