Способ непрерывной разливки плоских слитков

 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке плоских слитков с обжатием в твердожидком состоянии. Целью изобретения является улучшение качества непрерывно-литых плоских слитков, повышение стабильности и производительности процесса разливки. В процессе непрерывной разливки подают металл в зазор, образованный приводным барабаном, отдельными ребордами, формируют слиток в радиальном направлении между барабаном, лентой и боковыми ребордами, производят деформацию обжатия слитка в твердожидком состоянии и вытягивают его с переменной скоростью, при этом барабану и ребордам сообщают различные числа оборотов, число оборотов реборд устанавливают меньше числа оборотов барабана. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке плоских слитков с обжатием в твердожидком состоянии.

Известен способ непрерывной разливки плоских слитков, включающий подачу жидкого металла в зазор между барабаном и бесконечной лентой - обжатие слитка в твердожидком состоянии, формирование слитка и его вытягивание в горизонтальной плоскости. В процессе непрерывной разливки одну из широких граней слитка на криволинейном участке технологической оси установки формируют по радиальной плоскости, а другие - по криволинейной плоскости, форма которой описана кривой r = (R + h) + cos α (H - h), где r - текущее значение радиуса криволинейной плоскости, мм; R - радиус кривизны радиальной плоскости, мм; h - толщина слитка после обжатия, мм; Н - ширина слитка на мениске металла, мм; α - текущее значение угла между горизонтальной плоскостью на уровне мениска металла и нормалью к поверхности слитка на криволинейном участке, 90 ≅α≅ 0, град.

Узкие грани слитка формируют с увеличением его ширины по длине криволинейного участка технологической оси установки при помощи боковых стенок - вставок. Барабан установлен стационарно относительно криволинейной ленты (авт. св. N 4668191/27-02, кл. B 22 D 11/06, 1989).

Недостатком известного способа является неудовлетворительное качество плоских непрерывно-литых слитков. Это объясняется тем, что формирование узких граней слитка происходит в условиях скольжения относительно неподвижных боковых вставок и деформации их обжатия. В этом случае в узких гранях возникают напряжения, превосходящие допустимые значения, что вызывает нарушение сплошности оболочки узких граней слитка, внутренние и наружные трещины в них и, как следствие, к прорывам металла.

Наиболее близким по технической сущности является способ непрерывной разливки плоских слитков, включающий подачу жидкого металла в зазор между приводными барабаном и бесконечной лентой огибающей реборды, формирование слитка в радиальном направлении между барабаном, лентой и боковыми ребордами, обжатие слитка в твердожидком состоянии и его вытягивание с переменной скоростью. В процессе разливки производят обжатие слитка в пределах 5-90% посредством перемещения барабана относительно ленты и боковых приводных реборд. При этом обжатие слитка производят на длине сектора барабана с углом 90,5-180^о, считая от мениска металла (авт.св. N 4770531, /27-02, кл. В 22 D 11/00, 1990).

Недостатком известного способа является неудовлетворительное качество непрерывно-литых слитков вследствие несоответствия числа оборотов реборд закономерностям обжатия слитка и деформации узких граней слитка. В результате между узкими гранями слитка и боковой поверхностью реборд возникают силы трения, вызывающие напряжения, превосходящие допустимые значения. Вследствие продольной деформации узких граней слитка в последних возникают внутренние и наружные трещины, приводящие к браку слитков, прорывам металла и уменьшению стабильности процесса разливки.

Исследованиями установлено, что для повышения качества непрерывно-литых плоских слитков в условиях обжатия в твердожидком состоянии в криволинейном положении необходимо выдерживать линейные скорости поверхностей барабана и торцов реборд в определенном соотношении. Это можно достигнуть посредством сообщения барабану и боковым ребордом определенного числа оборотов.

Целью изобретения является улучшение качества непрерывно-литых плоских слитков, а также повышение стабильности и производительности процесса разливки.

Указанную цель достигают тем, что в зазор, образованный приводными барабаном, отдельными ребордами и бесконечной лентой, огибающей реборды подают жидкий металл, формируют слиток в радиальном направлении между барабаном, лентой и боковыми ребордами, производят деформацию обжатия слитка в твердожидком состоянии и вытягивают его с переменной скоростью.

В процессе непрерывной разливки барабану и ребордам сообщают различные числа оборотов, при этом число оборотов реборд устанавливают меньше числа оборотов барабана по зависимости N = (0,9-1,1) N=(0.9-1.1) , где N - число оборотов реборд, об/мин; n - число оборотов барабана, об/мин; H - толщина слитка на мениске металла, м; r - радиус барабана или кривизны верхней грани слитка, м;
(0,9-1,1) - эмпирический коэффициент, учитывающий закономерности деформации обжатия узких граней плоского слитка, безразмерный.

Улучшение качества непрерывно-литых плоских слитков будет происходить вследствие уменьшения сил трения узких граней слитка о поверхность боковых реборд. При этом величина растягивающих напряжений будет равномерно распределяться по высоте узких граней. В этих условиях напряжения, возникающие в узких гранях, не будут превосходить допустимые значения, что вызовет уменьшение величин продольной деформации узких граней. Сказанное приводит к устранению внутренних и наружных трещин, что снизит брак слитков и уменьшит количество прорывов металла. Последнее приведет к повышению производительности и стабильности процесса разливки плоских слитков.

Установление различного числа оборотов барабана и боковых реборд объясняется необходимостью выравнивания линейных скоростей вытягивания противоположных широких граней плоского слитка.

