Спосіб виробництва гарячекатаної заготовки зі зливків, одержаних на машині безперервного лиття (мблз) криволінійного типу

Спосіб виробництва гарячекатаної заготовки зі зливків, одержаних на машині безперервного C2 2 91543 1 3 кристалізацією, та необхідністю її підігріву, а також великі обсяги (тоннаж) устаткування і потреба у значних виробничих площах для його розташування. Таким чином недоліком прототипу є нераціональне використання тепловмісту рідкої сталі, значні витрати енергоносіїв, обумовлені недосконалою технологією отримання заготовки, яка потребує його обов'язкової кристалізації, та необхідністю подальшого підігріву заготовки, а також великі обсяги (тоннаж) устаткування і потреба у значних виробничих площах для його розташування. В основу винаходу поставлено задачу удосконалити спосіб виробництва гарячекатаної заготовки зливків, отриманих на машині безперервного лиття (МБЛЗ) криволінійного типу, шляхом скорочення циклу виробничих операцій та зменшення втрат тепломісткості за рахунок використання заготовки з підвищеною, в порівнянні з традиційною технологією, тепломісткістю, що дозволяє відмовитись від додаткового її нагріву або підігріву у нагрівальних печах перед прокаткою, а також за рахунок виключення з виробничого циклу операцій нагріву і скорочення часу транспортування заготовок між агрегатами, що дозволяє зменшити втрати тепломісткості заготовок, завдяки чому спосіб забезпечує значний енергозберігаючий ефект. Поставлена задача вирішується тим, що в способі виробництва гарячекатаної заготовки зливків, отриманих на машині безперервного лиття (МБЛЗ) криволінійного типу, що містить формування в кристалізаторі поверхневого шару зливка, витягання зливка з кристалізатора, відокремлення заготовки від зливка та прокатку випрямленої заготовки, відповідно винаходу, безперервнолитий зливок, сформований у циліндричну спіраль, після виходу з МБЛЗ, вводять до теплоізолюючого пристрою на швидкості розливання металу МБЛЗ, відокремлюють заготовку від зливка, термостатують з одночасним транспортуванням до прокатного стану та наступним поданням заготовки на швидкості прокатки у прокатний стан, при цьому термостатування виконують при температурі, близькій до температури кристалізації металу, а зливок вводять до теплоізолюючого пристрою по гвинтовій траєкторії, поєднуючи цю операцію з видачею зливка з МБЛЗ, після чого відокремлюють заготовку від зливка і транспортують її в теплоізолюючому пристрої до прокатного стану, надаючи заготовці коливальних рухів з амплітудою 1,5r-6,0r, де r - радіус гвинтової спіралі, при цьому заготовку видають з тепло ізолюючого пристрою до прокатного стану по гвинтовій траєкторії із швидкістю, тотожній швидкості прокатки в першій кліті прокатного стану. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак винаходу та технічним результатом, що досягається, полягає в наступному. Використання заготовки, яка на стадії відокремлення від безперервнолитого зливка має температуру, близьку до температури кристалізації металу, тобто на деякій частині своєї довжини може мати рідко-тверду або твердо-рідку серцевину, і таким чином має значно вищу загальну середню 91543 4 тепломісткість одиниці довжини заготовки в порівнянні з традиційною технологією. Скорочення циклу виробничих операцій з моменту надходження переднього торця заготовки до теплоізольованого пристрою і до моменту виходу всієї заготовки з теплоізолюючого пристрою в процесі видачі її в прокатку досягається завдяки виключенню з технологічного ланцюжка операції нагріву заготовки, мінімізації довжини шляху від МБЛЗ до прокатного стану, суміщення операцій видачі заготовки з МБЛЗ з загрузкою її в теплоізолюючий пристрій та операції видачі заготовки з теплоізолюючого пристрою з прокаткою її в чорновій групі. Скорочення циклу виробничих операцій дозволяє зменшити втрати тепломісткості заготовки, які пропорційні часу їх виконання. До того ж, скорочення циклу досягається спеціальним режимом обертових та поступальних швидкостей наддовгої (тобто у 10 разів і більше довшої ніж традиційна заготовка) заготовки, виконаної у вигляді гвинтової спіралі, а саме: - з моменту виходу безперервнолитого зливка з МБЛЗ і перетинання межі теплоізолюючого пристрою її переднім