Спосіб безперервного розливу сталі

Реферат: Спосіб безперервного розливу сталі включає подачу металу у кристалізатор з проміжного ковша і витягування безперервнолитої заготовки. На завершальній стадії розливу, після припинення подачі металу у проміжний ківш, швидкість витягування безперервнолитих злитків змінюють з прискоренням, яке визначається за рівнянням. UA 92223 U (54) СПОСІБ БЕЗПЕРЕРВНОГО РОЗЛИВУ СТАЛІ UA 92223 U UA 92223 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до металургійного виробництва, зокрема до безперервного розливу сталі, і може бути використана для зменшення об'ємів технологічного відсортування, пов'язаних з відхиленням фактичних розмірів безперервнолитих заготовок від цільових. У процесі виробництва безперервнолитих заготовок до них ставляться вимоги по відповідності їх геометричних розмірів значенням, які обумовлюються замовником. Для забезпечення заданої ширини готових слябів відстань між вузькими стінками кристалізатора встановлюється з урахуванням величини термічної усадки сталі, що розливається. Крім величини термічної усадки, на ширину кінцевого продукту впливає феростатичний тиск рідкої серцевини безперервнолитої заготовки [Effect of Casting Speed οπ Slab Broa dening in Continuous Casting / Fu J., Hwang W., Li J. et al // Steel research int, 2011, No. 11, 1266-1272]. Для компенсації впливу цього фактора на ширину готових слябів проводять коректування розчину вузьких стійок кристалізатора у напрямку його зменшення. У процесі завершення безперервного розливу, в міру того як видаються сляби з рівчака машини безперервного лиття заготовок (МБЛЗ), величина феростатичного тиску у рідкій серцевині зменшується. Це приводить до того, що ширина хвостової частини безперервнолитої заготовки (6-10 м) має змінні значення. У разі перевищення встановлених замовником допусків на геометричні розміри, сляб відсортовують, що призводить до збільшення технологічних втрат. Особливо гостро ця проблема стає при малих значеннях серійності процесу безперервного розливу. Відомий спосіб поліпшення якості металу кінцевої частини безперервнолитого злитка [Усадочные раковины в стальных слитках и заготовках. Дюдкин Д.А., Крупман Л.И., Максименко, Д.М. Μ.: Металлургия, 1983, 136 е.], в якому пропонується виведення хвостової частини заготовки з кристалізатора у зону вторинного охолодження без зупинки. В результаті усадкова раковина отримує незначний розвиток. При цьому швидкість виведення злитку з кристалізатору не повинна перевищувати робочу швидкість витягування. Збереження швидкості витягування дозволяє забезпечити рівень поширення рідкої фази відповідно до рівня квазістаціонарного процесу розливання. Подача води в секцію "підбою" зони вторинного охолодження (ЗВО) припиняється. Застосування описаних рекомендацій по завершенні процесу безперервного розливання металу дозволяє в 1,5-2 рази скоротити величину технологічної обрізі металу. Недоліком даного способу є те, що запропоновані заходи спрямовані на поліпшення якості металу на відстані 1-1,5 м від хвостової частини безперервнолитої заготовки, при цьому вони практично не чинять вилив на зміну ширини останніх 6-10 метрів хвостової частини безперервнолитої заготовки. Найбільш близьким до технічного рішення, яке заявляється, за результатом, що досягають, є спосіб безперервного розливання прямокутних злитків, що включає подачу металу в кристалізатор з проміжного ковша, зміну ширини злитка за допомогою переміщення вузьких стінок кристалізатора, установку вузьких стінок кристалізатора під кутом до його поздовжньої осі, а також витягування злитка з кристалізатора [Патент RU 2085326; В 22 D 11/00; 95112709/02; 27.07.97 Способ непрерывной разливки прямоугольных слитков / Уманец В.И., Рябов В.В., Чумарин Б.