Способ вторичного охлаждения непрерывнолитого слитка
В зоне водовоздушного вторичного охлаждения непрерывнолитых слитков соотношение долей воды и воздуха в смеси регулируют в зависимости от содержания углерода в металле, при этом на участке, равном 0,05...0,5 длины жидкой фазы, соотношение долей воды и воздуха в смеси уменьшают в пределах 1/50...1/150, а соотношение давлений этих компонентов на данном участке устанавливают в пределах- 0.6...1,0. 2 ил.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5026102/02 (227 11.02.92 (46) 07.09.93. Бюл. N 33 — 36 (71) Днепропетровский металлургический комбинат им, Ф,Э.Дзержинского (72) Борисов Ю.Н., Бродский С.С., Учитель Л.M., Пикус М.И., Айзин Ю.М., Ганкин В.Б., Герасимова Е,Д. (73) Днеп ропетровский металлургический комбинат им. Ф.Э.Дзержинского . (56) Авторское свидетельство СССР N 971562, кл. В 22 D 1 t /00, 1981. Авторское свидетельство СССР М 1178534, кл. В 22 D 11/124, 1983. Изобретение относится к металлургии. в частности к непрерывному литью слитков квадратного и блюмового поперечного сечения, В современной практике непрерывной разливки стали в зоне вторичного охлаждения МНЛЗ широко применяют водовоздушную смесь для вторичного охлаждения поверхности слитков и заготовок. Известен способ непрерывной разливки металлов, включающий охлаждение слитка в зоне вторичного охлаждения водовоэдушной смесью, в которой соотношение долей воды и воздуха изменяют по прямолинейному закону от 1:0 до 0:1, при этом водовоздушной смесью охлаждают 0,1-0,6 длины жидкой фазы слитка. Недостатком известного способа является низкое качество внутреннего строения непрерывнолитых заготовок. Это объясняется тем, что при известном способе в зоне вторичного охлаждения слитка отсутствует „„RU„„ 2000167 С (54) СПОСОБ ВТОРИЧНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОЛИТОГО СЛИТКА (57) В зоне водовоздушного вторичного охлаждения непрерывнолитых слитков соотношение долей воды и воздуха в смеси регулируют в зависимости от содержания углерода в металле, при этом на участке, равном 0,05...0,5 длины жидкой фазы, соотношение долей воды и воздуха в смеси уменьшают в пределах 1/50...1/150, а соотношение давлений этих компонентов на данном участке устанавливают в пределах. 0,6...1,0. 2 ил. возможность регулирования соотношения долей воды и воздуха в воздушной смеси в зависимости от конкретного содержания углерода в разливаемой стали. В результате при непрерывном литье слитков из стали с более высоким содержанием углерода происходит уменьшение пластичности, повышение термических напряжений в кристаллизирующей корке слитка, то приводит к образованию внутренних трещин и сосредоточенной осевой рыхлости, и как следствие этого, браку заготовок. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ вторичного охлаждения непрерывнолитых заготовок, включающий подачу водовоэдушной смеси в зоне вторичного охлаждения на формующуюся заготовку с регулированием расходов охладителя и изменением доли воды в водовоздушной смеси, при котором с увеличением скорости литья от 0,5 до 1,5 мlмин 200016 перепад давлений увеличивают от 0,1 до 0,6 атм, а по длине зоны — ступенчато снижают от 0,6 до 0,1 атм, сохраняя величину его постоянной в каждой секции, Недостатком известного способа является плохое качество макроструктуры непрерывнолитых заготовок, которое не удовлетворяет требованию, предъявляемому к прокату, изготавливаемому из этих заготовок. Это объясняется тем, что при регулировании давлений воды и воздуха в водовоздушной смеси по секциям вторичного охлаждения при изменении скорости вытягивания заготовок не достигается необходимой интенсивности охлаждения слитков, поскольку не учитывается содержание углерода в раэливаемой стали. В результате в кристаллизирующемся слитке возника(от температурные градиенты и термические напряжения, превосходящие допустимые 20 значения. Это приводит к образованию трещин и осевой рыхлости, Целью изобретения является повышение качества слитков за Счет регулирования 2( интенсивности охлаждения, искл(очения трещинообразования и снижения осевой рыхлости. Поставленная цель достигается благодаря тому, что в способе вторичного охлаждения непрерывнолить(х слитков, 10 включающем подачу на его поверхность водовоздушной смеси с регулированием ее расхода и изменением соотношения долей воды и воздуха и их давлений по длине жидкой фазы слитков, соотношение долей воды и воздуха в смеси регулируют в зависимости от содержания углерода в металле, при этом на участке, равном 0,05...0,5 длины жидкой фазы, соотношение долей воды и воздуха в смеси умейьшают е пределах 1/50...1/150, -10 а соотношение давлений этих компонентов на данном у:(астке устанавливают в пределах 0,6.