UA127155C2 - Спосіб безперервного розливання металу - Google Patents

Abstract

Винахід належить до галузі металургії. Спосіб безперервного розливання металу включає подачу розплаву металу з проміжного ковша в кристалізатор через стакан-дозатор і заглибний стакан, електромагнітний вплив на струмінь розплаву металу, що виходить зі стакана-дозатора, в заглибному стакані в зоні між стаканом-дозатором і кристалізатором з утворенням між внутрішньою поверхнею заглибного стакана і поверхнею струменя радіального газового зазору, при цьому струмінь розплаву металу, що виходить зі стакана-дозатора, формують діаметром, рівним 0,70-0,85 внутрішнього діаметра заглибного стакана, електромагнітний вплив на струмінь розплаву металу в заглибному стакані ведуть в зоні, віддаленій від нижнього зрізу стакана-дозатора на 0,16-0,20 висоти стовпа розплаву металу від нижнього зрізу стакана-дозатора до дзеркала розплаву металу в кристалізаторі, висотою, рівною 0,30-0,40 висоти стовпа розплаву металу від нижнього зрізу стакана-дозатора до дзеркала розплаву металу в кристалізаторі, а радіальний газовий зазор утворюють величиною, рівною 0,076-0,152 внутрішнього діаметра заглибного стакана. Винахід підвищує якість металу при збільшенні стійкості заглибного стакана.

Description

Винахід належить до галузі металургії, зокрема стосується безперервного розливання металу.

Відомий спосіб безперервного лиття металевих слябів або інших аналогічних плоских виробів з керуванням конфігурацією потоків розливаного металу в кристалізаторі за допомогою заглибного розливного стакана з бічними вихідними отворами, зверненими до малих бічних сторін кристалізатора, причому конфігурація потоків може природним чином відповідати режиму "одинарної петлі" або режиму "подвійної петлі", або "нестійкому" режиму, при цьому на рівні вихідних отворів заглибного розливного стакана генерують ковзаючі магнітні поля горизонтально назовні в напрямку, що проходить від згаданого розливного стакана до кожної малої бічної сторони, за допомогою індукторів, розташованих навпроти щонайменше однієї великої бокової сторони по одну і по іншу сторони від розливного стакана, причому ковзаючі магнітні поля приводять в дію протягом всієї операції лиття таким чином, щоб встановити постійну конфігурацію, стабілізовану в режимі "подвійної петлі". Крім того, передбачено ковзаючі магнітні поля приводити в дію тільки в тому випадку, якщо конфігурація потоків розливаного металу в кристалізаторі не встановилась природним чином в режим "подвійної петлі" (ВО, Мо 2325245 С2, МПК В220 11/115 (2006.01), опубл. 27.05.2008 р.).

Електромагнітне поле прикладають на рівні бічних вихідних отворів заглибного стакана для зниження інтенсивності струменів металу для зменшення флуктуації і завихрень на рівні меніска. Однак, оскільки відсутній вплив на струмінь металу в заглибному стакані, він піддається механічному руйнуванню за рахунок контакту з потоком металевого розплаву і ерозійного зносу в зоні шлакового поясу, заростанню внутрішньої порожнини в зоні вихідних отворів шлаковими включеннями.

Найбільш близьким аналогом запропонованого винаходу є спосіб безперервного лиття заготовки зі сталі, що включає подачу розплаву металу з проміжного ковша в кристалізатор через стакан-дозатор і заглибний стакан, електромагнітний вплив на струмінь розплаву металу, що виходить зі стакана-дозатора, в заглибному стакані в зоні між стаканом-дозатором і кристалізатором з утворенням між внутрішньою поверхнею заглибного стакана і поверхнею струменя газового зазору, що перевищує висоту шорсткості поверхні матеріалу стінок заглибного стакана. Електромагнітний вплив здійснюють імпульсним магнітним полем

