Способ непрерывной разливки металла

 

В способе непрерывной разливки металла двухфазный возвратно-поступательный цикл качания кристаллизатора ведется таким образом, что в фазе опускания кристаллизатора подач металла через погружной стакан в кристаллизатор осуществляют со скоростью, равной разности скорости вытягивания слитка и скорости перемещения кристаллизатора, а в фазе поднятия кристаллизатора , металлу, выталкиваемому инертным газом, сообщают скорость, при которой скорость изменения уровня металла в кристаллизаторе равна скорости перемещения кристаллизатора.1 ил.

(я)ю В 22 0 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5040881/02 (22) 05.05,92 (46) 07.09.93. Бюл, I+ 33 — 36 (71) Металлургический комбинат "Запорожсталь (72) Беляев С.Ю., Жук А.Я., Сальников И.М„

Жаворонков Ю,И., Клевцов О.М, (73) Металлургический комбинат "Запорожсталь (54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ

МЕТАЛЛА (57) В способе непрерывной разливки металла двухфазный возвратно-поступательИзобретение относится к металлургии, в частности к непрерывной разливке металла, и может быть использовано в существующих машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) с газоимпульсной обработкой металла в кристаллизаторе и во вновь проектируемых МНЛЗ.

Практика эксплуатации МНЛЗ показывает, что образование поверхностных дефектов — "следов качания кристаллиэатора" (СКК) в непрерывно-литых заготовках наблюдается при изменении направления и величины скорости движения кристаллизатора при перемещении последнего относительно уровня жидкого металла. Очевидно, что, изменив кинематикудвижения кристаллизатора относительно уровня жидкого металла, можно улучшить качество поверхности слитков путем исключения появления СКК.

Известна принципиальная схема разливки металла в МНЛЗ, включающая подачу жидкого металла в кристаллиэатор через погружной стакан, вытягивание слитка с пере„„RU „„2000164 С ный цикл качания кристаллизатора ведется таким образом. что в фазе опускания кристаллиэатора подач металла через погружной стакан в кристаллизатор осуществляют со скоростью, равной разности скорости вытягивания слитка и скорости перемещения кристаллизатора, а в фазе поднятия кристаллиэатора, металлу, выталкиваемому инертным газом, сообщают скорость, при которой скорость изменения уровня металла в кристаллиэаторе равна скорости перемещения кристаллиэатора. 1 ил. менной скоростью, аозвратно-поступательное движение кристаллизатора. К недостаткам подобного способа разливки следует отнести низкое качество слитка, дефекты в виде складок и заворотов корочки металла, образование которых наблюдается при изменении направления и величины скорости кристаллизатора при перемещении последнего соответственно вверх и вниз относительно уровня жидкого металла.

Известен способ непрерывной разливки металлов, предполагающий улучшение качества непрерывно-литых заготовок поддержанием постоянного уровня в кристалл иэаторе путем подачи инертного газа через эаглубленную в жидкий металла огнеупорную трубу, причем избыточное давление га. за изменяют пропорционально движению кристаллизатора, снижая его до атмосферного при нижнем положении, а при верхнем — повышая до максимального. К недостаткам данного способа необходимо отнести: наличие дополнительной (кроме floãðóæíoãо стакана), дорогостоящей, сменной огне2000164 упорной трубы; наличие газораспределительной аппаратуры с необходимостью охлаждения инертного газа, находящегося в постоянном контакте с жидким металлом, внецентренное расположение огнеупорной трубы, что приводит к асимметрии в формовании слитка. Кроме того, данный способ требует сложной дискретной подачи металла, в противном случае в фазе опускания необходимо втягивание излишка жидкого металла в трубу при давлении меньше атмосферного. что не соответствует условию осуществления способа.

Данный способ прийят за прототип, Целью изобретения является повышение качества поверхности непрерывно-литых заготовок путем исключения поверхностных дефектов и снижения производственных затрат на их дальнейшую обработку.

Поставленная цель достигается тем, что в способе непрерывной разливки металла, включающем подачу металла в кристаллиээтор через погружной стакан, перемешивание жидкой части слитка порциями металла, периодически выталкиваемыми из погружного стакана-инертным газом, вытягивание слитка из кристаллизатора с переменной скоростью, поддержание постоянного уровня жидкого металла в кристаллизаторе. двухфазное. возвратно-поступательное движение кристаллизатора ведется таким образом, что в фазе опускания кристаллизэтора подачу металла в кристаллизэтор осуществляют со скоростью, равной разности скорости вытягивания слитка и перемещения кристаллизатора, а в фазе поднятия кристаллиэатора металлу, выталкиваемому инертным газом в криСталлизэтор через погружной стакан, сообщают скорость, при которой скорость изменения уровня металла в кристаллиэаторе равна скорости перемещения кристаллизатора.

На чертеже приведена схема осуществления предлагаемого способа.