торцем і до моменту відокремлення заготовки від безперервнолитого зливка зливок рухається з обертовою швидкістю, тотожній швидкості розливки на МБЛЗ; - з моменту відокремлення заготовки від безперервнолитого зливка і до перетинання заднім торцем границі теплоізолюючого пристрою рух гвинтової спіралі пришвидшується для створення умов своєчасної заміни заповненого гвинтовою спіраллю теплоізолюючого пристрою на наступний (пустий). З завершенням попереднього періоду заготовка гальмується. В подальшому, в процесі транспортування заготовки у теплоізолюючому пристрої до прокатного стану та очікуванні видачі заготовки в прокатку, їй надають коливальних рухів з амплітудою 1,5r 6,0r, де r - радіус гвинтової спіралі, у яку сформовано заготовку. Такий діапазон пов'язаний з необхідністю виключити локальне охолодження заготовки в місцях контакту її з підтримуючими елементами. При амплітуді, меншій за 1,5r, довжина дуги спіралі, яка контактує з підтримуючими елементами надто мала, що призводить до небажаного рівня локального охолодження заготовки в місцях її контакту з підтримуючими елементами. У випадку, коли амплітуда коливання більша за 6,0r, виникає потреба збільшувати габарити теплоізолюючого пристрою, що зменшує ефективність способу. З початком видачі заготовки, сформованої у гвинтову спіраль, в прокатку, вона рухається назовні з теплоізолююючого, пристрою по гвинтовій лінії зі швидкістю, близькою до швидкості прокатки в першій кліті прокатного стану, за рахунок чого зберігається її тепломісткість, та виключається охолодження заготовки в місцях контакту її з підтримуючими елементами. Використання наддовгої заготовки, сформованої у вигляді гвинтової спіралі, дозволяє зменшити об'єм теплоізолюючого, пристрою, який потрібен 5 для розміщення заготовки. Компактна форма заготовки і теплоізолюючого пристрою забезпечує зменшення втрат тепла в навколишній простір в порівнянні з використанням традиційної лінійної форми заготовки. До того ж використання заготовки лінійної форми потребує значно більшої виробничої площі та маси устаткування на одиницю довжини заготовки. Таким чином позитивний ефект від застосування заявленого способу досягається завдяки використанню наддовгої заготовки, сформованої у вигляді гвинтової спіралі з підвищеним рівнем тепломісткості і розташованої у теплоізолючому пристрої , та скорочення виробничого циклу внаслідок суміщення виробничих операцій в проміжок часу між виходом заготовки з МБ Л 3 і початком прокатки заготовки в прокатному стані. Спосіб прийому, транспортування та видачі заготовки в прокатку від машини безперервного лиття заготовок (МБЛЗ) реалізується наступним чином. Безперервнолитий зливок, що має температуру, близьку до температури кристалізації металу, видається з машини безперервного лиття заготовок у вигляді гвинтової спіралі, спрямовується у теплоізолюючий пристрій по гвинтовій траєкторії, і поступово заповнює його. Обертова швидкість спіралі при цьому дорівнює швидкості розливки сталі на МБЛЗ, а поступовий рух її визначається обертовою швидкістю спіралі та кутом нахилу гвинтової лінії, по якій рухається спіраль. При досягненні заданої довжини спіралі її відокремлюють від зливка і далі вона має назву «заготовка». З моменту відокремлення від зливка заготовка рухається з прискоренням, що дає змогу скоротити час знаходження хвостової частини поза тепло ізолюючого пристрою. З моменту проходу межі теплоізолюючого пристрою хвостовим торцем заготовки вона гальмується і переходить в режим коливального руху з амплітудою, що виключає локальне охолодження зон спіралі, які контактують з підтримуючими елементами обладнання. По завершенні періоду транспортування заготовки до прокатного стану і очікування початку її прокатки, заготовка прискорює рух по гвинтовій траєкторії в напрямку до прокатного стану до обертової швидкості, тотожній швидкості прокатки в першій кліті і підтримує цю швидкість до виходу всієї спіралі з теплоізольованого пристрою. В безпосередній близькості прокатного стану на виході з теплоізолюючого пристрою передній кінець заготовки захоплюють спеціальним пристроєм і розгинають так, щоб на вході в першу прокатну кліть сортового стану заготовка не мала кривизни. В міру прокатки таким чином безперервно