СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВКИ С МАЛЫМ ПОПЕРЕЧНЫМ СЕЧЕНИЕМ
METHOD OF CONTINUOUS CASTING OF SMALL-CROSS SECTION BILLETS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение относится к способу непрерывного литья заготовки с малым поперечным сечением, в котором снижение силы трения между кристаллизатором и заготовкой предотвращает возникновение застревания и делает возможным проведение непрерывного литья стали в стабильном режиме.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] В уровне техники в качестве технологий для улучшения смазывания в кристаллизаторе при непрерывном литье предусмотрены разнообразные устройства, относящиеся к условиям качания кристаллизатора. Например, в публикации Японской патентной заявки S61-20653 и публикации Японской патентной заявки S60-87955 раскрыт способ качания кристаллизатора с использованием несинусоидальной волны колебания, в котором скорость смещения кристаллизатора вверх является меньшей, чем скорость смещения вниз, а в публикации Японской патентной заявки НО 6-15425 раскрыт способ качания, в котором частоту или амплитуду качания кристаллизатора регулируют так, что для каждого сорта стали можно поддерживать надлежащее время отрицательного скольжения (т.е. время, в течение которого заготовка движется вверх или с отставанием по отношению к кристаллизатору). Далее, публикация Японской патентной заявки Н08-19845 раскрывает способ качания, включающий высокоскоростную волну колебания, равную или превышающую 40 мм/с, во время периода качания кристаллизатора вверх, а публикация Японской патентной заявки Н08-187562 раскрывает способ, включающий увеличение амплитуды качания соответственно повышению скорости литья при сохранении частоты качания кристаллизатора в пределах определенного диапазона.
[0003] Однако все указанные выше изобретения направлены только на устройства, имеющие отношение к условиям качания кристаллизатора, и поэтому каждое из них, естественно, имеет свои ограничения в плане эффекта снижения силы трения между кристаллизатором и заготовкой.
[0004] В отношении этой проблемы авторы настоящего изобретения в Японском Патенте №3298586 (патентный документ 6) предложили технологию, заменяющую улучшение смазывания только вышеупомянутым качанием. Так, они предложили машину для непрерывного литья, в которой использован механизм с конструктивным свободным ходом, или допуском на свободное перемещение, встроенный в механизм привода тянущих роликов, для снижения скорости вытягивания во время перемещения кристаллизатора вверх и повышения скорости вытягивания во время перемещения кристаллизатора вниз и тем самым уменьшения силы трения между кристаллизатором и заготовкой в кристаллизаторе. При использовании машины для непрерывного литья, раскрытой в указанном выше патентном документе, становится возможным заметное снижение рассматриваемой силы трения. Однако, чтобы сделать этот эффект стабильным, все еще остаются возможности для усовершенствования с технологической точки зрения.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005] Настоящее изобретение, которое было сделано с учетом обсуждаемых выше проблем, имеет своей целью предоставление способа непрерывного литья заготовки с малым поперечным сечением, в котором эффекты изобретения, описанного в вышеуказанном Японском Патенте №3298586, могут быть получены более стабильно на основе обнаруженных сведений, полученных в последующих технологических разработках, касающихся снижения силы трения между кристаллизатором и заготовкой.
[0006] Авторы настоящего изобретения продолжили свои научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы для разрешения вышеупомянутых проблем и нашли способ непрерывного литья заготовки с малым поперечным сечением, согласно которому эффекты изобретения, раскрытого в указанном выше Японском Патенте №3298586, могут быть получены более стабильным образом, и в итоге получили следующие обнаруженные сведения (а)-(g). Эти обнаруженные сведения привели к созданию настоящего изобретения.
[0007] (а) Механизм для осцилляции скорости вытягивания, описанный в вышеуказанном Японском патентном документе 6, пригоден для применения при осуществлении способа непрерывного литья с использованием литейной машины для непрерывного литья криволинейного типа или литейной машины для непрерывного литья вертикального типа. Это обусловлено тем, что когда этот механизм применяют в такой литейной машине, как упомянутая выше, сила трения в зоне изгиба заготовки низка, и перемещения заготовки, связанные с качанием кристаллизатора, легко передаются на тянущие ролики, расположенные ниже по ходу заготовки.