Зо напруженістю від 50 до 2000 кА/м з тривалістю імпульсу від 0,1 до 10 с і ініціюють скін-ефект між стінками заглибного стакана і струменем розплаву металу шляхом збудження в останньому пондеромоторних імпульсних радіальних ударних хвиль, що поширюються в потоці розплаву металу до їх схлопування з подальшою ініціацією відбитих ударних хвиль, що поширюються в зворотному напрямку від центра до стінок заглибного стакана, а також в аксіальному напрямку до кристалізатора і проміжного ковша, потім здійснюють витягання безперервнолитої заготовки з примусовим охолодженням, правлять її з охолодженням на повітрі і поділяють на мірні частини. При цьому пондеромоторні імпульсні радіальні ударні хвилі в потоці розплаву металу ініціюють послідовно щонайменше в двох його радіальних перерізах в протифазі, причому в другому радіальному перерізі ініціюють пондеромоторну імпульсну радіальну ударну хвилю в момент повернення відбитої зворотної ударної хвилі в першому радіальному перерізі в напрямку від центра потоку розплаву металу до стінок заглибного стакана (ВУ, Мо 22226 С1,

МПК В220 11/115 (2006.01), В220 41/50 (2006.01), опубл. 30.10.2018 р).

Відомий спосіб не забезпечує досягнення необхідного технічного результату з наступних причин.

При розливанні металу через заглибний стакан, діаметр струменя, що виходить зі стакана- дозатора, регламентується масовою витратою металу, необхідного для заповнення кристалізатора необхідного геометричного розміру при забезпеченні заданої швидкості розливання, та практично дорівнює діаметру заглибного стакана. Оскільки у відомому способі діаметр струменя розплаву металу, що виходить зі стакана-дозатора, не регламентований залежно від внутрішнього діаметра заглибного стакана, на частині заглибного стакана до електромагнітного впливу відбувається контакт струменя з його внутрішньою поверхнею, що супроводжується гальмуванням і завихренням струменя, знижуючи його щільність і кінетичну енергію, що приводить до наростання металу на внутрішню поверхню заглибного стакана, знижуючи його стійкість. Електромагнітний вплив з утворенням зазору 10-100 мкм не завжди перевищує величину шорсткості внутрішньої поверхні заглибного стакана, ефект від впливу магнітного поля незначний, метал потрапляє на внутрішню поверхню, утворюючи охолоді і мікрозастиглу кірочку, які будуть зриватися наступними порціями металу на поверхню розплаву і затягуватися в кристалізатор, погіршуючи якість металу і знижуючи стійкість заглибного стакана. Крім того, частина застиглих крапель, не встигаючи розплавитися, потрапляє в розплав в кристалізаторі і утворює додаткові неметалеві включення всередині розплаву і на його поверхні, що призводить до нерівномірної кристалізації металу, погіршуючи його якість.

В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу безперервного розливання металу, в якому за рахунок нових технологічних параметрів забезпечується можливість оптимізації процесу формування струменя розплаву металу при проходженні від нижнього зрізу стакана-дозатора до дзеркала розплаву металу в кристалізаторі, утворюючи струмінь з підвищенням його щільності і кінетичної енергії що призводить до запобігання контакту струменя з внутрішньою поверхнею заглибного стакана і попадання на неї бризок розплаву, забезпечуючи підвищення якості металу при збільшенні стійкості заглибного стакана.

Поставлена задача вирішується тим, що в способі безперервного розливання металу, який включає подачу розплаву металу з проміжного ковша в кристалізатор через стакан-дозатор і заглибний стакан, електромагнітний вплив на струмінь розплаву металу, що виходить зі стакана-дозатора, в заглибному стакані в зоні між стаканом-дозатором і кристалізатором з утворенням між внутрішньою поверхнею заглибного стакана і поверхнею струменя радіального газового зазору, згідно з винаходом, струмінь розплаву металу, що виходить зі стакана- дозатора, формують діаметром, рівним 0,70-0,85 внутрішнього діаметра заглибного стакана, електромагнітний вплив на струмінь розплаву металу в заглибному стакані ведуть в зоні, віддаленій від нижнього зрізу стакана-дозатора на 0,16-0,20 висоти стовпа розплаву металу від нижнього зрізу стакана-дозатора до дзеркала розплаву металу в кристалізаторі, висотою, рівною 0,30-0,40 висоти стовпа розплаву металу від нижнього зрізу стакана-дозатора до дзеркала розплаву металу в кристалізаторі, а радіальний газовий зазор утворюють величиною, рівною 0,076-0,152 внутрішнього діаметра заглибного стакана.

