способ непрерывной разливки металла

Формула изобретения

СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, подачу шлаковой смеси на мениск металла в кристаллизаторе, охлаждение кристаллизатора проточной водой, поддержание и направление слитка при помощи роликов, охлаждение поверхности слитка охладителем, распыливаемым форсунками, а также измерение температуры поверхности слитка измерительным прибором, отличающийся тем, что в процессе непрерывной разливки на лекальном участке измерения температуры поверхности слитка определяют отношение площади участков, покрытых слоем окалины и шлака, к площади участков без указанного слоя, которые оценивают по излучательной способности участков, вычисляют истинное значение температуры T_ист поверхности слитка по выражению

T_ист= T_изм+T(S_св/S_темн);

где T_изм измеренное значение температуры поверхности слитка, ^oС;

S_св площадь участков слитка без слоя окалины и шлака, мм²;

S_темн площадь участков слитка, покрытых слоем окалины и шлака, мм²;

T эмпирический коэффициент, равный 20-120^oС,

и при отклонении T_ист от значения, заданного по технологии, в пределах 10-30% соответственно изменяют расход воды на охлаждение кристаллизатора в пределах 5-25% от значения, заданного по технологии, в прямой пропорциональной зависимости от величины отклонения значения T_ист от значения, заданного по технологии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металла.

Наиболее близким по технической сущности является способ непрерывной разливки металла, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, подачу шлаковой смеси на мениск металла в кристаллизаторе, охлаждение кристаллизатора проточной водой, поддержание и направление слитка при помощи роликов, охлаждение поверхности слитка охладителем, распыливаемым форсунками, а также измерение температуры поверхности слитка измерительным прибором.

Недостатком известного способа является неудовлетворительное качество непрерывнолитых слитков. Это объясняется тем, что из-за наличия на поверхности слитка шлакового гарнисажа и окалины становится невозможным процесс регулирования теплоотвода от слитка в кристаллизаторе посредством изменения расхода в нем охлаждающей воды на основе данных об измерении температуры поверхности слитка со слоем окалины и шлакового гарнисажа.

В то же время только измерение температуры поверхности слитка без окалины и шлакового гарнисажа делает невозможным регулирование теплоотвода от слитка в кристаллизаторе посредством изменения расхода в нем охлаждающей воды на основе данных об измерении температуры поверхности слитка без слоя окалины и шлакового гарнисажа после их удаления.

Кроме того, удаление окалины и слоя шлакового гарнисажа с поверхности слитка требует применения специальных приспособлений и устройств, работающих в сложных тепловых условиях зоны вторичного охлаждения, что снижает их стойкость и усложняет процесс обслуживания.

Отсутствие возможности регулирования расхода охладителя в кристаллизаторе приводит к перегреву и к переохлаждению отдельных локальных участков поверхности слитка в кристаллизаторе, что вызывает брак слитков по внутренним и наружным трещинам, а также приводит к прорывам металла под кристаллизатором.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в улучшении качества непрерывнолитых слитков.

Технический эффект достигают тем, что подают металл в кристаллизатор, вытягивают из него слиток с переменной скоростью, подают шлаковую смесь на мениск металла в кристаллизаторе, охлаждают кристаллизатор проточной водой, охлаждают поверхность слитка охладителем, распыливаемым форсунками, а также измеряют температуру поверхности слитка измерительным прибором.

В процессе непрерывной разливки на локальном участке измерения температуры поверхности слитка определяют отношение площади участков, покрытых слоем окалины и шлака, к площади участков без указанного слоя, которые оценивают по излучательной способности участков, вычисляют истинное значение температуры поверхности слитка по математическому выражению

T_ист= T_изм+ T(S_св/S_темн), где T_ист истинное значение температуры поверхности слитка, ^оС;

T_изм измеренное значение температуры поверхности слитка, ^оС;

S_св площадь участков слитка без слоя окалины и шлака, мм²;

S_темн площадь участков слитка, покрытых слоем окалины и шлака, мм²;

T эмпирический коэффициент, равный 20-120^оС.

При отклонении T_ист от значения, заданного по технологии, в пределах (10-30)% соответственно изменяют расход воды на охлаждение кристаллизатора в пределах (5-25)% от значения, заданного по технологии, в прямой пропорциональной зависимости от величины отклонения значения T_ист от значения, заданного по технологии.

Улучшение качества непрерывнолитых слитков будет происходить вследствие регулирования расхода охлаждающей воды в кристаллизаторе в соответствии с текущими значениями температуры поверхности слитка. При этом на поверхности слитка будут отсутствовать разогретые и переохлажденные локальные участки. В этих условиях в оболочке слитка не будут возникать температурные градиенты и термические напряжения, превосходящие допустимые значения, вследствие чего брак слитков по внутренним и наружным трещинам сократится, устранятся порывы металла вследствие повышения равномерности толщины оболочки слитка по периметру кристаллизатора.