[0008] (b) При использовании механизма для осцилляции скорости вытягивания, который делает скорость вытягивания заготовки во время периода качания кристаллизатора вверх медленнее, чем средняя скорость вытягивания, а во время периода качания кристаллизатора вниз делает эту скорость быстрее, чем средняя скорость вытягивания, становится возможным снижение максимальной силы трения между кристаллизатором и заготовкой. Причиной этого является увеличение силы трения во время периода качания кристаллизатора вверх, во время которого относительная скорость (разность скоростей) между кристаллизатором и заготовкой повышается, и уменьшение этой силы во время периода качания кристаллизатора вниз, во время которого относительная скорость снижается, и поэтому за счет снижения скорости вытягивания заготовки во время периода качания кристаллизатора вверх и повышения скорости вытягивания заготовки во время периода качания кристаллизатора вниз становится возможным снижение максимальной силы трения.
[0009] (с) Пригодным в качестве механизма для осцилляции скорости вытягивания, упомянутого выше в пункте (b), является механизм, содержащий упругие детали, либо отдельно, либо в комбинации с амортизаторами, между моторами для приведения тянущих роликов в движение со скоростью, соответствующей целевой скорости вытягивания, и тянущими роликами, и дополнительно имеющий конструктивный свободный ход в направлениях приведения в движение и приведения в возвратное движение. Это обусловлено тем, что такой механизм является простым и может быть сконструирован компактным образом.
[0010] (d) Пригодным в качестве механизма для осцилляции скорости вытягивания, упомянутого выше в пункте (с), является механизм, в котором величина обусловленного свободным ходом смещения из нейтрального положения свободного хода в направлении приведения заготовки в движение или в направлении приведения в возвратное движение составляет 2-30 мм в направлении приведения в движение и 2-30 мм в направлении приведения в возвратное движение, каждая в расчете на эквивалентную длину окружности тянущего ролика, и который исполняет такую функцию, что сила противодействия упругих деталей для возвращения в нейтральное положение возрастает в ответ на увеличение обусловленного свободным ходом смещения из нейтрального положения.
2
[0011] (е) Необходимо, чтобы площадь поперечного сечения отливаемой целевой заготовки составляла не более 700 см и чтобы длина заготовки от мениска в кристаллизаторе до места обрезания заготовки была не более 50 м. Когда площадь поперечного сечения " или длина заготовки превышают вышеприведенные значения, масса заготовки от кристаллизатора до тянущих роликов становится большой, а сила трения внутри кристаллизатора становится относительно слабой по сравнению с силой инерции заготовки, в результате чего эффекты изобретения едва ли будут получены.
[0012] (f) Необходимо, чтобы количество воды для вторичного охлаждения заготовки составляло не более 0,8 литра (л)/кг стали и чтобы скорость литья была не менее 1,5 м/мин. Когда удельное количество воды для вторичного охлаждения или скорость литья выходят за пределы вышеуказанного диапазона, средняя температура заготовки от кристаллизатора до тянущих роликов снижается, и упругие растяжение и сжатие заготовки становятся уменьшенными, так что сила трения внутри кристаллизатора не может быть подавлена в достаточной мере просто обеспечением одного лишь механизма для осцилляции скорости вытягивания, как упомянуто выше в пунктах (a)-(d).
[0013] (g) Необходимо, чтобы амплитуда качания составляла от ±1,5 до ±4,0 мм. Это нужно для того, чтобы обеспечить эффект способствования попаданию смазочного средства, такого как литейный порошок, между поверхностью заготовки и кристаллизатором и предотвращению нежелательных колебаний скорости вытягивания. Далее, необходимо, чтобы частота качания не превышала 450 cpm (циклов/минуту). Это нужно для того, чтобы обеспечить возможность перемещения заготовки вслед за качанием.
