Патент на изобретение №2229956

(54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК НА МАШИНАХ КРИВОЛИНЕЙНОГО ТИПА

(57) Реферат:

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к области непрерывного литья заготовок на машинах (МНЛЗ) криволинейного типа. Технический результат – получение необходимого минимального среднего балла осевой рыхлости, улучшение макроструктуры слябов, повышение выхода одного металла, увеличение производительности МНЛЗ. Способ включает подачу низкоуглеродистой стали, содержащей марганец и серу, в кристаллизатор, вытягивание из него заготовки и охлаждение ее по зонам вторичного охлаждения путем подачи воды со стороны большого и малого радиусов машины непрерывного литья. Плотность орошения водой для зон вторичного охлаждения со стороны большого и малого радиусов определяют из соотношения:

где f_БR, f_МR – удельные расходы воды на все зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок со стороны большого и малого радиусов соответственно, м³/м²·ч, I – балл осевой рыхлости в заготовке по ОСТ 14-11-73, балл; R – расстояние от поверхности заготовки со стороны большого радиуса МНЛЗ до границы смыкания тепловых фронтов на поперечном сечении, м; r – расстояние от поверхности заготовки со стороны малого радиуса МНЛЗ до границы смыкания тепловых фронтов на поперечном сечении, м; (R-r) – смещение теплового фронта относительно геометрического центра поперечного сечения заготовки, м; [Mn], [S], [C] – процентное содержание марганца, серы, углерода в стали, %; V – скорость вытягивания заготовки из кристаллизатора, м/мин.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к области непрерывного литья заготовок на машинах криволинейного типа.

Известен способ непрерывной разливки стали, включающий заливку металла в кристаллизатор и вытягивание из него слитка с периодически изменяемой скоростью, причем увеличение скорости вытягивания осуществляют в течение 20-60 с до величины 1,2-1,6 рабочей скорости, а снижение ее до рабочей скорости осуществляют скачкообразно, после чего цикл повторяют (с.м. а.с. СССР №1250384, МПК⁷ В 22 D 11/00).

Недостатком известного способа является неравномерное охлаждение поверхности слитка, что приводит к возрастанию термических напряжений в поверхностных слоях заготовки и интенсификации образования поверхностных дефектов, снижению выхода годного.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является способ непрерывного литья заготовок из низкоуглеродистой стали на машинах криволинейного типа, включающий подачу низкоуглеродистой стали, содержащей алюминий, марганец и серу, в кристаллизатор, вытягивание из него заготовки и охлаждение ее по зонам вторичного охлаждения путем подачи воды со стороны большого и малого радиусов машины непрерывного литья с расходом воды для зон вторичного охлаждения со стороны большого и малого радиусов, определяемых из следующих выражений:

F₁=6.38V+1.29I-7.65[C]-0.91[Mn]-122.55[S]+21.1[Al]+5.09

F₂=18.77V+0.71I-21.89[C]+4.17[Mn]-146.99[S]-14.95[Al]-3.08

(см. описание к патенту РФ №2198058, МПК⁷ В 22 D 11/043, опубл. 10.02.03, бюл. №4)

Известный способ не обеспечивает получения требуемого технического результата по следующим причинам. Найденный в известном способе технологический прием по охлаждению водой в зоне вторичного охлаждения машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) направлен для получения только необходимого среднего балла осевой химической неоднородности и не определено влияние предлагаемых расходов воды на другие виды дефектов непрерывнолитых заготовок. Это приводит к снижению выхода годного, снижению производительности МНЛЗ.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа непрерывного литья заготовок на машинах криволинейного типа, в котором за счет выбора расходов воды для зон вторичного охлаждения и получения требуемой плотности орошения водяным потоком обеспечивается повышение объема отливаемых непрерывнолитых заготовок с минимально возможным средним баллом осевой рыхлости, повышение скорости вытягивания, увеличение производительности МНЛЗ.

Поставленная задача решается тем, что в способе непрерывного литья заготовок из низкоуглеродистой стали на машинах криволинейного типа, включающем подачу низкоуглеродистой стали, содержащей марганец и серу, в кристаллизатор, вытягивание из него заготовки и охлаждение ее по зонам вторичного охлаждения путем подачи воды со стороны большого и малого радиусов машины непрерывного литья, в котором плотность орошения водой для зон вторичного охлаждения со стороны большого и малого радиусов определяют из соотношения

где f_БR, f_MR – удельные расходы воды на все зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок,

I – балл осевой рыхлости в заготовке по ОСТ 14-11-73, балл;

R – расстояние от поверхности заготовки со стороны большого радиуса МНЛЗ до границы смыкания тепловых фронтов на поперечном сечении, м;

r – расстояние от поверхности заготовки со стороны малого радиуса МНЛЗ до границы смыкания тепловых фронтов на поперечном сечении,м, R-r – смещение теплового фронта относительно геометрического центра поперечного сечения заготовки, м;

[Мn], [S], [С] – процентное содержание марганца, серы углерода в стали, %;

V – скорость вытягивания заготовки, м/мин.

