Способ непрерывной разливки плоских слитков

 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к непрерывной разливке плоских слитков с обжатием в твердожидком состоянии. Сущность изобретения: способ непрерывной разливки плоских слитков включает подачу металла в зазор между приводными барабаном, ребордами и лентой, огибающей реборды, формирование слитка в радиальном направлении между барабаном, лентой и боковыми ребордами, деформацию обжатия слитка в твердожидком состоянии посредством перемещения барабана относительно ленты, вытягивание слитка с переменной скоростью, охлаждение ленты водой, распыливаемой форсунками, создание дискретных усилий на ленту в поперечном ее направлении в сторону реборд при помощи роликов. В процессе непрерывной разливки усилия на ленту создают на длине барабана с углом 10...30 градусов, отсчитывая от места выхода слитка из зазора между барабаном и лентой, с шагом, равным 0,2...0,58 величины толщины слитка в диаметральной горизонтальной плоскости барабана. Изобретение предназначено для применения на вновь сооружаемых установках непрерывной разливки плоских слитков. 2 ил, 1 табл.

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

Наиболее близким по технической сущности является способ непрерывной разливки плоских слитков, включающий подачу жидкого металла в зазор между приводными барабаном, ребордами и лентой, огибающей реборды, формирование слитка в зазоре в радиальном направлении, обжатие слитка в твердожидком состоянии посредством перемещения барабана относительно ленты, охлаждение ленты распыливаемой водой, создание дискретных усилий на ленту в поперечном ее направлении в сторону реборд при помощи роликов, вытягивание слитка из зазора с переменной скоростью. В процессе непрерывной разливки усилия на ленту создают с шагом, равным 0,6.2,2 толщины слитка в диаметральной горизонтальной плоскости барабана. (Заявка на авт. свид. СССР N 4866592/27-02, кл. В 22 Д 11/06, 1991г. положительное решение).

Недостатками известного способа являются неудовлетворительное качество плоских непрерывнолитых слитков, низкая стойкость ленты и производительность процесса разливки. Это объясняется большим шагом или расстоянием между поддерживающими ленту роликами и в конце зоны обжатия слитка. В этих условиях под действием усилий обжатия слитка происходит деформация прогиба ленты. В результате оболочка слитка выпучивается в сторону ленты, что приводит к образованию в слитках внутренних трещин и к их браку. Кроме того, прогиб ленты в конце зоны обжатия слитка приводит к периодической деформации ее изгиба, что вызывает преждевременный выход ее из строя. Прогиб ленты приводит к образованию зазоров между лентой и ребордами, что вызывает затекание металла в эти зазоры и, как следствие, к прекращению процесса разливки и прорывы металла в конце зоны обжатия слитка.

Исследованиями установлено, что основная часть усилия обжатия слитка в твердожидком состоянии сосредоточена в конце зоны обжатия на секторе барабана с углом 10.30 градусов, отсчитываемых от места выхода слитка из зазора между барабаном и лентой. Это объясняется тем, что направление усилия барабана или направление его перемещения ориентировано по радиусу, совпадающему с окончанием зоны обжатия слитка до минимальной толщины. Для устранения брака слитков, прогиба ленты и прорывов металла в конце зоны обжатия необходимо значительно уменьшить шаг роликов на длине указанного сектора барабана по сравнению с известными значениями шагов роликов.

Целью изобретения является улучшение качества плоских непрерывнолитых слитков, повышение стойкости ленты и производительности процесса разливки.

Указанную цель достигают тем, что подают металл в зазор между приводными барабаном, ребордами и бесконечной лентой, огибающей реборды, формируют слиток в радиальном направлении между ребордами, барабаном и лентой, производят деформацию обжатия слитка в твердожидком состоянии посредством перемещения барабана относительно ленты, вытягивают слиток с переменной скоростью, охлаждают ленту распыливаемой форсунками водой и создают дискретные усилия на ленту в поперечном ее направлении в сторону реборд при помощи роликов.

В процессе непрерывной разливки усилия на ленту создают на длине сектора барабана с углом 10.30 градусов, отсчитывая от места выхода слитка из зазора между барабаном и лентой, с шагом, равным 0,2.0,58 величины толщины слитка в диаметральной горизонтальной плоскости барабана.

Улучшение качества плоских непрерывнолитых слитков будет происходить вследствие создания усилий на ленту с оптимальным значением шага роликов в конце зоны обжатия слитка. В этих условиях не будет происходить выпучивание оболочки широких граней плоского слитка, что устранит образование в слитках внутренних трещин.

Повышение стойкости ленты будет происходить вследствие устранения ее прогиба между роликами под действием усилий обжатия слитка в твердожидком состоянии в конце зоны обжатия слитка.

Повышение производительности процесса непрерывной разливки плоских слитков будет происходить вследствие устранения затекания жидкого металла в зазоры между лентой и боковыми ребордами в конце зоны обжатия слитка. В этих условиях не будут происходить прорывы металла и прекращение процесса разливки.

Диапазон значений длины сектора барабана с углом в пределах 10.30 градусов, отсчитывая от места выхода слитка из зазора между барабаном и лентой, объясняется закономерностями распределения усилий обжатия слитка по окружности барабана в направлении его перемещения. При меньших значениях будут происходить прогиб ленты и прорывы металла в районе окончания обжатия слитка до минимальной толщины. При больших значениях будет невозможно организовать охлаждение ленты и необходимый теплоотвод от слитка при помощи воды, распыливаемой форсунками в конце зоны обжатия слитка.

Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от величины диаметра барабана.