[0014] Сущность настоящего изобретения, которое было создано на основе вышеназванных обнаруженных сведений, заключается в следующем способе непрерывного литья. Таким образом, предложен:
2
«Способ непрерывного литья заготовки с малым поперечным сечением, в котором заготовка имеет площадь поперечного сечения не более 700 см и применяют литейную машину для непрерывного литья криволинейного типа или вертикального типа с качанием кристаллизатора вверх и вниз, характеризующийся тем, что: литейная машина оснащена механизмом для осцилляции скорости вытягивания, причем этот механизм содержит упругие детали, либо отдельно, либо в комбинации с амортизаторами, между моторами для приведения тянущих роликов в движение со скоростью, соответствующей целевой скорости вытягивания, и тянущими роликами для вытягивания или поддержания заготовки, этот механизм имеет конструктивный свободный ход в направлениях приведения в движение и приведения в возвратное движение таким образом, что величина обусловленного свободным ходом смещения из нейтрального положения свободного хода в направлении приведения заготовки в движение или приведения в возвратное движение составляет 2-30 мм в направлении приведения в движение и 2-30 мм в направлении приведения в возвратное движение, каждая в расчете на эквивалентную длину окружности тянущего ролика, и этот механизм исполняет такую функцию, что сила противодействия упругих деталей для возвращения в нейтральное положение возрастает в ответ на увеличение обусловленного свободным ходом смещения из нейтрального положения; привод от каждого мотора передается на тянущие ролики через упомянутый механизм для осцилляции скорости вытягивания, чтобы тем самым сделать скорость вытягивания заготовки во время периода качания кристаллизатора вверх медленнее, чем средняя скорость вытягивания, и быстрее, чем средняя скорость вытягивания, во время периода качания кристаллизатора вниз; и эксплуатационные параметры задают так, что длина заготовки от мениска в кристаллизаторе до места обрезания заготовки составляет не более 50 м, удельное количество воды для вторичного охлаждения составляет не более 0,8 литра/кг стали, скорость литья составляет не менее 1,5 м/мин, амплитуда качания составляет от ±1,5 до ±4,0 мм, и частота качания составляет не более 450 циклов/минуту».
[0015] Применяемый здесь термин «целевая скорость вытягивания» означает обычную скорость вытягивания заготовки, определенную на основе эксплуатационных условий при непрерывном литье.
[0016] Термин «упругая деталь» означает тело, имеющее такие свойства, что при деформации под действием внешней силы оно создает напряжение внутри себя, а при устранении внешней силы оно возвращается к своей первоначальной форме. Среди прочих, он включает пружины, такие как спиральные пружины и пластинчатые пружины, и каучуки, такие как натуральные каучуки и синтетические каучуки.
[0017] Термин «нейтральное положение конструктивного свободного хода» означает то положение, где сила противодействия, оказываемая упругими деталями, равна нулю (0) в направлениях приведения в движение и приведения в возвратное движение каждым мотором в пределах приемлемого диапазона конструктивного свободного хода.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0018] Фиг.1 представляет собой схематическое изображение примера реализации способа непрерывного литья по- изобретению с использованием литейной машины для непрерывного литья криволинейного типа.
Фиг.2 представляет собой изображение, показывающее пример качания кристаллизатора.
Фиг.3 представляет собой изображение, показывающее пример взаимосвязи - между качанием кристаллизатора и скоростью вытягивания заготовки.
ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Базовый состав изобретения
2
[0019] Как упоминалось выше, изобретение заключается в способе непрерывного литья заготовки с малым поперечным сечением, в котором заготовка имеет площадь поперечного сечения не более 700 см и применяют литейную машину для непрерывного литья криволинейного типа или вертикального типа с качанием кристаллизатора вверх и вниз, характеризующемся тем, что: литейная машина оснащена механизмом для осцилляции скорости вытягивания, причем этот механизм содержит упругие детали, либо отдельно, либо в комбинации с амортизаторами, между моторами для приведения тянущих роликов в движение со скоростью, соответствующей целевой скорости вытягивания, и тянущими роликами, этот механизм имеет конструктивный свободный ход в направлениях приведения в движение и приведения в возвратное движение таким образом, что величина обусловленного свободным ходом смещения из нейтрального положения свободного хода в направлении приведения заготовки в движение или приведения в возвратное движение составляет 2-30 мм в направлении приведения в движение и 2-30 мм в направлении приведения в возвратное движение, каждая в расчете на эквивалентную длину окружности тянущего ролика, и этот механизм дополнительно исполняет такую функцию, что сила противодействия упругих деталей для возвращения в нейтральное положение возрастает в ответ на увеличение обусловленного свободным ходом смещения из нейтрального положения; привод от каждого мотора передается на тянущие ролики через упомянутый механизм для осцилляции скорости вытягивания, за счет чего скорость вытягивания заготовки во время периода качания кристаллизатора вверх становится медленнее, чем средняя скорость вытягивания, и быстрее, чем средняя скорость вытягивания, во время периода качания кристаллизатора вниз; и эксплуатационные параметры задают так, что длина заготовки от мениска до места обрезания заготовки составляет не более 50 м, удельное количество воды для вторичного охлаждения составляет не более 0,8 литра/кг стали, скорость литья составляет не менее 1,5 м/мин, амплитуда качания составляет от ±1,5 до ±4,0 мм, и частота качания составляет не более 450 циклов/минуту. Далее объект изобретения описан более подробно.
[0020] Фиг.1 представляет схематическое изображение примера реализации способа непрерывного литья по изобретению с использованием литейной машины для непрерывного литья криволинейного типа. Расплавленную сталь 2, содержащуюся в промежуточном ковше 1, заливают через погружной стакан 3 в кристаллизатор 4, перемещающийся вверх и вниз в колебательном режиме, и охлаждают охлаждающей водой внутри кристаллизатора и распыляемой вторичной водой, разбрызгиваемой из группы разбрызгивающих сопел для вторичного охлаждения (не показаны), с образованием затвердевшей оболочки 5 и затем формированием заготовки 6. Заготовку 6 вытягивают в направлении, указанном стрелкой Х на фигуре, с помощью тянущих роликов, которые приводят во вращательное движение, и обрезают с помощью устройства 9 обрезания заготовки (газового резака).
[0021] Тянущие ролики 7 вращаются под действием движущей силы, передаваемой от механизма 8 привода тянущих роликов, и вытягивают заготовку 6. Механизм 8 привода тянущих роликов содержит моторы для приведения тянущих роликов 7 в движение со скоростью, соответствующей целевой скорости вытягивания, и упругие детали, либо отдельно, либо в комбинации с амортизаторами, между моторами и тянущими роликами. Эти упругие детали или упругие детали и амортизаторы действуют в качестве механизма для осцилляции скорости вытягивания, имеющего конструктивный свободный ход в направлениях приведения в движение и приведения в возвратное движение.
[0022] Как описано выше, этот механизм для осцилляции скорости вытягивания имеет конструктивный свободный ход в направлениях приведения в движение и приведения в возвратное движение и исполняет такую функцию, что сила противодействия упругих деталей для возвращения в нейтральное положение возрастает в ответ на увеличение обусловленного свободным ходом смещения из нейтрального положения свободного хода. Поэтому в результате такого действия скорость вытягивания заготовки 6 тянущими роликами 7 пассивно снижается или увеличивается в ответ на изменения силы трения в кристаллизаторе, воздействующей на заготовку 6, причем эта сила увеличивается или уменьшается в соответствии с подниманием или опусканием кристаллизатора 4 из-за его качания.
[0023] Фиг.2 показывает пример качания кристаллизатора. Во время периода поднимания кристаллизатора 4 он перемещается вверх, затем проходит через нейтральное положение (исходное положение) и далее поднимается до наивысшего верхнего положения (+а). Во время периода опускания кристаллизатора 4 он перемещается вниз, проходит через нейтральную точку и далее опускается до наиболее низкого положения (-а). В таком режиме кристаллизатор 4 совершает периодическое колебательное движение.
[0024] Пример взаимосвязи между качанием кристаллизатора и скоростью вытягивания заготовки показан на фиг.3. На этой фигуре «средняя скорость вытягивания заготовки, а именно средняя скорость литья» представляет собой вышеупомянутую «целевую скорость вытягивания», определяемую на основании эксплуатационных условий, и является скоростью в нисходящем направлении, как показано на фигуре.
