СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ СТАЛИ
CONTINUOUS STEEL CASTING METHOD

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к непрерывной разливке стали.
В настоящее время для предотвращения прилипания корочки непрерывнолитой заготовки к стенкам кристаллизатора, при разливке стали на сортовой МНЛ3 открытой струей, применяется синусоидальный закон качания кристаллизатора, при котором скорость движения кристаллизатора вниз равна скорости движения кристаллизатора вверх. Это приводит к нестабильной разливке стали на высоких скоростях вследствие высокой частоты качания кристаллизатора (200-220 качаний в минуту), повышенному износу гильз кристаллизаторов, повышенному износу штоков гидроцилиндров механизма качания кристаллизатора.
Известен способ непрерывной разливки стали, включающий подачу расплавленного металла в качающийся кристаллизатор, подачу шлакообразующей смеси на мениск металла, вытягивание из кристаллизатора непрерывнолитой заготовки, качание кристаллизатора по несинусоидальному закону, при котором время движения кристаллизатора вверх больше, чем время движения кристаллизатора вниз за один цикл качания.
Известен способ непрерывной разливки стали, включающий подачу расплавленного металла в качающийся кристаллизатор, подачу на поверхность металла смеси, образующей шлаковый гарнисаж, вытягивание непрерывнолитой заготовки из кристаллизатора и контроль качества поверхности заготовки по дефекту «плена» после прокатки. Качание кристаллизатора осуществляют с чередованием циклов с увеличенной скоростью движения кристаллизатора вверх и/или с увеличенной скоростью движения кристаллизатора вниз в течение времени пребывания элемента поверхности металла в кристаллизаторе. Время движения кристаллизатора с увеличенной скоростью вверх и вниз определяют в прямой зависимости от доли, соответственно, неметаллических включений и раскатанных трещин, участвующих в образовании дефекта «плена» [Патент RU 2422239, МПК B22D 11/051, 2011].
Недостаток этого способа заключается в том, что при его применении на поверхности непрерывной литой заготовки образовываются частные поперечные трещины и неметаллические включения, приводящие к поверхностным дефектам. Также недостатком данного способа является повышенная нагрузка на кристаллизатор и механизм его качения.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ непрерывной разливки стали в котором в качающийся кристаллизатор подают
расплавленный металл, на поверхность которого подают смесь, образующую шлаковый гарнисаж, и вытягивают из кристаллизатора непрерывнолитую заготовку. Качание кристаллизатора осуществляют с чередованием циклов с увеличенной скоростью движения кристаллизатора вверх и/или с увеличенной скоростью движения кристаллизатора вниз в течение времени пребывания элемента поверхности металла в кристаллизаторе. Качание кристаллизатора во время переходного режима осуществляют по синусоидальному закону. Время движения кристаллизатора в переходном режиме равно времени движения кристаллизатора с увеличенной скоростью вверх, а отношение времени движения кристаллизатора в переходном режиме к времени движения кристаллизатора с увеличенной скоростью вниз составляет от 1:2 до 1:4. [Патент RU 2428274, МПК B22D 11/051, 2011].
Недостаток этого способа заключается в том, что при его применении на поверхности непрерывной литой заготовки образовываются частые поперечные трещины и неметаллические включения, приводящие к поверхностным дефектам. Также недостатком данного способа является повышенная нагрузка на кристаллизатор и механизм его качения.
Технический результат изобретения - повышение производительности сортовой МНЛ3, снижение затрат на ремонт кристаллизаторов и механизма их качания (далее - МКК), а также повышение качества поверхности непрерывной литой заготовки.
2
Указанный технический результат достигается тем, что в способе непрерывной разливки стальной заготовки, площадь поперечного сечения которой не превышает 120 см, включающем подачу расплавленного металла в кристаллизатор, качающийся с уменьшенной скоростью движения вверх, вытягивание из кристаллизатора непрерывнолитой заготовки и контроль качества заготовки, согласно изобретению качание кристаллизатора осуществляют с амплитудой 13-18 мм, частотой 70-150 циклов/мин и коэффициентом несинусоидальности 0,55-0,8.
Отношение частоты качания кристаллизатора к скорости разливки стали составляет не более 25, а скорость разливки стали составляет не менее 4,2 м/мин.
Сущность предложенного способа заключается в следующем.