розгинають нові частини по довжині заготовки, поки останній виток спіралі не вийде з теплоізолюючого пристрою і не буде цілком розігнутий. На сортовому стані заготовку прокатують на профілі потрібного розміру по звичайній технології. Приклад здійснення (реалізації) винаходу 91543 6 На радіальній МБЛЗ відливають безперервно литі зливки з перерізом 100x100мм з ординарних марок сталі. МБЛЗ спеціальної конструкції має радіус технологічної вісі R = 3м і видає наддовгі заготовки (  = 100-150м) у вигляді спіралі з радіусом r = 1,5м і габаритною довжиною 4-5м. На виході з МБЛЗ передній кінець спіралі потрапляє в теплоізолюючий пристрій і поступово зливок заповнює його внутрішній об'єм. В процесі заповнення внутрішнього об’єму цього пристрою у спіраль обертається навколо своєї осі з лінійною швидкістю 5м/хв., що дорівнює швидкості лиття на МБЛЗ. Коли довжина зливка, що увійшов до теплоізолюючого пристрою, досягає заданого показника - 120м, спеціальні ножиці відокремлюють спіраль від безперервно литого зливка. З моменту відокремлення заготовки від зливка оберти спіралі прискорюються до 9м/хв аж до моменту входу заднього кінця заготовки в теплоізолюючий пристрій. Вже в теплоізолюючому пристрої спіраль гальмується, а потім напрямок обертання спіралі змінюється на протилежний. Обертові коливання спіралі здійснюються в межах (+5м/хв) -(-5м/хв). В цей час теплоізолюючий пристрій зі спіраллю транспортується до прокатного стану і знаходиться перед прокатним станом в режимі очікування. Коли перед входом в прокатний стан остається не більше як 6м попередньої заготовки, спіралі надається напрямок руху до прокатного стану з швидкістю 0,35м/с, або 0,21м/хв. На виході із теплоізолюючого пристрою передній кінець заготовки захоплюється спеціальним пристроєм і спрямовується до правильної машини. Випрямлена частина заготовки задається в прокатний стан зі швидкістю прокатки, тобто 0,21м/хв. Ця лінійна швидкість заготовки підтримується на протязі всього періоду її прокатки. Такий швидкісний режим дозволяє зменшити втрати тепла заготовкою як на стадіях лиття на МНЛЗ, транспортування її від МНЛЗ до прокатного стану, так і на стадії прокатки, оскільки мінімізується час знаходження заготовки на повітрі, а також виключається локальне захолодження заготовки в містах контакту її з елементами конструкції теплоізолюючого пристрою. Стосовно визначення амплітуди коливання спіралі то мінімальне значення її розраховується виходячи з умови виключення місцевого охолодження заготовки від контакту охолодження з елементами конструкції тепло-ізолюючого пристрою. При цьому враховуються такі параметри спіралі як її габарити (діаметр, довжина), термін очікування між операціями лиття на МНЛЗ та початком прокатки заготовки та рівень тепломісткості заготовки. Для наведеного прикладу реалізації технології розрахунки мінімальної амплітуди співпадають з результатами експерименту 2 r A min k , де cos r - радіус спіралі, м, 7 91543 - вугол між площиною технологічної вісі МНЛЗ і першим витком спіралі, k - коефіцієнт, що враховує рівень тепломісткості заготовки та параметри режиму очікування. Для нашого прикладу k=0,28. При цьому при амплітуді, меншій за 1,5r, довжина дуги спіралі, яка контактує з підтримуючими елементами надто мала, що призводить до небажаного рівня локального охолодження заготовки в місцях її контакту з підтримуючими елементами. Максимальне значення амплітуди визначається конструктивними рішеннями внутрішнього простору теплоізолюючого пристрою і з міркувань лімі Комп’ютерна верстка Л. Купенко 8 ту ваги та габаритів теплоізолюючого пристрою може бути прийнятим рівним 1 оберту спіралі, або A max 2 r 6,28 r і перевищення цього показника не має сенсу, тому що у випадку, коли амплітуда коливання більша за 6,0r, виникає потреба збільшувати габарити теплоізолюючого пристрою, що зменшує ефективність способу. Використання способу дозволяє відмовитись від додаткового нагріву або підігріву заготовки у нагрівальних печах перед прокаткою, що забезпечує значний енергозберігаючий ефект за рахунок кращого використання тепла рідкої сталі та зменшення втрат тепломісткості заготовок, які пропорційні часу їх транспортування. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601