Сущность заявляемого технического решения заключается в подаче низкоуглеродистой стали, содержащей марганец и серу, в кристаллизатор, вытягивание из него заготовки и охлаждение ее по зонам вторичного охлаждения путем подачи воды со стороны большого и малого радиусов в заданном отношении в зависимости от требуемого балла осевой рыхлости, скорости вытягивания и химического состава, что обеспечивает увеличение объема выхода годного, производительность МНЛЗ.

Выбор оптимальной плотности орошения во время прохождения металла по зонам вторичного охлаждения позволяет получать требуемый балл осевой рыхлости.

Степень развития осевой рыхлости зависит от содержания серы. Так, при содержании серы менее 0,010% балл не превышает 1,5, а при содержании 0,025% и более балл осевой рыхлости превышает 2. Повышенное содержание марганца приводит к выделению сульфидной фазы на ранних стадиях кристаллизации. Это позволяет получить более равномерное распределение серы по толщине слитка и тем самым подавить эффект сегрегации серы в его центре.

Регламентация скорости разливки необходима по причине повышения осевой рыхлости при увеличении скорости вытягивания с 0.6 до 1.2 м/мин.

Смещение теплового фронта от геометрического центра слитка является показателем равномерности охлаждения слитка с разных радиусов МНЛЗ. Совпадение центров показывает выбор правильного отношения между расходами воды по поверхности заготовки.

Таким образом, для уменьшения осевой рыхлости необходимо иметь максимальное отношение марганца к сере, снижать до возможного предела скорость разливки.

Данный способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Сталь марки 08Ю по ГОСТ 9045 с содержанием углерода 0,05%, серы 0,015% и марганца 0,3% разливается в заготовки сечением 2501370 мм² и вытягивается из кристаллизатора со скоростью Необходимо определить плотность орошения водой на зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок со стороны большого и малого радиусов, при которых осевая рыхлость в непрерывно литой заготовке не превышала бы 0,5 балла по шкалам ОСТ 14-11-73 и располагалась бы по геометрическому центру заготовки.

Согласно формуле плотность орошения на охлаждение заготовки составит:

После разливки стали в заготовки указанным способом был получен заданный средний балл осевой рыхлости.

Пример 2. Сталь марки Ст3сп по ГОСТ 380 с содержанием углерода 0,16%, серы 0,02% и марганца 0,55% разливается в заготовки сечением 2501370 мм² и вытягивается из кристаллизатора со скоростью Необходимо определить плотность орошения водой на зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок со стороны большого и малого радиусов, при которых осевая рыхлость в непрерывно литой заготовке не превышала бы 0,5 балла по шкалам ОСТ 14-11-73 и располагалась бы по геометрическому центру заготовки.

Согласно формуле плотность орошения водой на охлаждение заготовки составит:

После разливки стали в заготовки указанным способом был получен заданный средний балл осевой рыхлости.

При ведении непрерывной разливки стали указанным способом, достигается необходимый минимальный средний балл осевой рыхлости, улучшается макроструктура сляба, повышается выход годного металла, увеличивается производительность МНЛЗ.

Формула изобретения

Способ непрерывного литья заготовок из низкоуглеродистой стали на машинах криволинейного типа, включающий подачу низкоуглеродистой стали, содержащей марганец и серу, в кристаллизатор, вытягивание из него заготовки и охлаждение ее по зонам вторичного охлаждения путем подачи воды со стороны большого и малого радиусов машины непрерывного литья, отличающийся тем, что плотность орошения водой для зон вторичного охлаждения со стороны большого и малого радиуса, определяют из соотношения

где f_БR, f_MR – удельные расходы воды на все зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок,

I – балл осевой рыхлости в заготовке по ОСТ 14-11-73, балл;

R – расстояние от поверхности заготовки со стороны большого радиуса машины непрерывного литья заготовок до границы смыкания тепловых фронтов на поперечном сечении, м;

r – расстояние от поверхности заготовки со стороны малого радиуса машины непрерывного литья заготовок до границы смыкания тепловых фронтов на поперечном сечении, м;

(R-r) – смещение теплового фронта относительно геометрического центра поперечного сечения заготовки, м;

[Mn], [S], [C] – процентное содержание марганца, серы, углерода в стали, %;

V – скорость вытягивания заготовки из кристаллизатора, м/мин.