Патент на изобретение №2184009

(54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ СТАЛИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области металлургии, в частности к непрерывной разливке стали. Сущность способа состоит в том, что в процессе разливки определяют положение конца жидкой фазы и температурный градиент по толщине корочки в месте измерения температуры поверхности заготовки по формуле где T – температурный градиент, ^oС, Т_к – температура кристаллизации стали, ^oС, Т_п – температура поверхности заготовки на выходе из зоны вторичного охлаждения, ^oС, l – расстояние от мениска металла до места измерения температуры, м, V – рабочая скорость вытягивания заготовки, м/мин, К – коэффициент затвердевания заготовки, равный 2,5-2,8 см/мин^1/2, – толщина затвердевшей корочки в месте установки пирометра, см. Кроме того, при положении конца жидкой фазы в точке измерения температуры поверхности заготовки температурный градиент определяют по формуле T/ = 2(T_к-T_п)/h, где h – толщина непрерывно-литой заготовки, см; – толщина затвердевшей корочки заготовки в месте установки пирометра, см. Желаемый технический результат – получение необходимой структуры слитка для конкретных марок стали, в частности для листовой стали, толщиной до 100 мм, которая в условиях малых обжатий обеспечивает требуемые свойства металла в направлении, перпендикулярном поверхности листа, а также обеспечение возможности получения толстого листа для корпусов судов, подвергающихся различным степеням нагрузки. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к непрерывной разливке стали.

Известен способ непрерывной разливки стали, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него заготовки с переменной скоростью охлаждения заготовки в зоне вторичного охлаждения путем подачи охладителя по зонам вдоль технологической оси машины и измерение температуры ее поверхности на выходе из зоны вторичного охлаждения (см. авт.св. СССР 865497, МКИ В 22 D 11/00, 1981 г. – прототип).

Однако предложенный способ не позволяет получить слиток с заданной макроструктурой, с развитой осевой зоной в виде равноосных кристаллов, обеспечивающих получение требуемых свойств при прокатке полученной заготовки, в том числе из конкретных марок стали.

Задачей изобретения является получение слитка с заданной макроструктурой, с развитой осевой зоной в виде равноосных кристаллов, обеспечивающих получение требуемых свойств при прокатке непрерывно-литой заготовки, в том числе на толстый лист из конкретных марок стали.

Желаемым техническим результатом является получение необходимой структуры слитка для конкретных марок стали, в частности для листовой стали, толщиной 100 мм, которая в условиях малых обжатий обеспечивает требуемые свойства металла в направлении, перпендикулярном поверхности листа, а также возможности получения толстого листа для корпусов судов, подвергаемых различным степеням нагрузки.

Сущность изобретения состоит в том, что способ непрерывной разливки стали включает подачу металла в промежуточный ковш и далее в кристаллизатор, измерение температуры металла в промежуточном ковше, вытягивание заготовки с переменной скоростью, вторичное охлаждение заготовки подачей охладителя по зонам вдоль технологической оси, измерение пирометром температуры поверхности заготовки на выходе из зоны вторичною охлаждения.

При этом в процессе разливки определяется положение конца жидкой фазы и температурный градиент по толщине корочки в месте измерения температуры поверхности заготовки, который определяют по формуле

где T – температурный градиент по толщине корочки в месте измерения температуры поверхности заготовки, ^oС;
Т_к – температура кристаллизации стали ^oС;
Т_n – температура поверхности заготовки на выходе из зоны вторичного охлаждения ^oС;
l – расстояние от мениска металла до места измерения температуры, м;
V – рабочая скорость вытягивания заготовки, м/мин;
k – коэффициент затвердевания заготовки, равный 2,5-2,8 см/мин^1/2;
– толщина затвердевшей корочки в месте установки пирометра, см, и поддерживают его в минимальных пределах, при этом верхний предел значения температурного градиента соответствует низкоуглеродистым маркам стали, а нижний предел – углеродистым и/или высокоуглеродистым маркам стали.

При положении конца жидкой фазы в точке измерения температуры поверхности заготовки температурный градиент определяют по формуле
T/ = 2(T_к-T_n)/h,
где T – температурный градиент по толщине корочки в месте измерения температуры поверхности заготовки, ^oС;
Т_к – температура кристаллизации стали, ^oС;
Т_n – температура поверхности заготовки на выходе из зоны вторичного охлаждения, ^oС;
– толщина затвердевшей корочки в месте установки пирометра, см;
h – толщина непрерывно-литой заготовки, м.

Таким образом, предложенный способ позволит получить необходимую структуру слитка для конкретных марок стали, в частности листовой до 100 мм, которая в условиях малых обжатий обеспечивает требуемые свойства металла.

Раньше при непрерывной разливке для получения листа структура металла не принималась во внимание, а охлаждение металла рассчитывалось без учета структуры металла, при этом получалась дендритная структура. В данном случае критерием кристаллизации является не коэффициент затвердевания, а температурный градиент, при поддержании которого в требуемых пределах совместно со вторичным охлаждением и скоростью вытягивания обеспечивается необходимая структура металла.

В случае окончания жидкой фазы в точке измерения температуры поверхности заготовки температурный градиент определяется по формуле
T/ = (T_к-T_n)/(h/2),
где – толщина затвердевшей корочки в месте установки пирометра, см;
h – толщина непрерывно-литой заготовки, м;
Температурный градиент для различных марок стали необходимо поддерживать в определенных пределах, зависящих от температуры поверхности слитка, изменяющейся в пределах 900 – 1100^oС, в зависимости от скорости вытягивания (V= 0,5-0,7 м/мин) и марки стали.