[0025] Вследствие увеличения или снижения «скорости качания кристаллизатора» на вышеуказанной фигуре в связи с подниманием или опусканием кристаллизатора 4, сила трения между кристаллизатором 4 и заготовкой 6 (точнее, затвердевшей оболочкой 5) изменяется, и воздействующая на заготовку 6 сила трения в кристаллизаторе увеличивается или уменьшается. Это изменение силы трения в кристаллизаторе передается через заготовку 6 на тянущие ролики 7 так, что скорость вращения тянущих роликов пассивно снижается или повышается. В результате этого реальная скорость вытягивания заготовки является более низкой, чем средняя скорость вытягивания, во время периода качания кристаллизатора вверх, и становится более высокой, чем средняя скорость вытягивания, во время периода качания кристаллизатора вниз, как иллюстрировано на той же фигуре кривой «пример повышения и снижения скорости вытягивания заготовки в настоящем изобретении». Таким образом сила трения между кристаллизатором и заготовкой может быть стабильно уменьшена.
2. Основания для конкретизации конструктивных элементов и предпочтительных режимов варианта осуществления
2-1. Тип литейной машины
[0026] Настоящее изобретение применимо к режиму эксплуатации, в котором площадь поперечного сечения заготовки является относительно малой, а скорость литья относительно высока при обычном непрерывном литье, в котором кристаллизатор качают вверх и вниз.
[0027] Причиной того, почему машина для непрерывного литья, применяемая при практической реализации изобретения, ограничена литейной машиной для непрерывного литья криволинейного типа или вертикального типа, является то, что в случае литейной машины для непрерывного литья вертикального типа с изгибом (состоящей из вертикального прямолинейного сегмента и изогнутого сегмента) сила трения в изогнутой секции столь велика, что перемещение заготовки в связи с качанием кристаллизатора вряд ли будет передано на тянущие ролики.
2-2. Надлежащий профиль скорости вытягивания заготовки
[0028] При использовании такого профиля, что скорость вытягивания заготовки является более медленной, чем средняя скорость вытягивания, во время периода качания кристаллизатора вверх, и скорость вытягивания заготовки является более быстрой, чем средняя скорость вытягивания, во время периода качания кристаллизатора вниз, становится возможным снижение максимального значения силы трения между кристаллизатором и заготовкой. Согласно обнаруженным сведениям, полученным авторами настоящего изобретения, сила трения между кристаллизатором и заготовкой зависит от разности скоростей между ними (относительных скоростей). Таким образом, сила трения возрастает во время периода качания кристаллизатора вверх, во время которого их относительные скорости увеличиваются, и снижается во время периода качания кристаллизатора вниз, во время которого их относительные скорости уменьшаются. Поэтому путем снижения скорости вытягивания заготовки во время периода качания кристаллизатора вверх и повышения скорости вытягивания заготовки во время периода качания кристаллизатора вниз становится возможным выровнять силу трения между кристаллизатором и заготовкой и снизить максимальную силу трения между кристаллизатором и заготовкой.
[0029] Если принимать во внимание только относительные скорости кристаллизатора и заготовки, то такой же эффект, как упомянутый выше, мог бы быть получен путем уменьшения амплитуды или частоты качания для снижения скорости качания. Однако, когда уменьшают только амплитуду или частоту качания, присущий качанию эффект, а именно, эффект способствования попаданию смазочного средства, такого как литейный порошок, между кристаллизатором 4 и заготовкой 6 (точнее, затвердевшей оболочкой 5) уменьшается, а сила трения внутри кристаллизатора, наоборот, возрастает.
[0030] Напротив, когда используют способ по изобретению, сила трения внутри кристаллизатора стабильно и надежно уменьшается. По-видимому, это обусловлено тем фактом, что подача смазочного средства, такого как литейный порошок, стимулируется благодаря изменяющейся скорости вытягивания заготовки.