Спосіб здійснюють наступним чином:

Розплав металу з проміжного ковша подають в кристалізатор через стакан-дозатор і заглибний стакан. Струмінь розплаву металу, що виходить зі стакана-дозатора, формують діаметром, рівним 0,70-0,85 внутрішнього діаметра заглибного стакана при проходженні ним від нижнього зрізу стакана-дозатора до 0,16-0,20 висоти стовпа розплаву металу від нижнього зрізу стакана-дозатора до дзеркала розплаву металу, запобігаючи контакту струменя розплаву металу з внутрішньою поверхнею заглибного стакана і попадання на неї бризок розплаву,

Зо підвищуючи його стійкість. При проходженні сформованого струменя від нижнього зрізу стакана- дозатора відстані, рівної 0,16-0,20 висоти стовпа розплаву металу від нижнього зрізу стакана- дозатора до дзеркала розплаву металу в кристалізаторі, здійснюють електромагнітний вплив в зоні, висотою, рівною 0,30-0,40 висоти стовпа розплаву металу від нижнього зрізу стакана- дозатора до дзеркала розплаву металу в кристалізаторі. Електромагнітним впливом створюють умови для більш сприятливого віджимання струменя з підвищенням його щільності і кінетичної енергії, тому що не вимагається подолання поверхневого натягу між внутрішньою поверхнею заглибного стакана і розплавом металу. При цьому створюють радіальний газовий зазор величиною, рівною 0,076-0,152 внутрішнього діаметра заглибного стакана.

Електромагнітний вплив з обтисненням струменя в зоні висотою 0,30-0,40 висоти стовпа розплаву металу від нижнього зрізу стакана-дозатора до дзеркала розплаву металу в кристалізаторі призводить до формування струменя з підвищенням його щільності і кінетичної енергії. В результаті в момент попадання струменя в розплав металу в кристалізаторі потрапляння бризок металу на внутрішню поверхню заглибного стакана мінімальне, що забезпечує високу якість металу при підвищенні чистоти внутрішньої поверхні заглибного стакана, збільшуючи його стійкість.

Приклад

Промислові випробування проводили в умовах електросталеплавильного цеху на одноструменевій блюмовій машині безперервного лиття заготовок. Проводили безперервне розливання сталі марки 30 ХГСА для отримання блюмової сортової заготовки квадратного перетину 150х150 мм.

Розливання здійснювали зі сталерозливного ковша ємкістю 18 тонн в проміжний ківш ємкістю 4 тонни, обладнаний стаканом-дозатором, діаметр вихідного отвору якого становив 28, 32 і 34 мм для формування вихідного струменя металу діаметром (струм). Час розливання одного ковша становило 40 хвилин. У днищі проміжного ковша під стаканом-дозатором встановлювали заглибний стакан з внутрішнім діаметром Озст. 46 мм.

