СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СТАЛЕЙ РАЗНЫХ МАРОК ПРИ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКЕ
METHOD OF DIFFERENT GRADE STEELS SEPARATION DURING CONTINUOUS CASTING

Изобретение относится к черной металлургии, а конкретно к непрерывной разливке стали на машине непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).
Известен способ (ТИ 101-СТ-ККЦ-10-2003 г. «Разливка стали на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) кислородно-конвертерного цеха»), включающий измерение веса металла в сталеразливочном и промежуточном ковшах, длины слитка, положения мениска металла в кристаллизаторе по длине отлитого слитка с последующий порезкой на мерные длины. При этом разделение плавок производят одновременным окончанием разливки плавки из разливочного и промежуточного ковша, где обозначение границы плавок производят образовавшимся спаем (технологический участок длиной 800 мм - «пояс»), а разделение плавок производят разделительным (переходным) слябом длиной, равной 1,5 м, 2 м до окончания разливки (до «пояса»), 0,8 м - «пояс» и 1,5 м, 2 м после начала разливки (после «пояса» последующей плавки на новый промежуточный ковш).
Недостаток указанного способа заключается в необходимости разливки последующей плавки на новый промежуточный ковш, что не всегда является возможным по техническим причинам.
Известен способ разделения плавок без одновременной замены промежуточного и сталеразливочного ковша (Ю.М.Рныхлов, В.Я.Генкин, Л.И.Тедер. Особенности непрерывной разливки стали методом «плавка на плавку» в конвертерном цехе Ново-липецкого металлургического завода. Непрерывная разливка стали. - М.: Металлургия, 1973 г., с.11-19), где длина разделительного сляба смешанного химического состава рассчитывается по формуле:
L=1+k·m/q·n,
где L - длина разделительного сляба, м;
1 - глубина проникновения металла последующей плавки в формирующийся слиток предыдущей, м;
k - коэффициент циркуляции металла в промежуточном ковше (на практике 2…4);
m - количество остаточного металла в промежуточном ковше, т;
q - погонный вес слитка, т;
n - количество ручьев, шт.
Недостаток способа заключается в том, что коэффициент циркуляции k подбирается с учетом опытных данных для каждого типа смешения и не учитывает содержание элементов в металле предыдущей плавки.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ разливки плавок сталей разных марок, разливаемых в одной серии на двухручьевой МНЛЗ ККЦ ОАО «ММК» (ТИ 101-СТ-ККЦ-10-2003 г. «Разливка стали на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) кислородно-конвертерного цеха»), включающий измерение веса металла в сталеразливочном и промежуточном ковшах, длины слитка, положения мениска металла в кристаллизаторе по длине отлитого слитка с последующий порезкой на мерные длины. При этом разделение плавок производят после опускания уровня металла в промежуточном ковше до минимального остатка (10…15 т), открытия новой плавки и обозначения границы раздела двух плавок на участке мениска металла в момент открытия новой плавки, например - «пояс», выделение разделительного сляба длиной 1…1,5 м до «пояса», 0,8 м - «пояс» и сляба от пяти метров и более после «пояса».
Недостатком указанного способа является то, что длина переходной зоны слитка в зависимости от оставшегося объема металла в промежуточном ковше, химического состава смешанного металла, конструкции промежуточного ковша может значительно различаться.
Цель изобретения - оптимизация процесса разделения плавок различного химического состава, разливаемых в одной серии на слябовых МНЛЗ, и минимизация длины разделительных слябов.
Задача достигается тем, что при разделении сталей разных марок при непрерывной разливке, включающем процесс измерения веса металла в промежуточном ковше, длины слитка и положения мениска металла в кристаллизаторе по длине отлитого слитка с последующей порезкой на мерные длины, согласно изобретению после начала разливки новой плавки производят расчет процентного содержания элементов в металле промежуточного ковша в каждый момент времени по формуле:
1→2
где [Х] - процентное содержание элемента в промежуточном ковше после поступления порции металла из сталеразливочного ковша, %;
- масса элемента в промежуточном ковше, т;
- масса элемента в порции металла из сталеразливочного ковша, т;
- масса элемента в порции металла из промежуточного ковша, т;
- масса металла в промежуточном ковше, т.
разд
При этом в момент, когда химический состав металла по всем элементам в промежуточном ковше будет совпадать с химическим составом металла сталеразливочного ковша, определяют время разделения τ (мин), далее выделяют и отрезают переходной сляб, длину которого определяют по формуле:
разд
L=ν·τ,
где L - длина переходного сляба, м;
ν - скорость вытягивания непрерывно-литой заготовки, м/мин;
разд
τ - время разделения, соответствующее промежутку после начала разливки новой плавки и до полного обновления металла в промежуточном ковше, мин.
