Спосіб охолодження безперервнолитої заготовки

Винахід належить до галузі металургії сталі, зокрема до розділу безперервної розливки сталі на слябових машинах безперервного лиття заготовок (МБЛЗ). Відомий спосіб повторного охолодження при безперервній розливці низьколегованої сталі 10ХСНД на криволінійній МБЛЗ. Спосіб полягає в охолодженні заготовок водою у перших трьох зонах і водо-повітряною сумішшю у інших зонах з пониженою витратою води 0,23кг/т сталі (Носоченко О.В., Землянський В.П., Ємельянов В.В. та ін. Удосконалення режиму повторного охолодження при розливці низьколегованої сталі 10ХСНД на криволінійній МБЛЗ. Бюллетень ЦНДІ, 1986, №3,с.48). Відомий спосіб комбінованого охолодження слябової МБЛЗ, при якому охолодження у першій і другій зонах як по широких, так і по вузьких гранях виконується водою, а у наступних зонах сляб охолоджують водо-повітряною сумішшю (Машини безперервного лиття слябових заготовок. Нісковських В.М., Карлінський С.Є., Беренов О.Д., М., Металургія, 1991, с.272). Відомий спосіб комбінованої системи повторного охолодження слябів в МБЛЗ з використанням водоповітряних сумішей. Після виходу з кристалізатора заготовка охолоджується водою за допомогою форсунок (перша і друга зони). У наступних зонах охолодження сляба здійснюється водо-повітряною сумішшю, що змішується у спеціальних пристроях. Витрата повітря 35-40м 3/год., тиск 0,25-0,35МПа. Витрати води на одну форсунку 3,3-7,0л/хв. Швидкість розливки до 1м/хв. (Прототип) (Носоченко О.В., Єса улов B.C., Ніколаєв В.А. та ін. Комбінована система охолодження слябів МБЛЗ з використанням водо-повітряних сумішей. Бюллетень ЦНДІ, 1986, №3, c.48). Загальним недоліком аналогу і прототипів є використання в найбільш гарячих зонах, де температура сляба становить 1000-1100°С, водяного охолодження. При цьому термоцикл(циклізація) поверхні заготовки становить 200-250°С. Це приводить до появи на поверхні сляба великої кількості тріщин різноманітних конфігурацій, які при прокатці проявляються у вигляді дефектів сталевого листа. В основу винаходу поставлена задача зниження кількості тріщин на бокових гранях і кута х слябів шля хом зменшення температурних напруг в кірочці безперервно литого зливка, що виливається, за рахунок зменшення температурних перепадів на його поверхні, що забезпечить підвищення якості слябів і сталевого листа. При кристалізації рідкого металу на границях зерен утворюються області, насичені ліквітами, що знижує міцність кірочки зливка, який виливається. В результаті високих температурних перепадів в місці потрапляння водяної цівки в тонкій кірочці зливка, що виливається, виникають черезмірні напруги. А так як температура зливка в районі другої зони охолодження становить 1000...1100°С, то на границях зерен в результаті цих напруг утворюються тріщини різноманітних конфігурацій, які можуть розвиватися в глибину при розгинанні зливка чи проявлятися у вигляді різноманітних дефектів при прокатці заготовки у сталевий лист. Поставлена задача вирішується таким чином. На вузьких (бічних) гранях сляба, в районі першої роликової секції (друга зона повторного охолодження) замість круглофакельних водяних форсунок установлені плоскофакельні (щілинні) форсунки і охолодження виконується не водою, а воло-повітряною сумішшю. Параметри охолодження вузьких граней за новою технологією наведені нижче. На фіг.1 наведена схема технологічної лінії верхньої частини МБЛЗ (кристалізатор показаний у розрізі). Позначення форсунок: W - охолодження сляба водою (для довідок), h - пропоноване водо-повітряне охолодження бічних (вузьких) граней сляба замість водяного, що було раніше, Р - існуюче водо-повітряне охолодження широких граней (для довідок). За новим способом система охолодження працює таким чином. Зливок, що безперервно формується, витягається з кристалізатора приводними роликами (привід не показаний). Безпосередньо під кристалізатором збережене водяне охолодження. Далі на торцях сляба в районі другої зони встановлені плоскофакельні форсунки і здійснюється водо-повітряне охолодження (на малюнку щойно встановлені форсунки показані значком - h ) за новими параметрами витрат води і повітря, ув'язані з швидкістю розливки. По великому і малому радіусах збережене водо-повітряне охолодження, що було раніше. Параметри водо-повітряного охолодження вузьких граней сляба розраховані за відповідними методиками і перевірені на випробувальних стендах. Було встановлено, що об'ємна витрата води на кожну вузьку грань (праву і ліву) повинна бути пов'язана з швидкістю розливки і відповідати параметрам, наведеним в таблиці. Групи марок сталей 1 2 0,4 0,6-0,7 0,8 Об'ємна витрата води, м 3/год., при швидкості розливки, м/хв. 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,7-0,8 0,8-0,9 0,9-1,0 1,0-1,1 1,1-1,2 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,0 1,2-1,3 1,4 До першої групи марок сталей входять тріщиночутливі марки сталі – з вмістом Mn>1,2%; з вмістом С>0.35%; -мікролеговані Nb, V, Cr, Nі, В, Cu. До другої групи марок сталі входять інші вуглецеві та низьколеговані марки сталі За даними великої кількості дослідно-промислових плавок було встановлено, що об'ємна витрата води W повинна бути пов'язана з швидкістю розливки V таким співвідношенням: для тріщиночутливи х марок сталей W=V+(0,1...0,35)м 3/год. і для інших марок сталей: W=V+(0,2...0,55)м 3/год., при цьому об'ємна витрата повітря для всіх марок сталей є постійною і знаходиться в межах 80...130нм 3/год., при допустимих відхиленнях об'ємних витрат води і повітря в межах ±10% від номінального для всіх марок сталей. Використання плоскофакельних форсунок з спеціальними геометричними параметрами замість використовуваних круглофакельних і подача через них воло-повітряного струменя дозволило більш рівномірно розподілити охолоджуючий струмінь по поверхні і домогтися більш рівномірного тепловідведення. В результаті використання нової технології охолодження на бокових гранях безперервно литого зливка зменшились температурні напруги, тому що знижена кількість води і використане більш м'яке водоповітряне охолодження. В результаті зниження термонапруг зменшилась кількість тріщин на бокових гранях і кута х сляба. При проведенні дослідно-промислових плавок і аналізі результатів було встановлено, що при зниженні приведених вище оптимальних параметрів відбувається перегрівання зливка і можлива пластична деформація (здимання) кірочки зливка, що формується, а при перевищенні - не досягається ціль зниження термічних напруг і додаткові витрати на подачу великої кількості повітря. За новою технологією охолодження на МБЛЗ ВАТ "Металур гійний комбінат "Азовсталь" оснащені чотири рівчаки дворівчакових МБЛЗ №4 і МБЛЗ №5. Аналіз даних металографічних досліджень, проведених на темплетах, відібраних від вузьких граней слябів дослідного і контрольного рівчаків показав: - ураженість сітчатими тріщинами дослідних слябів нижче в 1,8...2,0 рази; - максимальна глибина тріщин у дослідному слябі менша на 50...75%.