Диапазон значений эмпирического коэффициента в пределах (0,9-1,1) объясняется закономерностями деформации обжатия узких граней оболочки слитка в условиях наличия температурного градиента по толщине оболочки. При больших значениях грань слитка, расположенная по радиусу (r + h), будет значительно опережать в процессе вытягивания слитка грань слитка, расположенную по радиусу r.

При меньших значениях грань слитка, расположенная по радиусу (r + H), будет значительно отставать в процессе вытягивания от грани, расположенной по радиусу r.

В обоих случаях продольные напряжения, возникающие в оболочке узких граней плоского слитка, будут превосходить допустимые значения, что вызовет брак слитков по внутренним и наружным трещинам, а также прорывы металла. Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от величины обжатия слитка (Н - h), где Н - толщина слитка на мениске металла, h - толщина вытягиваемого слитка после обжатия.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого способа с отличительными признаками известных технических решений. На основе этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "существенные отличия".

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения, со ссылкой на фиг.1, на котором показана схема установки непрерывной разливки плоских слитков; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Установка для осуществления способа непрерывной разливки плоских слитков состоит из барабана 1, ленты 2, валков 3, роликов 4 и 5, боковых реборд 6. Позицией 7 обозначен слиток толщиной h, 8 - широкая грань слитков, 9 - жидкий металл, 10 - узкая грань слитка, α - угол сектора барабана, на длине которого кристаллизуется слиток, r - радиус барабана, R - радиус реборд, О - центр барабана, О₁ - центр реборд, Е - эксцентриситет, h - толщина слитка после обжатия, Н - толщина слитка на мениске, L - длина жидкой фазы слитка. Способ непрерывной разливки плоских слитков осуществляют следующим образом.

П р и м е р. В процессе непрерывной разливки в зазор, образованный поверхностью приводного барабана 1, бесконечной приводной ленты 2 и боковыми поверхностями реборд 6, подают жидкий металл 9. Бесконечная лента 2 огибает поверхность торцов боковых реборд 6 на длине сектора барабана 1 с углом и приводится в движение приводными валками 3. Барабан 1 и реборды 6 приводятся во вращение своими приводами с частотой соответственно n и N об/мин. Оболочка 8 слитка 7 формируется на поверхности барабана 1 с радиусом r, а противоположная грань на поверхности ленты 2 с радиусом кривизны R = (r + h). В процессе непрерывной разливки производят деформацию обжатия узких граней 10 слитка 7 в твердожидком состоянии посредством смещения центра О барабана 1 относительно центра О₁ реборд 6 от толщины Н на мениске металла до толщины h.

Из установки вытягивают слиток 7 толщиной h и шириной В с переменной скоростью и направляют дальше по роликам 4. Ролики 5 поджимают ленту 2 к торцам боковых реборд 6. В процессе разливки корпус барабана 1 и лента 2 охлаждаются соответственно проточной и распыливаемой форсунками водой. Оси барабана 1 и реборд 6 расположены с эксцентриситетом Е = (Н - h).

В процессе непрерывной разливки барабану и ребордам сообщают различные числа оборотов, при этом число оборотов реборд устанавливают меньше числа оборотов барабана по зависимости:
N = (0,9-1,1) N=(0.9-1.1) ,
где N - число оборотов реборд, об/мин;
n - число оборотов барабана, об/мин;
Н - толщина на мениске металла, м;
r - радиус барабана или кривизны верхней грани слитка, м;
(0,9-1,1) - эмпирический коэффициент, учитывающий закономерности деформации обжатия узких граней плоского слитка, безразмерный.

В таблице приведены технологические параметры осуществления способа непрерывной разливки плоских слитков.

В первом примере на узких гранях плоского слитка образуются внутренние и наружные трещины, что приводит к браку слитков и прорывам металла. Это объясняется тем, что, широкая грань слитка, расположенная на ленте, значительно отстает от грани, расположенной на барабане.

В пятом примере также на узких гранях плоского слитка образуются внутренние и наружные трещины, что приводит к браку слитков и прорывам металла. Это объясняется тем, что широкая грань слитка, расположенная на ленте, значительно опережает грань, расположенную на барабане.

В шестом примере (прототипе) рассогласование в числах оборотов барабана и реборд приводит к увеличению продольных напряжений сверх допустимых значений, что вызывает брак слитков по внутренним и наружным трещинам, а также прорывы металла.

В примерах 2-4 вследствие соответствующего сочетания оборотов барабана и реборд не вызывает увеличения продольных напряжений в оболочке узких граней плоского слитка. При этом брак слитков уменьшается, устраняются прорывы металла на выходе слитка из установки.

Применение предлагаемого способа позволяет уменьшить брак слитков по внутренним и наружным трещинам на 3,5% и сократить количество прорывов металла на 2,0%.

Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принят способ непрерывной разливки металлов, применяемый на установке Экспериментального завода ЦНИИчермет.

Формула изобретения

СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ ПЛОСКИХ СЛИТКОВ, включающий подачу металла в зазор между приводными барабаном и ребордами и бесконечной лентой, формирование слитка в зазоре в радиальном направлении, деформацию обжатия слитка в твердожидком состоянии и его вытягивание с переменной скоростью, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества слитков, повышения стабильности и производительности процесса разливки, в процессе непрерывной разливки производят вращение барабана и реборд с различным числом оборотов, при этом число оборотов реборд N устанавливают по зависимости
N=(0.9-1.1) ,
где n - число оборотов барабана, об/мин;
H - толщина слитка на мениске металла, м;
r - радиус кривизны верхней грани плоского слитка, м;
(0,9 - 1,1) - эмпирический коэффициент, учитывающий закономерности деформации обжатия узких граней плоского слитка, безразмерный.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4