способ горизонтального непрерывного литья заготовок

Формула изобретения

1. Способ горизонтального непрерывного литья заготовок, включающий подачу жидкого металла из металлоприемника в кристаллизатор, измерение температуры металла в металлоприемнике, формирование заготовки в кристаллизаторе и ее вытягивание из него с изменением рабочей скорости в зависимости от температуры металла в металлоприемнике, отличающийся тем, что измерение температуры металла в металлоприемнике осуществляют у противоположной кристаллизатору стенки и на входе металла в кристаллизатор, определяют разность между указанными температурами, и при превышении данной величиной 10^oС рабочую скорость вытягивания заготовки уменьшают на 0,1 мин на каждые 10^oС.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измерение температуры на входе металла в кристаллизатор осуществляют после заполнения металлом металлоприемника при изменении температуры металла в нем на каждые 10^oС.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измерение температуры на входе металла в кристаллизатор осуществляют после подачи очередной порции металла в металлоприемник.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, в частности к горизонтальному непрерывному литью металлов и сплавов.

Известен способ непрерывной разливки металлов,в соответствии с которым в кристаллизатор заливают металл и вытягивают из него с периодически изменяемой скоростью заготовку, увеличение скорости осуществляют до величины 1,2 1,6 рабочей в течение 20 60 с, а снижение скорости до рабочей осуществляют скачкообразно, после чего цикл повторяют [1]

К недостатку данного способа можно отнести то, что увеличение скорости литья до величины 1,2 1,6 рабочей в течение 20 60 с, осуществляют без взаимосвязи с изменением температуры разливаемого металла. Это может привести к прорыву металла за кристаллизатором, так при средней рабочей скорости литья 1,5 м/мин и активной длине кристаллизатора 600 800 мм часть заготовки, отлитой с повышенной скоростью, будет уже находиться за кристаллизатором.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ непрерывного литья заготовок, включающий подачу жидкого металла из металлоприемника в кристаллизатор, измерение температуры металла в металлоприемнике, формирование заготовки в кристаллизаторе и ее вытягивание из кристаллизатора с изменением рабочей скорости в зависимости от температуры металла в металлоприемнике [2]

Однако при вытягивании заготовки со скоростью, соответствующей данным непрерывного замера температуры стационарной термопарой, установленной в задней стенке металлоприемника, не обеспечивается стабильность процесса литья.

B начале процесса литья, когда футеровка металлоприемника еще недостаточно прогрета и аккумулирует тепло жидкого металла, масса металла, прилежащего к задней стенке металлоприемника и стационарной термопаре, имеет более низкую температуру, чем температура масс металла, поступающих из металлоприемника в кристаллизатор. Такой же эффект наблюдается в конце процесса литья, когда в результате снижения объема металла в металлоприемнике, а следовательно, его теплосодержания и более высоких теплопотерь через футеровку, стационарная термопара фиксирует более низкую температуру, чем температура металла, поступающего в кристаллизатор. Кроме того, в процессе литья более горячий металл из основного ковша периодически большими порциями подливают в металлоприемник, при этом некоторое время до выравнивания температур по всему объему металлоприемника температура масс металла, поступающих в кристаллизатор, выше по сравнению с температурой масс металла, прилежащих к стационарной термопаре.

Изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в повышении стабильности процесса непрерывного литья.

Поставленная задача решается тем, что в способе горизонтального непрерывного литья металлов, включающем подачу жидкого металла из металлоприемника в кристаллизатор, измерение температуры металла в металлоприемнике, формирование заготовки в кристаллизаторе и ее вытягивание из него с изменением рабочей скорости. Причем измерение температуры металла в металлоприемнике осуществляют у противоположной кристаллизатору стенки и на входе металла в кристаллизатор, определяют разность между указанными температурами и в случае превышения данной величины 10^oС рабочую скорость вытягивания заготовки уменьшают на 0,1 м/мин на каждые 10^oС. Измерение температуры на входе металла в кристаллизатор осуществляют после заполнения металлом металлоприемника при изменении температуры металла в нем на каждые 10^oС, а также после подачи очередной порции металла в металлоприемник.

Разливка металла на горизонтальной МНЛЗ по заявляемому способу обеспечивает повышение стабильности процесса литья на протяжении всего периода разливки за счет исключения прорывов металла за кристаллизатором, также затвердевания металла в каналах металлопроводов путем своевременного дополнительного измерения температуры металла, выходящего из металлоприемника в кристаллизатор, и коррекции скорости литья на оптимальную величину по данным этих замеров.

