способ контролируемого охлаждения непрерывнолитых заготовок

Формула изобретения

1. Способ контролируемого охлаждения непрерывнолитых заготовок, включающий охлаждение в кристаллизаторе, вторичное охлаждение и последующее охлаждение заготовок, уложенных в штабель, отличающийся тем, что после вторичного охлаждения на поверхность заготовки наносят покрытие из теплоизолирующей суспензии распыляющими факелами.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве теплоизолирующего компонента в суспензии используют огнеупорный материал.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что теплоизолирующее покрытие наносят возвратно-поступательным движением факелов вдоль заготовки.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что теплоизолирующую суспензию наносят на ребра и прилегающие к ним участки поверхности заготовки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии и, в частности, к области производства непрерывнолитых заготовок.

Основная масса непрерывнолитых заготовок охлаждается на воздухе в штабелях.

В процессе охлаждения металла из-за неравномерной потери тепла по сечению непрерывнолитых заготовок, а также в результате структурных превращений в нем возникают продольные радиальные и тангенциальные (в поперечном направлении) напряжения. Величина и знак внутренних напряжений в процессе охлаждения не сохраняются постоянными. В первый период охлаждения поверхностные слои заготовок испытывают напряжения растяжения, а внутренние - напряжения сжатия. При последующем охлаждении поверхностные слои испытывают действие сжимающих напряжений, а внутренние - растягивающих, так как усадка более холодных поверхностных слоев практически прекратилась, а внутренние слои, продолжая охлаждаться, уменьшают свои размеры, сжимая тем самым холодные периферийные участки, с которыми имеется неразрывная связь.

Тепловые напряжения суммируются с напряжениями, возникающими по другим причинам. Результирующая величина внутренних напряжений, если совпадает их знак, может достигать значений, превышающих прочность металла. Тогда в непрерывнолитой заготовке образуются внешние или внутренние микро- и макротрещины, способные при определенных условиях расти.

В связи с этим дифференцированный отвод тепла в процессе охлаждения непрерывнолитых заготовок оказывает большое влияние на качество готовой продукции.

Известен способ охлаждения металла, когда охлаждение начинается при перемещении по рольгангам, транспортерам, шлепперам и заканчивается в штабелях или на плитах пола склада (Коновалов Ю.В., Налча Г.И., Савранский К.Н. Справочник прокатчика. М., Металлургия, 1977 г., стр.92).

Ни о каком равномерном, а тем более регулируемом охлаждении не может быть и речи. Многое зависит от скорости перемещения, температуры окружающей среды и многих других неконтролируемых факторов.

Известен также способ охлаждения слябов на воздухе в штабелях или водой поштучно (Беняковский М.А., Мазур В.Л., Мелешко В.И. Производство автомобильного листа. М., Металлургия, 1979 г., стр.53).

Первый способ охлаждения малопроизводителен, требует больших производственных площадей, повышенного количества обслуживающего персонала, мощных транспортных средств.

Второй способ лишен этих недостатков. Однако быстрое охлаждение водой неизбежно вызывает и неравномерное охлаждение: наружные макрообъемы его оказываются охлажденными более глубоко, чем внутренние. Это приводит к короблению сляба.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ охлаждения стальных заготовок в процессе непрерывного литья, когда после зоны вторичного охлаждении отрезанные мерные заготовки до места складирования в стопы охлаждают в условиях свободной конвекции в течение времени, определяемого по эмперической формуле в зависимости от температуры начала фазовых превращений (т.е. от марки стали) и от температуры поверхности слитка при выходе из зоны вторичного охлаждения, а охлаждение заготовок в стопах производят до температуры окончания фазовых превращений (SU 1397158 A1, B22D 11/00, 23.05.1988).

Как уже отмечалось выше, при охлаждении в условиях свободной конвекции, а также при охлаждении в стопах трудно добиться равномерного, а тем более регламентированного охлаждения заготовок.

По предлагаемому способу охлаждение непрерывнолитых заготовок осуществляется под слоем теплоизоляционного покрытия в виде суспензии с помощью установки, имеющей возвратно-поступательное движение, позволяющей нанести теплоизолирующий слой требуемой толщины.

Суспензия состоит из огнеупорного материала низкой теплопроводности тонкого помола, например шамота с добавками поверхностно-активных веществ (ПАВ), например кальцинированной соды, поваренной соли и др., и замешивается с добавлением воды, например, в следующем соотношении, вес %:

шамот	20-30
кальцинированная сода	2-3
вода	остальное

Теплоизоляционное покрытие в виде суспензии наносится на непрерывнолитые заготовки после выхода их из зоны вторичного охлаждения, например, распыляющими факелами.

Пример

На поверхности трех непрерывнолитых заготовок из трубной стали марки 09Г2С сечением 250×1700 мм, выходящей из кристаллизатора и зоны вторичного охлаждения со скоростью 0,8 м/мин, была нанесена теплоизолирующая суспензия, состоящая, вес %:

шамот	24
кальцинированная сода	2
вода	остальное

На поверхности первой непрерывнолитой заготовки был нанесен слой толщиной 0,1 мм, на поверхности второй - 0,2 мм, а третьей - 0,3 мм.

Время охлаждения после выхода непрерывнолитой заготовки из зоны вторичного охлаждения с температурой 790°С и при начале фазовых превращений 680°С при полном затвердевании в течение 21 минуты до складирования в стопы и окончания фазовых превращений составило 40,7 минуты. Охлаждение непрерывнолитой заготовки с теплоизолирующим покрытием толщиной 0,1 мм было замедлено на 12%, что составило 45,6 минуты, с толщиной 0,2 мм - на 18%, что составило 48,1 минуты, и с толщиной 0,3 мм - на 24%, что составило 50,5 минуты.

После охлаждения до температуры 100°С провели обследование поверхностей непрерывнолитых заготовок. На заготовках, покрытых теплоизолирующей суспензией поверхностных, трещин оказалось соответственно на 68%, 71% и 73% меньше по сравнению с непрерывнолитой заготовкой, не имеющей покрытия, а также уменьшилась поверхностная окалина из-за перекрытия доступа воздуха к остывающим поверхностям.

Как видно из примера, нанося покрытие различной толщины, можно изменять скорость охлаждения непрерывнолитых заготовок в зависимости от марки стали и теплопроводности покрытия.

Замедленное охлаждение приводит к выравниванию температуры по объему непрерывнолитых заготовок, снятию напряжений, возникающих при вторичном охлаждении на машине непрерывной разливки, что способствует значительному уменьшению количества трещин на поверхности и внутри заготовок, предупреждению образования флокенов и уменьшению опасности попадания в интервал температур охрупчивания.