Спосіб обробки металу та пристрій для його здійснення

1. Способ обработки металла при непре рывном литье заготовок, включающий под ачу металла в кристаллизатор прямоугольного поперечного сечения и ввод в него холодильников в виде металлической ленты, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что ввод ленты осуществляют под углом 2...4° ее продольной оси к вертикальной оси кристаллизатора и под углом 8... 15° ее большей стороны к широкой стороне кристаллизатора. 2. Устройство для обработки металла при непрерывном литье заготовок, содержащее тележку с платформой, установленный на ней барабан и подающий механизм, состоящий из головки с приводными и правильными роликами и проводки в виде рамы, отличающееся тем, что рама выполнена из верхней и нижней частей с возможностью вращения нижней части вокруг горизонтальной, при этом направляющие нижней части расположены со смещением на 0,02...0,05 ширины проводки в вертикальной плоскости и 0,15...0,20 - в горизонтальной. Изобретение относится к металлургии, в частности, к непрерывной разливке металла и может быть использовано при литье в прямоугольный кристаллизатор. - достаточно жесткое ограничение сор тамента вводимых лент в зависимости от температуры ликвидуса разливаемой стали; - возможность неполного плавления вводимой ленты. Наличие этих двух недо статков в значительной мере снижают эф фективность применения способа и качество непрерывнолитого сляба, механи ческие свойства катаной продукции. Эти не достатки в первую очередь вызваны неэффективным выбором направления вво да ленты в металл. Для реализации способа известно устройство для ввода металлической полосы в расплав, состоящее из барабана с полосой и Известен способ непрерывной разливки заготовок прямоугольного сечения, включающий формирование и вытягивание заготовки из кристаллизатора и непрерывную подачу в него холодильников в виде ленты с определенной скоростью [1]. Наряду со всеми положительными сторонами данного способа он не лишен ряда недостатков, в первую очередь таких как: С > 00 О 6899 подающего механизма, напольной тележки, установленной на платформе [2]. Недостатком этого устройства является ввод ленты исключительно параллельно оси стакана и широким граням кристаллизатора. Это при- 5 водит к сужению марочного состава вводимых лент и ограниченно скоростным режимом ввода лент. Результатом такого направления ввода лент в одних случаях может являться неполное плавление ленты за счет Ю неэффективного использования направления циркуляционных потоков в жидком ядре слитка, а в других случаях - неоправданное увеличение расхода вводимых холодильников. Все это создает сложности в процессе 15 регулирования ввода добавок в кристаллизатор, приводит к отсутствию стабильного улучшения свойств как литого сляба, так и проката. Эффективность применения устройства значительно снижается и в некото- 20 рых случаях (разливка низкотемпературных плавок, сталей с высокой температурой ликвидуса) становится весьма проблематичной. Целью изобретения является повышение качества отливаемых заготовок и повы- 25 шение эффективности воздействия за счет стабильного плавления ленты и расширения марочного состава применяемых лент. Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем подачу металла в 30 кристаллизатор прямоугольного поперечного сечения и ввод в него холодильников в виде металлической ленты ввод лент осуществляют под углом ее продольной оси 2-4° к вертикальной оси кристаллизатора и подуг- 35 лом 8-15° ее большей стороны к широкой стороне кристаллизатора. Поставленная цель достигается также тем, что устройство для подачи металлической ленты при непрерывной разливке заго- 40 товок, содержащее тележку с платформой, установленного на ней барабана, подающего механизма, состоящего из головки с приводными и правящими роликами и проводки в виде рамы, проводка выполнена из верх- 45 ней и нижней частей с возможностью вращения нижней части вокруг горизонтальной оси, при этом направляющие нижней части расположены со смещением на 0,02-0,05 ширины проводки в вертикальной плоскости 50 и на 0,15-0,20 - в горизонтальной. Предлагаемое изобретение отличается от известных условием осуществления действия при осуществлении способа непрерывной разливки заготовок; формой 55 выполнения конструктивных элементов и их иной взаимосвязью. Предложенная совокупность признаков позволяет повысить эффективность воздействия за счет значительного увеличения ста бильности процесса плавления ленты расширить марочный состав как применяемых лент, так и разливаемых марок сталей, применить способ ввода ленты для случаев низкотемпературных плавок. Результатом является существенное улучшение качества получаемых слябов, в том числе снижение количества внутренних дефектов, в первую очередь внутренних трещин, а также существенное улучшение пластических свойств проката, в первую очередь в Z-направлении толстых листов. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема осуществления предлагаемого способа ввода ленты, в том числе узкая сторона кристаллизатора прямоугольного сечения (1), большая сторона кристаллизатора (2), вводимая лента (3), на фиг.2 - общий вид устройства и на фиг.З - смещение направляющих относительно друг друга в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Ввод ленты в расплав не вертикально, а под определенными углами к сторонам кристаллизатора позволяет добиться полного плавления ленты как на высокотемпературных, так и на низкотемпературных плавках, увеличить массовый расход ленты, что существенно улучшает качество непрерывнолитого сляба, расширить марочный состав вводимых макрохолодильников за счет возможности ввода в расплав лент с высокими температурами ликвидуса. Выбор величины углов определялся при помощи метода гидравлического моделирования на водяных моделях и проверкой полученных результатов натурными экспериментами на действующих МНЛЗ. Величины углов являются оптимальными с точки зрения попадания ленты в область перегретого металла, т.е. факела струи, увеличения площади теплового и механического воздействия струи и вводимой ленты. Учет этих факторов позволяет на 5060% ускорить время расплавления вводимых холодильников, увеличить на 30-50% скорость ввода ленты и массовый расход холодильников, что существенно влияет на процессы кристаллизации и структурообразование. С другой стороны выбор углов является оптимальным с точки зрения учета схемы циркуляции конвективных потоков в жидком ядре слитка. Выбор углов меньших 2-4° к вертикальной оси кристаллизатора (а) и 8-15° по отношению к большой стороне кристаллизатора ф) снизит площадь взаимодействия холодильника с факелом струи, уменьшит время пребывания ленты в перегретом расплаве, что резко снизит эффек 6899 тивность воздействия и увеличит возможность появления такого нежелательного эффекта, как неполное плавление ленты. С другой стороны увеличение углов а сверх 2-4° и /5-8-15° соответственно может отри- 5 цательно повлиять на схему циркуляции потоков, что приведет к ухудшению качества поверхности непрерывнолитого сляба, а также резко усилит давление струи на плоскость ленты с возможностью приморажи- 10 вания ленты к оболочке узкой грани слитка, что также снижает эффективность воздействия и отрицательно влияет на распределение неметаллических включений по сечению слитка. Результаты экспериментов по раз- 15 ливке стали Зсп в заготовку сечением 0,3x1,85 м с вводом ленты размерами 0,4x0,00012 м приведены в табл.1. В ходе экспериментов скорость разливки составляла 0,7 м/мин, температура стали 20 в промежуточном ковше- 1540°С. Из таблицы следует, что применение углов а\лр в пределах 2-4° и 8-15° соответственно дает наибольший эффект воздействия на структурообразование Резко сокращается зона 25 столбчатых кристаллов, уменьшается качество внутренних дефектов, что в итоге приводит к значительному снижению отсортировки листов и дает существенный экономический эффект как по сравнению с 30 базовым вариантом разливки, так и по сравнению с разливкой по прототипу. Устройство (фиг.2) для подачи металлической ленты в расплав при разливке заготовок представляет собой самоходную тележку (4) с элект- 35 ромеханическим приводом перемещения (5). Тележка выполнена в виде рамы (6) с размещенными на ней поворотным столом (7), проводки (8) для придания стальной ленте (3) необходимой траектории движения, 40 головки (9) для правки и подачи ленты. Поворотный стол вращается вокруг вертикальной оси (10), закрепленной на раме, На поворотном столе на вертикальных стойках (11) симметрично вертикальной оси вращения 45 размещены две кассеты (12) с лентой. Вращение стола осуществляется электромеханическим приводом (13). Головка состоит из вмонтированных подающих и правильных роликов (на фиг.2 не 50 показаны). Подающие ролики вращаются электродвигателем (14) через редуктор (15). Один из приемных роликов является мерительным (на фиг,2 не показан), передающим информацию о количестве поданной ленты. 55 Конструкция головки позволяет регулировать давление приемных и подающих роликов на стальную ленту и необходимую деформацию ленты винтом (16). Проводка представляет собой раму, состоящую из двух частей - подвижной (17) и неподвижной (18). Неподвижная часть крепится к головке пластиной (19), подвижная вращается на угол до 45° вокруг горизонтальной оси (20), закрепленной на раме. Вращение осуществляется пневмоцилиндром (21). Внутри проводки расположены направляющие (фиг.