Измерение температуры металла в зоне, расположенной на уровне подачи металла в кристаллизатор на выходе металла из металлоприемника, позволяет скорректировать рабочую скорость литья в тех случаях, когда температура металла, выходящего из металлоприемника, не соответствует температуре металла, непрерывно измеряемой стационарной термопарой в начале и конце процесса литья, при периодических подливах металла в металлоприемник из основного ковша (а также иногда по каким-либо другим причинам изменение гидродинамики процесса литья, увеличение температуры поверхности заготовки за кристаллизатором выше 1250^oС, аварийное прекращение вытягивания заготовки на одном из ручьев МНЛЗ и др.). Если без дополнительного измерения температуры вытягивание заготовки производить с повышенной скоростью, соответствующей заниженным показателям стационарной термопары, то произойдет нарушение стабильности в) самом начале процесса литья из-за прорыва металла за кристаллизатором.

Уменьшение скорости литья на 0,1 м/мин при превышении на каждые 10^oС показаний контрольного дополнительного замера температуры над показаниями непрерывного замера позволяет выдержать оптимальный температурно-скоростной режим процесса литья, что исключает нарушение стабильности из-за затвердевания металла в канале металлопровода или прорыва металла за кристаллизатором.

В начале и конце процесса, а также во время каждого подлива металла большими порциями из основного ковша в металлоприемник происходит более интенсивное изменение показаний стационарной термопары, чем при установившемся процессе литья. Поэтому дополнительное измерение температуры металла в металлоприемнике после его изменения на каждые 10^oС по показаниям стационарной термопар и после очередного подлива металла большими порциями обеспечивает своевременную коррекцию скорости литья. Это также исключает прорывы металла и прекращение по этой причине процесса литья.

Для осуществления дополнительного периодического измерения температуры металла в зоне, расположенной на уровне подачи металла в кристаллизатор на выходе металла из металлоприемника, используют термопару погружения. Разность между показаниями стационарной термопары и термопары погружения, а также рабочую скорость литья определяют по показаниям соответствующих приборов. Коррекцию скорости литья осуществляет оператор с помощью специального устройства ручного регулирования скорости.

Выбор граничных параметров обусловлен температурно-скоростной зависимостью, определенной экспериментальным путем. Если разность между температурами не превышает 10^oС,то коррекция скорости не требуется, поскольку такая разница не может привести к нарушению стабильности процесса литья, который ведется с некоторым запасом по скорости. Уменьшение скорости на 0,1 м/мин на каждые 10^oС разности между показаниями термопары погружения и стационарной термопара) выбрано в соответствии с практически прямолинейным и обратно пропорциональным характером температурно-скоростной зависимости процесса непрерывного литья. Если при разности температур 10^oС снизить скорость литья более, чем на 0,1 м/мин, то произойдет нарушение стабильности литья из-за затвердевания металла в канале металлопровода. Снижение при этом скорости на меньшую величину также приведет к нарушению стабильности литья в результате прорыва металла. Производить дополнительный замер температуры при изменении показаний стационарной температуры менее.чем на 10^oС нецелесообразно, т.к. это свидетельствует о стабильном процессе литья, которые не требует корректировки скорости. Если производить дополнительные замеры при измерении показаний стационарной термопары более, чем на 10^oС, то это приведет к несвоевременной коррекции скорости и нарушению стабильности из-за проныра металла. Дополнительное измерение температуры после подлива металла большими порциями из основного ковша в металлоприемник исключает прорывы металла за кристаллизатором вследствие поступления более горячего металла в кристаллизатор, что фиксируется стационарной термопарой только через определений промежуток времени.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено в общем виде устройство для осуществления способа.

Способ может быть реализован с помощью устройства, содержащего основной ковш 1, из которого жидкий металл 2 поступает в металлоприемник 5, соединенный с кристаллизатором 4 посредством огнеупорного металлопровода 5. Температура металла непрерывно контролируется стационарной термопарой 6, установленной в стенке металлоприемника 3. В кристаллизаторе 4 из жидкого металла 2 формируется заготовка 7, которую вытягивают с рабочей скоростью Vp с помощью тянущего устройства 8.

Температуру металла дополнительно периодически измеряют термопарой погружения 9.