Таким образом, минимальный градиент обеспечивает получение макроструктуры слитка, в том числе при производстве толстого листа толщиной до 100 мм. В этом случае при малых степенях обжатия получают требуемые свойства металла в перпендикулярном направлении к поверхности, что необходимо для листовой стали, из которой изготавливают корпуса судов.

Протяженность жидкой фазы L можно рассчитать по формуле, что не исключает и другие варианты расчета
L = _п.з.V,
где _п.з. – время полного затвердевания непрерывно-литой заготовки, мин;
V – скорость вытягивания заготовки, м/мин.

Примеры выполнения способа.

1. Разливку стали марки Ст.10 производят на слябовой МНЛЗ со скоростью вытягивания непрерывно-литой заготовки 0,7 м/мин. Сечение получаемой заготовки 2001100 мм. Вторичное охлаждение осуществляют водовоздушной смесью, подаваемой в зазор между роликами. Температуру поверхности заготовки измеряют на выходе из зоны вторичного охлаждения перед входом заготовки в тянущуюся клеть с помощью пирометра, установленного на расстоянии 9,8 м от мениска металла. Температура поверхности заготовки составляет 1050^oС.

В этом случае длина жидкой фазы составит:
L = _п.з.V = 17,00,7 = 11,9 м (т.е. больше 9,8),
где 17,0 – время полного затвердевания непрерывнолитой заготовки, толщиной 200 мм из Ст.10, т.е. больше 9,8.

В этом случае температурный градиент по толщине корочки в месте измерения температуры поверхности заготовки можно рассчитать по формуле
подставляя исходные данные, получим

Поддерживая это значение температурного градиента по толщине корочки, мы обеспечиваем получение заданной макроструктуры заготовки с равноосными кристаллами в осевой зоне.

2. Разливают сталь 65Г на слябовой МНЛЗ сечением заготовки 2001100 мм со скоростью вытягивания 0,6 м/мин. Охлаждение осуществляют водовоздушной смесью. Температура поверхности заготовки 1000^oС. Длина жидкой фазы составит
L = _п.з.V = 19,00,6 = 11,4 м, т.е. больше 9,8 м.

Температурный градиент по толщине корочки составит

Поддерживая это значение градиента температуры по толщине корки в процессе разливки, мы получим заданную структуру заготовки.

3. Частный случай. Разливают сталь марки Ст.10 на слябовой МНЛЗ с сечением заготовки 2001000 мм со скоростью 0,55 м/мин. Вторичное охлаждение осуществляется водовоздушной смесью. Температура поверхности заготовки в месте установки пирометра на выходе из зоны вторичного охлаждения составляет 950^oС. Длина жидкой фазы в этом случае составит
L = _п.з.V = 17,00,55 = 9,35 м (т.е. меньше 9,8), где 17,0 – время полного затвердевания непрерывно-литой заготовки, толщиной 200 мм из Ст.10, а температурный градиент определяем по формуле
(Т_к-T_n)/(h/2)=(1520-950)/10=570/10=57.

Из вышесказанного следует, что в этом случае корочка полностью затвердевает. Тогда последний расчет и является частным случаем.

Поддержание температурного градиента обеспечивает получение заданной макроструктуры слитка, а именно получение равноосных кристаллов, что необходимо для требуемых физических свойств металла.

Таким образом, предложенный способ позволит получить необходимую структуру слитка для конкретных марок стали, в частности для листовой стали толщиной до 100 мм, которая в условиях малых обжатий обеспечивает требуемые свойства металла в перпендикулярном поверхности листа направлении.

С использованием предложенного способа предоставляется возможность получения толстого листа для корпусов судов, подвергающихся различным степеням нагрузки.

Формула изобретения

1. Способ непрерывной разливки стали, включающий подачу металла в промежуточный ковш и далее в кристаллизатор, измерение температуры металла в промежуточном ковше, вытягивание заготовки с переменной скоростью, вторичное охлаждение заготовки путем подачи охладителя по зонам вдоль технологической оси, измерение пирометром температуры поверхности заготовки на выходе из зоны вторичного охлаждения, отличающийся тем, что в процессе разливки определяют положение конца жидкой фазы и температурный градиент по толщине корочки в месте измерения температуры поверхности заготовки, который определяют по следующей формуле

где T – температурный градиент по толщине корочки в месте измерения температуры поверхности заготовки, ^oС;
Т_k – температура кристаллизации стали, ^oС;
Т_п – температура поверхности заготовки на выходе из зоны вторичного охлаждения, ^oС;
l – расстояние от мениска металла до места измерения температуры, м;
V – рабочая скорость вытягивания заготовки, м/мин;
k – коэффициент затвердевания, равный 2,5-2,8 см/мин^1/2;
– толщина затвердевшей корочки в месте установки пирометра, см,
и поддерживают его в минимальных пределах, при этом верхний предел значения температурного градиента соответствует низкоуглеродистым маркам стали, а его нижний предел – углеродистым и/или высокоуглеродистым.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при положении конца жидкой фазы в точке измерения температуры поверхности заготовки температурный градиент по толщине корочки определяют по следующей формуле

где Т_к – температура кристаллизации стали, ^oС;
Т_п – температура поверхности заготовки на выходе из зоны вторичного охлаждения, ^oС;
– толщина затвердевшей корочки на месте установки пирометра, см;
h – толщина непрерывно-литой заготовки, м.