Диапазон значений шага приложений усилий на ленту в поперечном ее направлении в сторону реборд в пределах 0,2.0,58 величины толщины слитка в диаметральной горизонтальной плоскости объясняется закономерностями деформации прогиба ленты между поддерживающими роликами под действием усилий обжатия слитка. При меньших значениях шаг роликов будет иметь величину ниже допустимых значений, что приведет к необходимости уменьшения диаметра роликов для обеспечения охлаждения ленты факелами воды. Кроме того, уменьшение диаметра роликов сверх допустимых значений приведет к их прогибу и поломке. При больших значениях будет происходить прогиб ленты между роликами сверх допустимых значений, что приведет к выходу из строя ленты, а также к прорывам металла и прекращению процесса разливки.

Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от величины диаметра барабана.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого способа с отличительными признаками известных технических решений. На основании 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 ссылками на чертеж, на котором показана схема установки непрерывной разливки плоских слитков (фиг.1) и ее разрез А-А (фиг.2).

Установка для осуществления способа непрерывной разливки плоских слитков состоит из барабана 1, ленты 2, валков 3, роликов 5 и 4, боковых реборд 6. Позицией 7 обозначен слиток толщиной h, 8 широкая грань слитка, 9 жидкий металл, 10 узкая грань слитка, 11 мениск металла, 12 форсунки, α - угол сектора барабана, на длине окружности которого кристаллизуется слиток, r- радиус барабана, R радиус реборд, 0 центр барабана, 0₁ центр реборд, e эксцентриситет, h толщина слитка после обжатия, Н - толщина слитка на мениске металла, g угол сектора барабана, l шаг роликов на длине сектора с углом ((α-γ),), t шаг роликов на длине сектора с углом γ.

Способ непрерывной разливки плоских слитков осуществляют следующим образом.

Пример. В процессе непрерывной разливки в зазор, образованный поверхностью приводного барабана 1, бесконечной приводной лентой 2 и боковыми поверхностями приводных реборд 6 подают жидкий металл 9. Бесконечная лента 2 огибает поверхность торцов боковых реборд 6 на длине сектора барабана 1 с углом a и приводится в движение приводными валками 3. Барабан 1 и реборды 6 приводятся во вращение своими приводами. 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 0 барабана 1 относительно центра 0₁ реборд 6 от толщины Н на мениске 11 металла 9 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, реборды 6 и лента 2 охлаждаются соответственно проточной и распыливаемой форсунками 12 водой. Оси 0 и 0₁ барабана 1 и реборд 6 расположены с эксцентриситетом e = (H-h).. После начала процесса разливки барабан 1 перемещают на величину ε = (H-h) в сторону ленты 2 для обеспечения условий получения слитка 7 толщиной h.

В процессе непрерывной разливки усилия на ленту создают на длине сектора барабана 1 с углом γ10.30 градусов, отсчитывая от места выхода слитка из зазора между барабаном и лентой, с шагом, равным 0,2.0,58 величины толщины слитка в диаметральной горизонтальной плоскости барабана 1. Материал ленты 2 ст. 08Ю, ее толщина 2 мм.

В таблице приведены примеры осуществления способа о различными технологическими параметрами. Ширина плоского слитка во всех примерах составляет В=1,2 м. Разливается сталь марки 3 сп.

В первом примере будут происходить прорывы металла и прогиб ленты в районе перед началом сектора барабана с углом g. Кроме того, невозможно будет организовать охлаждение ленты между роликами вследствие малой величины межроликового пространства.

В пятом примере будет происходить прогиб ленты сверх допустимых значений, а также будут происходить прорывы металла вследствие большого шага роликов. Кроме того, из-за большой величины угла, g затруднено охлаждение ленты, увеличится прогиб роликов и вместе с ними ленты вследствие малого диаметра роликов из-за их малого шага. В этих условиях увеличится брак слитков по внутренним трещинам и будет происходить поломка роликов.

В шестом примере прототипе будет происходить прогиб ленты между роликами сверх допустимых значений из-за большого шага роликов в конце зоны деформации слитка. В этих условиях будет повышаться брак слитков, понижаться стойкость ленты, уменьшаться производительность процесса разливки вследствие прорывов металла.

В примерах 2.4 прогиб ленты будет происходить в допустимых пределах, не будут выпучиваться широкие грани слитка, сократится брак слитков по внутренним трещинам, повысится производительность процесса непрерывной разливки плоских слитков.

Применение способа позволит уменьшить брак слитков по внутренним трещинам на 2,2% повысится стойкость ленты на 1,2% и увеличится производительность процесса разливки на 1,6% Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принят способ непрерывной разливки плоских слитков, применяемый на НПО "Тулачермет".

Формула изобретения

Способ непрерывной разливки плоских слитков, включающий подачу металла в зазор между приводными барабаном, ребордами и лентой, огибающей реборды, формирование слитка в радиальном направлении между барабаном, лентой и боковыми ребордами, деформацию обжатия слитка в твердожидком состоянии посредством перемещения относительно ленты, вытягивание слитка с переменной скоростью, охлаждение ленты водой, распиливаемой форсунками, создание дискретных усилий на ленту в поперечном ее направлении в сторону реборд при помощи роликов, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества плоских непрерывностных слитков, повышения стойкости ленты и производительности процесса разливки, в процессе непрерывной разливки металла создание дискретных усилий на ленту осуществляют на длине сектора барабана с углом 10-30^o, отсчитывая от места выхода слитка из зазора между барабаном и лентой с шагом, равным 0,2-0,58 величины толщины слитка в диаметральной горизонтальной плоскости барабана.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3