По заявленному способу в процессе горизонтального непрерывного литья металлов целесообразно после наполнения металлоприемника 5 жидким металлом 2 из основного ковша 1 начать вытягивание заготовки 7 с начальной скоростью Vн составляющей 0,5 0,7 от рабочей Vр до выхода заготовки 7 из кристаллизатора 4. Затем оценить температуру металла по показаниям стационарной термопары 6, определить по диаграмме температурно-скоростного режима оптимальную расчетную скорость Vpасч для отливки заготовок данного сечения и данной марки стали, произвести термопарой погружения 9 контрольный замер температуры металла в зоне, расположенной на уровне подачи металла в кристаллизатор 4 на выходе металла из металлоприемника 5. Если разность между показаниями термопар 9 и 6 превышает 10^oС, то рабочую скорость литья Vp уменьшают по отношению к расчетной Vрасч на 0,1 м/мин на каждые 10^oС указанной разности, на этой скорости производят разливку металла до изменения показаний стационарной термопары 6 на 10^oС, после чего производят еще один дополнительный замер температуры термопарой погружения 9, опять оценивают разность температурив соответствии с полученной разностью производят (если она превышает 10^oС) или не производят (если она не превышает 10^oС) коррекцию рабочей скорости литья в соответствии с формулой изобретения, и т.д. до конца процесса. Если при первом дополнительном измерении температуры разность между показаниями термопар 9 и 6 не превышает 10^oС,то рабочую скорость литья Vр устанавливают равной расчетной и на этой скорости продолжают разливку до изменения показаний стационарной термопары 6 на 10^oС, после чего производят еще один дополнительный замер температуры металла термопарой погружения 9, опять оценивают разность температур и в соответствии с полученной разностью производят (или не производят) коррекцию рабочей скорости литья, и т.д. до конца процесса.

Так, например, при отливке заготовок сечением 145 x145 мм из стали 35ГС на 4-х ручьевой горизонтальной МНЛЗ Карметкомбината температура металла в основном ковше составляла 1610^oС. В начале процесса литья после наполнения металлоприемника жидким металлом начинают вытягивание со скоростью 0,8 м/мин до выхода заготовки из кристаллизaтopa. B этот период температура металла в зоне, прилежащей к задней стенке металлоприемника, по показаниям стационарной термопары составила 1516^oС. Ей соответствует оптимальная расчетная скорость литья 1,45 м/мин.Температура металла, замеренная в этот момент термопарой погружения в зоне, расположенной на уровне подачи металла в кристаллизатор на выходе металла из металлоприемника, составила 1516^oС. Ей соответствует оптимальная скорость литья 1,15 м/мин. Разница температур составляет 29^oС. Рабочую скорость литья уменьшили на 0,3 м/мин. по сравнению с расчетной, производили плавный набор скорости вытягивания от начальной 0,8 до рабочей 1,15 м/мин, и на этой скорости производили отливку заготовок до изменения показаний стационарной термопары на 10^oС с 1516 до 1526^oС. Этой температуре соответствует расчетная скорость литья 1,35 м/мин.

После этого произвели еще один дополнительный замер термопарой погружения температура металла составила 1530^oС (ей соответствует оптимальная скорость 1,3 м/мин). Разница температур составляет менее 10^oС, что свидетельствует о выравнивании температур по сечению металлоприемника и об окончании начального периода процесса литья. Поэтому установили рабочую скорость литья 1,35 м/мин, и на этой скорости продолжали разливку. До подлива металла из основного ковша в металлоприемник показания стационарной термопары практически находились на одном уровне 1526 1525^oС, поэтому скорость литья также была на одном уровне 1,35 м/мин. После подлива металла большой порцией произвели дополнительное измерение термопарой погружения температура металла составила 1540^oС (ей соответствует оптимальная скорость литья 1,2 м/мин). В этот момент температура металла у задней стенки металлоприемника по показаниям стационарной термопары составила 1528^oС (Vрасч 1,3 м/мин). Разница температур составляет 12^oС. Рабочую скорость литья уменьшили до 1,2 м/мин (на 0,1 м/мин по отношению к расчетной) и на этой скорости производили разливку металла до изменения показаний стационарной термопары на 10^oС с 1528 до 1518^oС. Этой температуре соответствует расчетная скорость литья 1,4 м/мин. После этого произвели дополнительный замер термопарой погружения температура металла составила 1520^oС, разница температур составляет менее 10^oС, поэтому установили рабочую скорость литья 1,4 м/мин и на этой скорости продолжали разливку, и так далее до конца процесса (см.таблицу).

Как показали данные опытной проверки в результате использования заявляемого способа обеспечивается повышение стабильности литья - разливаемость металла (количество разлитого металла от поданного на МНЛЗ) увеличилось с 88,4 до 96,6 за счет сокращения количества прорывов металла за кристаллизатором на 5,8%

Заявляемый способ горизонтального непрерывного литья заготовок представляет значительный интерес, так как, обеспечивая высокую стабильность процесса, позволяет увеличить производительность МНЛЗ и выход годного металла, что обеспечивает повышение технико-экономических показателей производства.