2-3. Механизм для осцилляции скорости вытягивания заготовки и величина свободного хода
[0031] В качестве механизма для соответственно снижения и повышения скорости вытягивания заготовки во время периодов качания кристаллизатора вверх и вниз, надлежащим образом применяемого при практической реализации изобретения, является механизм, имеющий конструктивный свободный ход в направлениях приведения в движение и приведения в возвратное движение, расположенный между моторами и тянущими роликами 7. Причиной этого является то, что такой механизм является простым и может быть сконструирован компактным образом, а также не требует сложных операций регулирования. Моторы приводят тянущие ролики 7 в движение со скоростью, соответствующей целевой скорости вытягивания. Тянущие ролики 7 вытягивают или поддерживают заготовку 6.
[0032] Далее, этот механизм должен исполнять такую функцию, что сила противодействия упругих деталей для возвращения в нейтральное положение возрастает по мере увеличения обусловленного свободным ходом смещения из нейтрального положения свободного хода. Это обусловлено тем, что такая функция позволяет подавить нежелательные колебания скорости вытягивания. Вышеназванная функция может быть без труда реализована с использованием механизма, содержащего упругие детали, либо отдельно, либо в комбинации с амортизаторами.
[0033] Целесообразно, чтобы величина обусловленного свободным ходом смещения в направлении приведения в движение или приведения в возвратное движение из нейтрального положения свободного хода составляла 2-30 мм в направлении приведения в движение и 2-30 мм в направлении приведения в возвратное движение, каждая в расчете на эквивалентную длину окружности тянущего ролика. Когда величина обусловленного свободным ходом смещения составляет менее 2 мм в направлении приведения в движение или в направлении приведения в возвратное движение в расчете на эквивалентную длину окружности тянущего ролика, эффекты изобретения понижаются. Когда величина обусловленного свободным ходом смещения составляет свыше 30 мм в направлении приведения в движение или в направлении приведения в возвратное движение в расчете на эквивалентную длину окружности тянущего ролика, колебания скорости вытягивания становятся чрезмерно большими и тем самым ухудшают условия стабильной работы.
2-4. Площадь поперечного сечения и длина целевой заготовки
2
2
[0034] Необходимо, чтобы площадь поперечного сечения целевой заготовки составляла не более 700 см и чтобы длина заготовки 6 от мениска 10 в кристаллизаторе 4 до места 9 обрезания заготовки 6 была не более 50 м. Когда площадь поперечного сечения заготовки 6 превышает 700 см или когда длина заготовки 6 от мениска 10 до места 9 обрезания заготовки превышает 50 м, масса заготовки 6 от кристаллизатора 4 до тянущих роликов 7 становится большой, а сила трения внутри кристаллизатора становится относительно слабой по сравнению с силой инерции заготовки, и в результате этого эффекты изобретения едва ли будут достигнуты.
2-5. Количество воды для вторичного охлаждения и скорость литья
[0035] Необходимо, чтобы удельное количество воды для вторичного охлаждения составляло не более 0,8 л/кг стали и чтобы скорость литья была не менее 1,5 м/мин. Причины этого состоят в следующем.
[0036] Когда удельное количество воды для вторичного охлаждения превышает 0,8 л/кг стали или когда скорость литья оказывается меньше 1,5 м/мин, средняя температура заготовки 6 от кристаллизатора 4 до тянущих роликов 7 снижается, и заготовка 6 становится затвердевшей. Для предотвращения затвердевания заготовки 6 средняя температура заготовки 6 от кристаллизатора 4 до тянущих роликов 7 предпочтительно составляет не менее 1100°С. Так называемая до сих пор средняя температура заготовки 6 обозначает среднюю температуру полностью затвердевшей оболочки. Заготовка при нормальных условиях литья испытывает упругое растяжение и сжатие в ответ на увеличение или уменьшение силы трения внутри кристаллизатора, и это явление растяжения и сжатия, связанное с качанием, повышает или снижает скорость вытягивания затвердевшей оболочки 5 в кристаллизаторе 4 и тем самым служит для снижения максимального значения силы трения в кристаллизаторе 4. Однако, когда заготовка становится затвердевшей, как упомянуто выше, упругие растяжение и сжатие заготовки становятся пониженными, так что максимальное значение силы трения в кристаллизаторе имеет тенденцию к повышению. При таких условиях становится затруднительным подавление силы трения в кристаллизаторе в достаточной мере даже при введении механизма для осцилляции скорости вытягивания, используемого в практике изобретения между моторами и тянущим роликами.