Установлення електромагнітного пристрою для забезпечення впливу на струмінь розплаву металу в заглибному стакані здійснювали на відстані (1) від нижнього зрізу стакана-дозатора з урахуванням висоти (Н) стовпа розплаву металу від нижнього зрізу стакана-дозатора до дзеркала розплаву металу в кристалізаторі, яка становила 450 мм. Для формування зони бо електромагнітного впливу висотою (й) магніти розміщували навколо заглибного стакана в кількості чотирьох одиниць і формували індукційну котушку, яка надавала електромагнітний вплив в межах 0,30-0,40 (Н) - висоти стовпа розплаву металу від нижнього зрізу стакана- дозатора до дзеркала розплаву металу в кристалізаторі. Охолоджувана індукційна котушка виготовлена з профільованої міді прямокутного перерізу 21х17 мм, товщина стінки 2 мм, немагнітний зазор між витками не менше З мм. Електричний струм, що живить котушку, - змінний, частота струму 300-1000 Гц, сила струму 400-1500 А, повна електрична потужність становила від 20 до 50 кВт, що дозволяло утворити радіальний газовий зазор величиною (Б) і забезпечити віджимання струменя розплаву металу від внутрішньої стінки заглибного стакана.

Безперервне розливання за способом-найближчим аналогом проводили в кристалізатор з використанням заглибного стакана з внутрішнім діаметром (Озст), рівним 46 мм і стаканом- дозатором з вихідним отвором діаметром 46 мм. Електромагнітний вплив на струмінь розплаву металу в заглибному стакані здійснювали магнітно- мпульсними полями з напруженістю магнітного поля 500 кА/м.

Додатковий результат порівняння також було отримано для вихідного випадку розливання без використання електромагнітного впливу на струмінь розплаву металу в заглибному стакані.

Технологічні параметри безперервного розливання сталі для отримання заготовки за пропонованим і відомих способів, і отримані результати представлені в таблиці: МоМе 1-3 - проведені згідно з пропонованим способом, Мо 4 - за технологією найближчого аналога, Мо 5 - без електромагнітного впливу.

Таблиця

Що

Технологічні параметри Швидкість

Ме п/п а а / заглибного Бал зерна

ММ Оз 1,мм/| Л/Н |Н,мм/| п/Н Б/Оз-ст. стакана,

ММм/ХхВ. 3. | 39 | 085 90 |020/| 1351030 3510076) 03102 | 19 5. | 39 | 085) - | - | - | - 101 - | 050 | г

Після закінчення розливання і розрізання заглибного стакана на рівні 300 мм від його нижнього краю оцінювали швидкість заростання заглибного стакана. Також оцінювали якість мікроструктури поверхні отриманих блюмових заготовок визначенням бала зерна.

Як видно з таблиці, МоМо 1-3, проведені відповідно до параметрів пропонованого способу отримані більш високі результати за якістю металу заготовки та внутрішній поверхні заглибного стакана в порівнянні з Мо 4 і Мо 5, проведені за технологією найближчого аналога і за технологією без електромагнітного впливу.

Таким чином, використання запропонованого винаходу забезпечує підвищення якості

Зо металу при збільшенні стійкості заглибного стакана шляхом запобігання контакту струменя розплаву металу з внутрішньою поверхнею заглибного стакана і попадання на неї бризок розплаву.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

   Спосіб безперервного розливання металу, який включає подачу розплаву металу з проміжного ковша в кристалізатор через стакан-дозатор і заглибний стакан, електромагнітний вплив на струмінь розплаву металу, що виходить зі стакана-дозатора, в заглибному стакані в зоні між стаканом-дозатором і кристалізатором з утворенням між внутрішньою поверхнею заглибного стакана і поверхнею струменя радіального газового зазору, який відрізняється тим, що струмінь розплаву металу, що виходить зі стакана-дозатора, формують діаметром, рівним 0,70- 0,85 внутрішнього діаметра заглибного стакана, електромагнітний вплив на струмінь розплаву металу в заглибному стакані ведуть в зоні, віддаленій від нижнього зрізу стакана-дозатора на 0,16-0,ж20 висоти стовпа розплаву металу від нижнього зрізу стакана-дозатора до дзеркала розплаву металу в кристалізаторі, висотою, рівною 0,30-0,40 висоти стовпа розплаву металу від нижнього зрізу стакана-дозатора до дзеркала розплаву металу в кристалізаторі, а радіальний газовий зазор утворюють величиною, рівною 0,076-0,152 внутрішнього діаметра заглибного стакана.