Во время разливки металла кристаллизатор, осуществляет возвратно поступательные движения вверх-вниз для того, чтобы исключить прилипание корочки заготовки к стенкам кристаллизатора. Негативный момент возникает, когда кристаллизатор двигается вверх, а заготовка, силой вытягивания вниз, в этот момент сила трения увеличивается и, если присутствует подвисание (прилипание) заготовки в кристаллизаторе, происходит прорыв металла под кристаллизатором.
Заявленное изобретение основано на триангулярном законе качания кристаллизатора. При движении кристаллизатора вниз со скоростью незначительно превышающей скорость разливки, и при движении вверх со значительно заниженной
скоростью, уменьшается негативное влияния силы трения корочки заготовки и стенки кристаллизатора.
Использование триангулярного закона так же влияет на повышение качества заготовки так как увеличивается расстояние между складками от следов качания и как следствие уменьшается их количество на погонном метре.
Необходимо, чтобы площадь поперечного сечения отливаемой целевой заготовки составляла не более 120 см2 иначе заявленные параметры качания кристаллизатора не будут обеспечивать эффект «залечивания» корочки заготовки, сформированной в кристаллизаторе.
Кристаллизующаяся корочка непрерывнолитой заготовки имеет низкую прочность, особенно в зоне мениска. Она может разрываться при вытягивании заготовки. Это нарушает процесс кристаллизации, вызывает ухудшение внутреннего строения слитка и дефекты на его поверхности. Поэтому для уменьшения влияния разрывов оболочки на качество непрерывнолитой заготовки кристаллизатору придается возвратно-поступательное движение (качание). При этом амплитуда в диапазоне 13-18 мм влияет на частоту качания кристаллизатора (снижает ее), позволяя ей не увеличиваться до критических значений.
Частоту качания кристаллизатора в диапазоне 70-150 циклов/мин выбирают для обеспечения стабильности разливки стали и исключения работы оборудования в критических значениях частоты. При значениях ниже 70 качаний/мин происходит увеличение глубины следов качания на поверхности заготовки. При значениях свыше 150 качаний/мин происходит повышенный износ деталей механизма качания кристаллизатора и искажение параметров качания.
Коэффициент несинусоидальности влияет на замедление движения кристаллизатора вверх и ускорение движения кристаллизатора вниз для снижения силы трения возникающей между корочкой заготовки и гильзой кристаллизатора.
Для предотвращения образования на поверхности непрерывно литых заготовок грубых складок коэффициент несинусоидальности должен соответствовать 0,55-0,8.
Основой при выборе параметров качания по предлагаемому способу является соблюдение диапазона времени опережения кристаллизатора, который должен быть 0,1-0,12. В случае если указанный диапазон времени опережения не будет выполняться, то возможен прорыв корочки стали.
Отношение частоты качания кристаллизатора к скорости разливки стали должно составлять не более 25, увеличение этого параметра приводит к увеличению фактической частоты качания и выходу времени опережения кристаллизатора из диапазона 0,1-0,12, что приводит к образованию грубых складок на поверхности заготовки.
Снижение скорости разливки менее 4,2 м/мин так же приводит к выходу времени опережения кристаллизатора из диапазона 0,1-0,12.
Пример реализации способа.
Предложенный способ был реализован в цехе разливки электро-сталеплавильного производства. Разливку осуществляли на сортовой МНЛЗ с сечением кристаллизатора 106×106 мм. Было проведено 1739 плавок с параметрами разливки, удовлетворяющими заявленным. Анализ результатов экспериментов показал, что при использовании предложенного способа разливки удается повысить следующие показатели:
- увеличить среднечасовую производительность МНЛ3 не менее чем на 2% (для сечения 106×106 мм);
- снизить отсортировку по причине поверхностных дефектов на 10%;
- уменьшить затраты на обслуживание механизмов качания кристаллизаторов на 15%, за счет снижения негативного влияния экстремальных значений частоты;
- уменьшить затраты ремонтного фонда кристаллизаторов на 20% за счет увеличения стойкости гильз кристаллизаторов.
Таким образом, предложенный способ разливки стали позволяет повысить производительности сортовой МНЛ3, снизить затраты на ремонт кристаллизаторов и МКК, а также повысить качество поверхности непрерывной литой заготовки.