[0037] Нижний предел удельного количества воды для вторичного охлаждения конкретно не задается. Однако в плане значения нижнего предела при обычном непрерывном литье диапазон предпочтительно включает около 0,1 л/кг стали и более высокие величины. Верхний предел скорости литья также не является конкретно заданным. Однако с учетом значения верхнего предела при обычном непрерывном литье диапазон предпочтительно включает около 5,0 м/мин и более низкие величины.
2-6. Амплитуда и частота качания кристаллизатора
[0038] Необходимо, чтобы амплитуда качания составляла от ±1,5 до ±4,0 мм. Когда амплитуда качания составляет менее ±1,5 мм, присущий качанию эффект, а именно, эффект способствования попаданию смазочного средства, такого как литейный порошок, между кристаллизатором и заготовкой, уменьшается, а сила трения внутри кристаллизатора, наоборот, возрастает, так что, даже когда применяется способ по изобретению, затруднительно в достаточной степени подавить силу трения в кристаллизаторе. С другой стороны, когда амплитуда качания превышает ±4,0 мм, перемещение заготовки, которое связано с качанием, становится чрезмерным, и скорость вытягивания проявляет тенденцию к ненадлежащим колебаниям.
[0039] Необходимо, чтобы частота качания кристаллизатора составляла не более 450 cpm (циклов/минуту). Это обусловлено тем, что, когда частота качания превышает 450 cpm, становится затруднительным заставить перемещение заготовки следовать за качанием. Нижний предел частоты качания не является конкретно заданным. Однако с учетом указанного здесь диапазона скорости литья и общего нижнего предела для диапазона частоты качания, диапазон частоты предпочтительно включает около 100 cpm и более высокие величины.
Примеры
[0040] Для подтверждения эффектов способа непрерывного литья по изобретению были проведены следующие литейные испытания и оценены их результаты. Условия испытаний и результаты испытаний показаны в таблице 1.
[0041]
Таблица 1
Испытание №
А
В
С
D
Классификация
Пример по изобретению
Сравнительный пример
Пример по изобретению
Сравнительный пример
Тип машины для непрерывного литья
Криволинейный
Криволинейный
Вертикальный
Вертикальный
Средняя скорость вытягивания (м/мин)
3,0
3,0
1,8
1,8
Величина повышения и снижения скорости вытягивания в период качания кристаллизатора вверх/вниз
±0,7
Менее ±0,1
±0,4
Менее ±0,1
Механизм для осцилляции скорости вытягивания
Упругая торсионная муфта со встроенной спиральной пружиной
Нет
Упругая торсионная муфта со встроенной дискообразной резиновой пластиной
Нет
Конструктивный свободный ход в направлении приведения в движение в механизме для осцилляции скорости вытягивания (в расчете на эквивалентную длину окружности тянущего ролика, мм)
±15
-
±5
-
Номинальный размер кристаллизатора (мм)
190⌀
190⌀
100×600
100×600
Площадь поперечного сечения заготовки (см<sup>2</sup>)
280
280
600
600
Длина заготовки от мениска до устройства обрезания заготовки (м)
40
40
4
4
Удельное количество воды для вторичного охлаждения (л/кг стали)
0,4
0,4
0,6
0,6
Амплитуда качания (мм)
±2,3
±2,3
±3,0
±3,0
Частота качания (циклов/минуту)
250
250
180
180
Состав стальной заготовки (% по массе)
1,0%C-0,2%Si-0,6%Mn-1,0%Сr-0,5%Мо-0,01%Al
0,05%C-0,1%Si-0,4%Mn-0,05%Al
Максимальная сила трения между заготовкой и кристаллизатором*
70
100 (контрольное значение)
85
100 (контрольное значение)
(Примечание): * показывает, что данное значение представляет собой относительное значение по отношению к значению, полученному без введения механизма для осцилляции скорости вытягивания по изобретению, принятому за 100.