„1.0. Сопоставительный анализ заявляемогО решения с прототипом показывает, что за- (5 являемый способ отличается от известного тем, что позволяет учесть влияние кОнкретного содержания углерода в металла На иэ MeHåHèå свойства стали при oхлаждении слитка в процессе вытягивания e! Предлагаемый способ позволяет добиться устранения дефектов макрострунтуры заготовок за счет соответствующего регулирования соотношения расходов годы и воздуха и соотношения их давлений при изменении содержания углерода в раэливлемой стали с учетом cooTBeTcTBf(c с,<О рости разливки. С ростом содержания углерода иэменя(Отся теплофиэические своЙства стали, Расчеты коэффициентов теплоотдэчи по зонам вторичного охлаждения заготовок, проведенные при прочих равных условиях непрерывной разливки стали, показывают, что для высокоуглеродистой стали по гравнени(о с низкоуглеродистой сокращается зона принудительного охлаждения и в пределах этой эоны требуется меньший теплосъем. На выходе иэ эзны принудительного вторичного охлаждения непрерывнолитые заготовки из высокоуглеродистой стали идут с более "холодной" поверхностью. Следовательно, необходимо регулирование интенсивности охлаждения заготовок в зоне вторичного охлаждения в зависимости от содержания углерода в раэливаемой стали с целью компенсации более быстрого остывания заготовок иэ Bb(co Yoóãëåðoäèñòoé стали, что предотвращает образование укаэанных дефектов макроструктуры заготовок. При анализе патентной и технической литературы не Обнарух<ены признаки, входящие в предложенный способ, что позволяет сделать вывод о соответствии предложенного способа критерию "существвннЫЕ Отличия". На фиг. (г(оказана сх<. ла:. НЛЗ с зоной вторичHОгo ОхлаждеHèë заготовок; на фиг,2 графики распредe/leHMI(Охлади геля по зонам вторичного охлаждения, Предложенный способ втОричного охлаждения klellpepb! sHD(1vlTI (x за(отовок может быть осуществлен с помощью МНЛЗ, лкл(очающей кристаллизатор 1, иэ которого вытягивают затвердевающую заготовку 2, зону втори Рггуг((лр0вание интенсивности Охлаждения o(;yI(IecT ел 1ют в каждой секции зэ счет соотвстс(вую;цего изменения отношения долей ггд (и воздуха, укаэанного ь дан (ом cRoco(:(. B зависимости от содержа((ия углерода в j>.(эл IBReMoI1 стали и I(o длине зоны вторичНого Охлаждения, а также путем соответству(Ощего изменения давления этих компонентов по секциям, обегпечивающего заданную скорость истечения г(одовоздуш:Ой смеси, что необходимо для повышения эффективHocTI" Охлажде((ия. Ни" е зоны учаcTI(o((Л II В Охла кденile пОлop<((Ости слитКО, ОС (ЦЕСТ((ЛЧОГГ". п ВОЗД;(((I,((é ГГ(ЕДЕ 2000167 Скорость разливки 0,6 мlмин, длина жид- 55 кой фазы при этой скорости составляет 20,2 м. Длина первого участка составляет 3,03 м, расстояние от дениска глеталла до нэчала и конца участка составляет соответственно 0,05 и 0,2 от длины;кидкой фазы. C00THow6Длины участков А и В в относительных величинах по отношению к длине жидкои фазы непрерывного слитка приняты в соответствии с типовым размером роликовой секции, т.е. длина первого участка (А) составила 3,03 м, второго (B) — 6,06 м. Пример 1. Осуществляется процесс непрерывного литья заготовок сечением 300 х 360 мм марки CT10 С = 0,10. Скорость разливки 0,6 мl мин, длина жидкой фазы при этой скорости составила 20.2 м. Длина первого у астка составила 3,03 м, расстояние от мениска металла до начала данного участка составляет 1.01 м. Соотношение расходов вода — воздух на первом участке устанавливают 1/50, при этом соотношение давлений воды и воздуха поддерживают 1,0 (давление воды составило 0,35 мПа, давление воздуха 0.35 мПа), На участке В длиной 6,06 м расстояние от мениска металла до начала участка при длине жидкой фазы Lx =- 20,2 м составляет 4,04 м, до конца участка 10,1 м, что соответственно составляет 0,2 и 0,5 от длины жидкой фазы. Соотношение расходов вода— воздух на этом участке устанавливают 1/100, при этом соотношение давлений воды и воздуха составляет 1.0 {давление воды и давление воздуха равны 0,3 мПа). Пример 2. Осуществллется процесс непрерывного литья заготовок сечением 300 х 360 мм из стали марки ст. 40; c = 0,41. Скорость разливки 0,6 мlмин, длина жидкой фазы при этом скорости составляет 20,2 м, Длина первого участка 3,03 м. расстояние от мениска до начала и конца участка равны 1,01 и 4,04 м, что составляет соответственно 0,05 и 0,2 от длины жидкой фазы. Соотношение расходов воды и воздуха на этом участке устанавливают 1:70, при этом соотношение давлений воды и воздуха поддерживают равным 0,9 (давление воды 0,3 глПа и давление воздуха 0,33 мПа). На участке В длиной 6,06 м расстояние от мениска металла до начала и конца участка составляет соответственно 0,2 и 0,5 от длины жидкой фазы. Соотношение расхода воды и воздуха устанавливают 1/120, соотношение давлений воды и воздуха поддерживают 0,8 (давление воды 0.25 мПа, давление воздуха 0,31 м Па). Пример 3, Осуществляется процесс непрерывного литья заготовок сечен 1е 300 х 360 мм из стали марки 65 Н (% с = 0,65). 