А. и др.], застосування якого дозволяє компенсувати ефект зменшення ширини хвостової частини безперервнолитої заготовки за допомогою розсування вузьких стінок кристалізатора на задану величину. Технічним обмеженням цього способу є те, що для стабілізації геометричних параметрів безперервнолитих злитків необхідно оснащення кристалізаторів складною електромеханічною або гідравлічною системою зміни положення вузьких стінок в процесі розливання, що призводить до суттєвого ускладнення конструкції кристалізатора. В основу корисної моделі поставлена задача розробити спосіб безперервного розливання сталі, в якому за рахунок зміни режимів досягається поліпшення стабілізації геометричних розмірів (зокрема ширини) готових слябових заготовок, що дозволяє зменшити обсяги технологічного відсортовування, пов'язані з невідповідністю геометричних розмірів готових слябів. Поставлена задача вирішується тим, що в способі безперервного розливу сталі, який включає подачу металу у кристалізатор з проміжного ковша і витягування безперервнолитої заготовки, відповідно до корисної моделі, на завершальній стадії розливання, після припинення подачі металу у проміжний ківш швидкість витягування безперервнолитих злитків змінюють з прискоренням, яке визначається за рівнянням: np  k  T( V0  k  T) a 2 mOCT / mПМС , м/хв , 1 UA 92223 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 де k - коефіцієнт пропорційності між швидкістю витягування злитка й температурою перегріву сталі за умовою рівності товщини твердої кірки сталі на виході з кристалізатора, м/(хв°С); np - кількість рівчаків, які задіяні на МБЛЗ; T - зміна температури сталі, що розливається на етапі завершення розливу, °C; V0 - встановлена швидкість витягування безперервнолитої заготовки, м/хв; mOCT - маса остатку сталі, що розливається, т; mПМС - маса погонного метра сляба поточного перерізу, т/м. На геометричні розміри готових слябових заготовок істотний вплив надає співвідношення сил феростатичного тиску і сил, що виникають під час термічної усадки кірки сталі, що твердіє. Сили феростатичного тиску впливають на тверду оболонку, розтягуючи її. Їм протидіють міцність твердої кірки сталі і сили термічного стиску. У разі переважання сил феростатичного тиску тверда кірка сляба може відчувати пластичну деформацію і розтягуватися, що призводить до збільшення ширини готових слябів щодо встановленого розчину вузьких стінок в кристалізаторі МБЛЗ. Рівність розглянутих сил формує умови утрудненої усадки твердої кірки, в результаті чого ширина готових слябових заготовок порівнюється з шириною розчину вузьких стінок кристалізатора МБЛЗ. Висока міцність твердої кірки сталі і малі значення феростатичного тиску сприяють формуванню слябових заготовок, ширина яких, при кімнатній температурі, менше ширини розчину вузьких стінок кристалізатора на величину термічної усадки сталі, що розливається. Розподіл величини феростатичного тиску по довжині рідкої лунки безперервнолитої заготовки залежить від висоти стовпа рідкого металу і визначається конструкційними особливостями МБЛЗ, що не дозволяє керувати цією величиною в рамках МБЛЗ. Характеристики міцності твердої кірки сталі і сили, що виникають в результаті її термічної усадки, залежать від складу сталі, що розливається і від товщини твердої кірки. З цього випливає, що управління шириною готових слябових заготовок можливо в результаті зміни співвідношення між товщиною твердої кірки заготовки і висотою стовпа рідкої сталі щодо розглянутого перерізу за допомогою керування технологічними чинниками безперервної розливки, що впливають на інтенсивність росту твердої фази. При сталому режимі безперервного розливання розподіл величин феростатичного тиску і товщини твердої кірки по довжині рідкої лунки також є сталим. У режимі завершення процесу безперервного розливання, з моменту припинення подачі металу з сталерозливного ковша у проміжний ківш, спостерігається зменшення температури