1
До начала разливки новой плавки в промежуточном ковше находится металл массой  (т) с процентным содержанием элемента [X] (%) предыдущей плавки, масса которого в промежуточном ковше составит:
где  - масса элемента в промежуточном ковше, т;
1
[X] - процентное содержание элемента в металле промежуточного ковша, %;
- масса металла в промежуточном ковше, т.
1
Из промежуточного ковша в два кристаллизатора продолжает поступать металл в количестве -  (т/мин) и содержанием элемента [X] (%), масса которого в порции металла составит:
где  - количество металла, поступающего из промежуточного ковша в кристаллизатор, т/мин;
2 - количество ручьев МНЛЗ;
3
ρ - плотность металла, т/м;
А - ширина непрерывно-литой заготовки, м;
В - толщина непрерывно-литой заготовки, м;
ν - скорость вытягивания непрерывно-литой заготовки, м/мин;
- масса элемента в порции металла из промежуточного ковша, т;
1
[X] - процентное содержание элемента в металле промежуточного ковша, %.
i
2
После открытия сталеразливочного ковша с новой плавкой по истечении промежутка времени τ (мин) происходит поступление металла в количестве (из условия постоянства массы металла в промежуточном ковше и скорости вытягивания на весь период разделения) -  (т/мин) и содержанием элемента [X] (%), масса которого в порции поступившего металла составит:
где  - масса элемента в порции металла из сталеразливочного ковша, т;
2
[X] - процентное содержание элемента в металле новой плавки, %;
- количество металла, поступающего из сталеразливочного ковша в промежуточный ковш, т/мин.
i
1→2
Из промежуточного ковша после истечения такого же промежутка времени τ (мин) в два кристаллизатора поступает металл с массой  (т) и с промежуточным содержанием элемента [X] (%), процентное содержание которого можно определить из формулы:
1→2
где [Х] - процентное содержание элемента в промежуточном ковше после поступления порции металла из сталеразливочного ковша, %;
- масса элемента в промежуточном ковше, т;
- масса элемента в порции металла из сталеразливочного ковша, т;
- масса элемента в порции металла из промежуточного ковша, т;
- масса металла в промежуточном ковше, т.
Таким образом, мы можем получить процентное содержание элемента в металле, поступающего из промежуточного ковша в кристаллизаторы после каждого измерения через интервал времени i. Как только концентрация элемента достигнет требуемых значений, считаем, что расчет границы переходного количества металла завершен и началась разливка новой плавки.
разд
Определив время полного обновления промежуточного ковша металлом новой плавки τ (мин), расчетная длина переходной зоны L (м) со смешанным химическим составом определяется по формуле:
·
разд
L=ντ,
где L - длина переходного сляба, м;
ν - скорость вытягивания непрерывно-литой заготовки, м/мин;
разд
τ - промежуток времени после начала разливки новой плавки и до полного обновления металла в промежуточном ковше, мин.
В дальнейшем производят выделение переходного сляба на каждом ручье с последующей порезкой на машине газовой резки.
Пример
2
На МНЛЗ в два ручья с сечением кристаллизаторов 0,25×1500 ммпроизводится разливка стали 08пс с содержанием [С] - 0,06%, [Si] - 0,03%, [Mn] - 0,35%, [S] - 0,015%, [P] - 0,015%, [Cr], [Ni], [Cu] не более 0,010%. В серию плавок производился химический посад металла другой марки Ст3пс с содержанием [С] - 0,18%, [Si] - 0,03%, [Mn] - 0,35%, [S] - 0,015%, [P] - 0,015%, [Cr], [Ni], [Cu] не более 0,010%. Таким образом, отличие двух марок состоит в содержании углерода в металле, которое составляет 0,06 и 0,18% соответственно.
В момент окончания разливки одной плавки и открытия другой в промежуточном ковше остаток металла марки 08пс составляет 15 т, скорость разливки 0,6 м/мин, массовая скорость составит 3,51 т/мин.
В момент, когда закончилась разливка предыдущей плавки, до момента начала разливки следующий содержание углерода в металле промежуточного ковша составляет 0,06% или  Из промежуточного ковша в два кристаллизатора продолжает поступать металл, содержание углерода в металле 0,06% или
Через одну минуту после начала разливки новой порции металла в промежуточный ковш поступит:
Концентрация углерода в промежуточном ковше достигнет:
Через 10 минут разливки новой плавки концентрация углерода в промежуточном ковше будет соответствовать 0,17% (Ст3пс по ГОСТ 14637-89 содержание углерода 0,14…0,22%), что является решением нашей задачи.
Длина переходного слитка, отлитого за время достижения заданной концентрации в течение 10 минут, составила:
L=0,6·10=6 м.
Использование предлагаемого способа разделения плавок разных марок сталей при непрерывной разливке стали на двухручьевой МНЛЗ с определением длины переходных слябов позволит снизить отсортировку металла в несоответствующую продукцию по причине химического несоответствия.