50 ние расходов воды и воздуха на этом участке устанавливают 1/100, при это соотношение давлений воды и воздуха поддерживают 0.8 (давление воды 0.25 мПа. давление воздуха 0.31 мПа). На участке В длиной 6,06 м расстояние от мениска металла до начала и конца участка составляет соответственно 0,2 и 0,5 от длины жидкой фазы. Соотношение расходов воды и воздуха устанавливают 1/150, соотношение давлений воды и воздуха составляет 0,6 (давление воды 0,2 мПа, давление воздуха О,ЭЭ мПа). Результаты испытаний предложенного способа на блюмовых МНЛЗ показали, что при охлаждении блюмов с указанными пределами было обеспечено увеличение выхода годного заготовок на 0,5-1.5 7;, особенно иэ углеродистой и шарикоподшипниковой стали. Было достигнуто снижение обрези осевой рыхлости заготовок и практически исключены трещины по торцам заготовок иэ легированных марок стали. Как показали результаты испытаний, оптимальные пределы отношений долей воды и воздуха на участке А (соответствует первой роликовой секции) составляет 1/50...1/100. а на участке в (вторая секция) 1/100...1/150, При увеличении отношения расходов воды и воздуха менее 1/50 на участке А и менее 1/100 на участке В происходит эахолаживание заготовки, при этом снижается выход годного заготовок, а при уменьшении отношения на участке А более 1/100, на участке В более 1/150 необоснованно эавышается расход сжатого воздуха при том же качестве заготовок, Интенсивность охлаждения при этом резко падает и не обеспечивает нормального роста эатвердевающей корочки заготовки. Оптимальные отношения давлений воды и воздуха на участке. А составляет 0,8...1.0, а на участке В 0,6...1,0. При снижении отношения давлений воды и воздуха на участке А менее 0.8, а на участке В менее 0.6 резко падает интенсивность охлаждения водовоэдушной смеси, приближаясь к интенсивности охлаждения на воздухе, при этом происходит вторичный разогрев заготовки, что может вызвать образование внутренних трещин. При увеличении соотношения давлений воды и воздуха более 1 режим охлаждения становится очень жестким, вызывая переохлаждение заготовки, при этом существенно повышается осевая рыхлость заготовки, что приводит к повышению брака заготовок. Вариация соотношением давлений воды и воздух" в данном способе позволяет повысить эффективность его за счет обеспе2000167 чения охлаждения эагото вок по всей площади поверхности заготовки,, включая подроликовые области эа сч счет растекания роликами на поводовоэдушного тумана за ро укаэанных соотно- 5 верхности заготовки при ука шениях воды и воздуха. Это сниж ению температур в зоне контакта факела с заг6товкой и обеспечивает более мягкий режим охлаждения.. Формула изобретения 10 ждения непреСпособ вторичного охлажд щии подачу на рывнолитого слитка, включающ е поверхность слитка водовоэдушной р гулированием ее расхода и изменением о смеси с соотношения долей воды ы и воздуха и их 15 давлений по длине жидкой "азы фазы слитка, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества слитков эа счет ег л интенсивно т т регулирования сти охлаждения, ис трещинооб а раэования и снижения сключения рыхлости. с ния осевой оотношение долей воды и воэдсо е ха в смеси регулируют держания углерода в металле, при этом н участке, равном 0,05-0 а—,50 длины жидкой азы. соотношение долей во смеси меньш воды и воздуха в и уменьшают в пределах 1/50-1/150, а соотношение давлений этих к на данно этих компонентов лах О 6-1 О. м участке ст у танавливают в предел 1 т 2. Способ по п,1, о т л и ем, что соотношение ол личающийся и их авл олей воды и воздуха их давлений на участке 0,05 — 0,2 жидкой фазы измен — длины 1 100 и О.— ф изменяют в пределах 1/50.В-1,0 соответственно. 2000167 о 4/ Ñ Ро к Ôàã Е Редактор С Кулакова Заказ 3057 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 " 1 ф Ъ ъ„ ь +W ф» % 1 1 Составитель Ю.Борисов Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор С.Патрушева Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