рідкого металу. Зменшення величини перегріву сталі за інших рівних умов теплообміну в кристалізаторі МБЛЗ призводить до збільшення товщини твердої кірки на виході з кристалізатора і, відповідно, збільшення її міцності й властивостей опору силам феростатичного тиску. Крім цього, в результаті заморожування хвостової частини заготівки та виведення її з рівчака МБЛЗ, відбувається зменшення сил феростатичного тиску, що в результаті приводить до зменшення ширини хвостової частини безперервнолитої заготовки. Швидкість росту твердої кірки залежить від умов тепловідводу на її зовнішній поверхні, можливості керування якими в кристалізаторах МБЛЗ обмежені. Найбільш доцільним способом зменшення товщини твердої скоринки безперервнолитої заготовки на виході з кристалізатора є збільшення швидкості витягування. Збільшення швидкості витягування повинно безперервно компенсувати зміну умов росту кірки сталі, пов'язану зі зменшенням температури металу, що розливається. У результаті максимальна ефективність способу досягається за умовами проведення розливу з деякою заданою величиною прискорення. Спосіб виконується наступним чином. Під час безперервного розливу сталі здійснюють подачу металу в кристалізатор і витягування безперервнолитої заготовки з постійною робочою швидкістю (0,9 м/хв). На завершальній стадії розливу, після припинення подачі металу в проміжний ківш зі сталерозливного ковша, швидкість витягування безперервнолитої заготовки змінюють відповідно з розрахованою величиною прискорення. Для розрахунку величини прискорення, на підставі вимірів температури металу, що подається у кристалізатор, визначають величину її зменшення. Для прикладу приймаємо T  10 C . 2 UA 92223 U 5 10 15 Стосовно до прямолінійного кристалізатора довжиною 900 мм з фрезерованими каналами приймаємо k  0,005 м/(хв°С) Для умов безперервного розливу сталі в сляби поперечного перерізу 270  2100 мм (при 3 щільності рідкої сталі 7,2 т/м маса одного погонного метра становить 4,08 т), на робочій швидкості розливу 0,9 м / хв і з залишковою масою металу и проміжному ковші 45 т, розрахункова величина прискорення 0,005  10  (0,9  0,005  10) a  0,0043 2 45 / 4,08 , м/хв . У системі автоматичного керування МБЛЗ встановлюють знайдену величину прискорення, і розливання залишку металу в проміжному ковші 45 τ проводять з розрахованим прискоренням. Наприкінці розливуя швидкість повинна досягти величини порядку 0,95 м / хв. Збільшення швидкості витягування наприкінці процесу безперервного розливу із зазначеною величиною прискорення дозволяє досягти розподілу товщини твердої кірки подовж безперервнолитого злитка, близького до сталого режиму розливу. Це дозволяє наблизити геометричні розміри готових слябів, які відливаються останніми в серії, до встановлених значень, що зменшує вірогідність їх відсортування. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Спосіб безперервного розливу сталі, що включає подачу металу у кристалізатор з проміжного ковша і витягування безперервнолитої заготовки, який відрізняється тим, що на завершальній стадії розливу, після припинення подачі металу у проміжний ківш швидкість витягування безперервнолитих злитків змінюють з прискоренням, яке визначається за рівнянням: a 25 np  k  T( V0  k  T) mOCT / mПМС 2 , м/хв , де к - коефіцієнт пропорційності між швидкістю витягування злитка й температурою перегріву сталі за умовою рівності товщини твердої кірки сталі на виході з кристалізатора, м/(хв°С); np - кількість рівчаків, які задіяні на машині безперервного лиття заготовок; T - зміна температури сталі, що розливається на етапі завершення розливу, °C; V0 - встановлена швидкість витягування безперервнолитої заготовки, м/хв; mOCT - маса залишку сталі, що розливається, т; 30 mПМС - маса погонного метра сляба поточного перерізу, т/м. Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3