Диапазон изменения эмпирического коэффициента в пределах 20-120^оС объясняется разницей температуры поверхности слитка под слоем окалины и шлака и без этого слоя. При меньших значениях нельзя будет определить истинное значение температуры поверхности слитка. Большие значения устанавливать не имеет смысла, так как большие значения в практике непрерывной разливки не встречаются.

Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от расстояния места измерения температуры поверхности слитка от мениска металла в кристаллизаторе.

Диапазон изменения величины T_ист в пределах (10-30)% от рабочего значения объясняется закономерностями изменения температуры поверхности в зависимости от расходов охлаждающей воды в кристаллизаторе. При меньших значениях изменение расхода охлаждающей воды не будет сказываться на теплоотводе от слитка. Большие значения устанавливать не имеет смысла, так как дальнейшее увеличение расхода воды на охлаждение кристаллизатора не будет сказываться на теплоотводе от слитка.

Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от величины расстояния места измерения температуры поверхности слитка от мениска металла в кристаллизаторе.

Диапазоны изменения расхода воды на охлаждение кристаллизатора в пределах (5-25)% от рабочего значения объясняется закономерностями теплоотвода от слитка в кристаллизаторе и роста толщины оболочки слитка. При меньших значениях не будет происходить выравнивание толщины по периметру слитка и увеличение ее толщины. При больших значениях изменение расхода охлаждающей воды в кристаллизаторе не будет сказываться на теплоотводе от слитка.

Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от рабочего расхода охлаждающей воды в кристаллизаторе.

Способ непрерывной разливки металлов осуществляют следующим образом.

П р и м е р. В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор подают сталь марки 3 сп и вытягивают из него слиток с переменной скоростью. На мениск металла в кристаллизаторе подают шлаковую смесь на основе CaO-SiO₂-Al₂O₃. В зоне вторичного охлаждения слиток поддерживают и направляют при помощи роликов и охлаждают водой с регулируемым расходом, распыливаемой форсунками. В зоне вторичного охлаждения измеряют температуру поверхности слитка с помощью, например, оптических пирометров или тепловых труб. Кристаллизатор охлаждают водой, протекаемой в его рабочих стенках с регулируемым расходом.

С помощью телекамеры ТКМ со щелевой диафрагмой определяют на площади визирования оптического пирометра на поверхности слитка соотношения величины площадей светлых и темных пятен. Это соотношение вычисляется при помощи контролера обработки телевизионных изображений.

В процессе непрерывной разливки на локальном участке измерения температуры поверхности слитка определяют отношение величины площадей светлых и темных пятен и на основе этого определяют истинное значение температуры поверхности слитка по зависимости

T_ист= T_изм+ T(S_св/S_темн), где T_ист истинное значение температуры поверхности слитка, ^оС;

T_изм измеренное значение температуры поверхности слитка с помощью прибора, ^оС;

S_св площадь светлых пятен, мм²;

S_темн площадь темных пятен, мм²;

T эмпирический коэффициент, равный 20-120^оС, и при отклонении T_ист от рабочего значения в пределах (10-30)% соответственно изменяют расход воды на охлаждение кристаллизатора в пределах (5-25)% от рабочего значения в прямой пропорциональной зависимости от величины отклонения значения T_ист от рабочего значения.

Расчет величины T_ист и расхода воды на охлаждение кристаллизатора производится при помощи ЭВМ.

В таблице приведены примеры осуществления способа непрерывной разливки металлов с различными технологическими параметрами. Площадь визирования пирометра на поверхности слитка составляет 200 мм².

В примере 1 вследствие недостаточного увеличения расхода воды на охлаждение кристаллизатора не будет выравниваться толщина оболочки по периметру кристаллизатора, что приведет к прорывам металла под кристаллизатором и браку слитков по внутренним и наружным трещинам.

В примере 5 вследствие увеличенного расхода воды на охлаждение кристаллизатора сверх допустимых значений будет происходить переохлаждение поверхности слитков, что приведет к их браку вследствие возникновения внутренних и наружных трещин.

В примере 6 (прототип) вследствие отсутствия корректировки результатов измерения температуры поверхности слитка и отсутствия корректировки расходов воды на охлаждение кристаллизатора не происходит выравнивания оболочки слитка по периметру кристаллизатора, в слитках возникают внутренние и наружные трещины, происходят прорывы металла под кристаллизатором.

В примерах 2-4 вследствие точного измерения температуры поверхности слитка с ее корректировкой по величине производится изменение расходов воды на охлаждение кристаллизатора в оптимальных пределах. В результате в слитках не возникают внутренние и наружные трещины, выравнивается толщина оболочки слитка по периметру кристаллизатора, устраняются прорывы металла под кристаллизатором.

Применение предлагаемого способа позволяет сократить брак слитков по внутренним и наружным трещинам на 2,6% Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принят способ непрерывной разливки металлов, применяемый на Череповецком металлургическом комбинате.