[0042] Испытания №№ А и С представляют собой типичные примеры по изобретению, отвечающие указанным здесь условиям, а испытания №№В и D представляют собой сравнительные примеры, не удовлетворяющие указанным здесь условиям. В каждом из испытаний №№А, В, С и D средняя температура заготовки 6 от кристаллизатора 4 до тянущих роликов 7 была не менее 1100°С.
[0043] Испытание № А представляет собой испытание, в котором способ литья по изобретению выполняли с использованием литейной машины криволинейного типа для непрерывного литья круглой заготовки. В испытании № А на выходном валу каждого мотора для привода тянущего ролика была введена упругая торсионная муфта со встроенной спиральной пружиной, а во всем остальном испытание проводили при таких же испытательных условиях, как и в испытании № В, которое было сравнительным испытанием. Благодаря действию вышеупомянутой упругой торсионной муфты механизм для осцилляции скорости вытягивания, использованный в испытании № А, показал обусловленное свободным ходом смещение ±15 мм в направлении приведения в движение в расчете на эквивалентную длину окружности тянущего ролика. Испытание № А одновременно удовлетворяло также всем прочим указанным здесь требованиям.
[0044] В результате в испытании № А эффект снижения силы трения между кристаллизатором и заготовкой был достигнут удовлетворительно, и был получен лучший результат, а именно, максимальная сила трения между кристаллизатором и заготовкой была снижена на 30% по сравнению с испытанием № В, которое представляло собой сравнительный пример.
[0045] В испытании № С способ литья по изобретению испытывали с использованием опытной литейной машины для непрерывного литья вертикального типа. В испытании № С упругую торсионную муфту, передающую движущую силу через дискообразную резиновую пластину, ввели в боковую концевую часть понижающей шестерни приводного вала каждого тянущего ролика, а во всем остальном испытание проводили при таких же испытательных условиях, как и в испытании № D, которое представляло собой сравнительный пример. Эта упругая торсионная муфта имела механический стопор, ограничивающий величину обусловленного свободным ходом смещения. Благодаря действию вышеупомянутой упругой торсионной муфты механизм для осцилляции скорости вытягивания, использованный в испытании № С, показал обусловленное свободным ходом смещение ±5 мм в направлении приведения в движение в расчете на эквивалентную длину окружности тянущего ролика. Испытание № С одновременно удовлетворяло также всем прочим указанным здесь требованиям.
[0046] В результате в испытании № С также был достигнут эффект снижения силы трения между кристаллизатором и заготовкой, и максимальная сила трения между кристаллизатором и заготовкой могла быть снижена на 15% по сравнению с испытанием № D, которое представляло собой сравнительный пример.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
[0047] За счет обеспечения механизма для осцилляции скорости вытягивания, имеющего конструктивный свободный ход в пределах заданного диапазона в направлении приведения в движение и в направлении приведения в возвратное движение, между каждым мотором для привода тянущих роликов и тянущими роликами, и в то же время оптимизации площади поперечного сечения заготовки, длины заготовки от мениска до места обрезания заготовки, удельного количества воды для вторичного охлаждения заготовки, скорости литья, амплитуды качания и частоты качания в процессе непрерывного литья с качанием кристаллизатора вверх и вниз в соответствии со способом по изобретению, стало возможным сделать скорость вытягивания заготовки во время периода качания кристаллизатора вверх медленнее, чем средняя скорость вытягивания, а скорость вытягивания заготовки во время периода качания кристаллизатора вниз - быстрее, чем средняя скорость вытягивания, и тем самым стабильно снизить силу трения между кристаллизатором и заготовкой.
[0048] Поэтому способ по изобретению может быть широко применен в области литья как способ непрерывного литья, которым можно производить высококачественные заготовки при стабильных эксплуатационных условиях, в то же время предотвращая застревание заготовки в кристаллизаторе, в результате обеспечения простого механизма для осцилляции скорости вытягивания.