З, 22), образующие канал (23), который придает необходимую траекторию движения ленты (3), позволяя ее вводить в кристаллизатор с необходимыми углами наклона в горизонтальной и вертикальной плоскостях. На выходе ленты из проводки установлен подвижный кронштейн (фиг.2,24), к которому крепится отсекатель шлака (25). Кронштейн приводится в движение пневмоцилиндром(26). Смещения направляющих в горизонтальной плоскости на 0,02-0,05 и в вертикальной на 0,15-0,20 величины ширины проводки являются оптимальными величинами и определяются качественными показателями загото вки. Снижение смещений на величины ниже предложенных в устройстве существенно снижают эффективность воздействия макрохолодильников на процессы затвердевания и кристаллизации, резко снижается качество отливаемой заготовки, неоправданно возрастает возможность неполного плавления ленты. Увеличение смещений в сторону, превышающую предложенные в устройстве, начинает существенно искажать циркуляционные потоки в жидкой лунке слитка, что вызывает резкое увеличение как внутренних, так и поверхностных дефектов. В отличие от прототипа предлагаемая конструкция устройства за счет создания направляющей из двух частей с возможностью вращения нижней части вокруг горизонтальной оси на угол до 45° ввод ленты в расплав не требует поднятия промковша, что делает процесс ввода ленты в расплав непрерывным во времени и позволяет устройству вписаться в технологическую-цепочку. Наличие смещения направляющих в проводке позволяет вводить стальную ленту в кристаллизатор под различными углами, что существенно повышает эффективность применения установки, расширяет диапазон ее использования, ведет к существенному улучшению качества сляба. Разливка по предложенному способу с применением устройства осуществляется следующим образом. Перед началом разливки выбирают марку стали вводимой ленты, ее геометрические размеры, устанавливают значение скорости ввода ленты в расплав. Устанавливают кассету с лентой на поворотный стол и закрепляют фиксатором (27). За 6899 8 водят ленту через входные ролики (23) в зону живали в пределах 0,6-0,65 м/мин, темпераприемных. Механизмом перемещения усттуру металла в промежуточном ковше ройство подается к кристаллизатору. Пнев1530-1535°С. Основные результаты привемоцилиндром поворачиваем подвижную дены в табл.2. часть проводки в рабочее положение. Опу- 5 скаем подвижную часть проводки, заглубляя В результате проведения серии опытленту в расплав. Эти операции проводятся ных разливок и отбора темплетов от слябов без подъема промковша. После окончания и изучения качественных показателей макстальной ленты в бухте отключают привод роструктуры литого металла и отсортировки подачи стальной ленты и поворотный стол 10 листов металла опытных плавок и плавок, вращают на 180°. Включают привод подачи отлитых по базовой технологии и прототипу, ленты после заправки конца ленты в подаюотмечаем, что наивысшие показатели качещие ролики. Продолжается ввод ленты. ства получены при отливке слябов по предложенному соотношению смещений Для опробования устройства были про- 15 направляющих друг к другу, т.е. при величинах равных 0,02-0,05 в горизонтальной и ведены натурные эксперименты по разлив0,15-0,20 в вертикальной плоскостях. Неке стали 09Г2С в кристаллизатор сечением соблюдение этих условий приводит §с суще0,25x1, 65 при вводе ленты сечением ственному снижению качества сляба. 0,35x0,0015 м. Скорость разливки поддерТ аблица 1 Параметры разливки и дефекты макроструктуры опытных и сравнительных плавок Условный Марка Марка Величина Величина Размер зоны номер разливаемой стали угла угла столбчатых плавки стали а fi кристаллов, 1 Зсп 5сп 0 0 68 2 ЗСП 5сп 0 0 40 3 ЗСП 5сп 7 1 38 4 ЗСП 5сл 8 2 16 5 ЗСП 5сп 12 3 15 ЗСП 5сп 15 4 16 5сп 17 5 44 6 7 v 3cn • * ленты . 8 Зсп 5сп 7 3 31 9 Зсп 5сп 12 1 29 9 6899 10 Продолжение табл. 1 Условный Осевая Осевая Точечная Отсортировка Вариант номер ликвация, рыхлость, ликвация, листов, разливки плавки балл балл балл % 1 2,5 2,0 1,5 4,6 базовый 2 1.5 1,0 1,0 3,0 прототип 3 4 1,5 0,5 1,0 0,5 1,0 0,5 2,8 0,4 5 0,5 0,5 0,5 0,3 6 0,5 0,5 0,5 0,5 7 2,0 1,5 1,0 6 1,5 1,0 1,0 1,5 9 1,0 1,0 1,5 1.3 ,- 2,6 Таблица Дефекты макроструктуры и отсортировки листов опытных и сравнительных плавок Условный Марка Марка Величина смещения номер разливае стали В верти плавки мой стали ленты кальной тальной плоскости ПЛОСКОСТИ 1 0 2 3 4 5 Величина угла Р 0 0 0 0,010 0,05 1 6 0,020 С9Г2С : Зсп а 0,15 2 8 0,035 0,18 3 12 4 б 15 20 В горизон 6 7 0,050 0,060 0,20 , 0,30 8 0,010 0,18 1 12 9 0,035 0,05 3 6 2 11 12 6899 Продолжение табл. 2 Условный Размер зо Осевая Осевая Точечная Отсортиров Вариант номер ны столбча ликвация, рыхлость, ликвации. ка листов, разливки плавки тых балл балл балл % кристаллов, 1 76 2,0 2,0 1,0 3,2 Базовый 2 49 1,5 1,5 1,0 2.4 прототип 3 49 1,5 1,5 1,0 2,2 4 25 0,5 0,5 0,5 0,7 5 22 0,5 0,5 0,5 0,45 6 24 0,5 0,5 1,0 0,5 7 36 1,0 1,0 1,0 1,2 8 33 1.0 1,5 1,0 1,8 9 37 1,0 1,5 1,0 1,8 Фиг.х 6689 6899 A-A Фиг.З Упорядник Замовлення 4504 Техред М.Моргентал Коректор К.Папп Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101