На чертеже показаны: кристаллизэтор

1, слиток 2, погружной стакан 3, Из условия предлагаемого способа непрерывной разливки металла, двухфазный, возвратно-поступательный цикл качания кристаллиэатора 1 ведется таким образом, что в фазе опускания кристаллизаторэ 1 подачу металла через погружной стакан 3 в криствллизатор 1 осуществляют со скоростью

Av, равной разности скорости vcn вытягивания слитка 2 и скорости ч, перемещения кристаллиэатора 1, в фазе поднятия кристаллизатора 1 металлу, выталкивэему инертным газом под давлением Р, сообщают скорость, при которой скорость измене5

55 ния уровня металла в кристаллизаторе 1 равна скорость v перемещения кристэллиээторэ 1. Следовательно, для выполнения условий предлагаемого способа необходимо и достаточно определи ь скорость подачи Лч металла в фазе опускания кристэллизэтора 1 и давлений P выталкивания металла инертным газом в кристаллиээтор через погружной стакан 3 в фазе поднятия кристаллизатора 1.

Технологические параметры МНЛЗ следующие: скорость вытягивания слитка 2, vñn, м/с; скорости поднятия V> и опускания чн кристаллизэтора 1, м/с; глубина погружения h погружного стакана 3, м; плотность р рэзливаемого металла, кг/м; параметр m цикла; сечение Икр кристэллизэтора 1, м; г. сечение sc погружного стакана 3, м . г

Так как скорость чн опускания кристалЛИЗЭтОРа 1 И СКОРОСТЬ Vcn ВЫтЯГИВаНИЯ СЛИТкэ 2 определены выше, скорость Л v подачи металла в фазе опускания кристэллизэтора

1 равна

ЛV = Vcn vi< (1)

Известно, что скорость Л v подачи металла в кристаллизэтор 1 легко регулируется.

Если поток металла при выталкивании инертным газом под дзвление P через погружной стакан 3 в крисгэллизэтор 1 полност. fo cT36H/IM3vlPoBBH cTBl, . îíàÐåí, используют уравнение Д,Бернулли для потока ньютоновской жидкости:

21+ Р1/у+ 0,5v1 g =-7г+ Рг/y+ 0,5чг /g, (2) где Z1, 7г — пьезометрические напоры, м;

1 — удельный обьемный вес, H/м; з.

v1,ч — линейные скорости входящего и выходящего потоков, м/с;

g — ускорение силы тяжести, м/с; г.

Умножают обе части выражения (2) нар 9 и если сумма пьезометрического р gZ1 и геометрического Р1 давлений в левой части выражения есть некоторой, искомой величиной P давления инергного газа

Р 921+ Р1 = Р (3) тогда уравнение (2) с учетом (3) принимает вид:

Р =-pgh+ 0,5v1 р+ 0,5чг р+ Р 2 (4) где Рг = Ратм по условию.

Запишем уравнение непэзрывности в векторной форме для данного потока;

v1 Зс = г зкр (5) где чг - vcn (1 + 1/m) — по условию цикла, Откуда v1 равнО 1 = 1 сл (" + "/m) Sêð/Sñ (6)

Тогда искомое давление P определится как

2000164

Р = p gh + 0,5 ((ч „{1 + 1/и)) (1 + (Зкр/Вс) ) + Рати {7)

Следовательно, для выполнения условий предлагаемого способа необходимо и достаточно регулировать скорость подачи металла в фазе опускания кристаллизатора

1 согласно (1), а в фазе поднятия кристаллизатора 1 регулировать давление выталкивания металла инертным газом согласно (7).

Пример. Положим, что необходимо определить параметры предлагаемого способа для некоторой слябовой МНЛ3, имеющей следующие технологические параметры: амплитуда качания катализатора

А = 0,015: параметр цикла m = tB/tH 1/3 (цикл Юнганса-Росси): плотность металла р = 7850 кг/м; скорость разливки vgn = 0.025 з. м/с; сечение кристаллизатора s

=010385 Па.

Необходимо определить скорость подачи металла в фазе опускания кристаллизатора. а также давление выталкивания и порцию металла в фазе поднятия кристалл изатора.

Период качания кристаллизатора равен.

Тц = чсп/2А = 0,025/(2 0,015) - 1,25 с.

Время опускания tH и поднятия t кристаллиэатора соответственно равно:

tH = Тц/(1 + m) - 1,25/(1 + 1/3) = 0,93 с, 1в = Тц — tH = 0,32 с.

Определяют скорость опускания ч„и поднятия v кристаллизатора: чи = А/тв = 0,015/0,93 = 0,021 м/с, че = A/tB = 0,015/0.32 = 0,0625 м/с.

Скорость подачи металла в фазе опускания равна (см. выражение (1)): ч = v,n — ч, = 0,025 — 0,021 = 0,004 м/с.

Соответственно расход металла равен:

0= Лч s,„p=0,004 0256 7850=

=7,98 кг/с.

11з (7) получают значение P выталкивания металла инертным газом.

Р =p gh + 05 ((vñft (1 + 1/m)) (1 + (бакр/sc) ) + Рвтм = - 7850 9.81 0.6 + г

+ 0.5 (0,025 (1 + 1/(1/3)))г (! (0.256/0.0015) )) + 101325 - 49 910.8 +

+ 110980+ 101325 1,25 МПа - 12.5 Ат.

5 Порция выталкиваемого металла равна;

g - A Зкр Р - 0,015 0.256 7850

39,8 кг.

Таким образом значения скорости подачи металла, давления инертного газа, нвоб10 ходимого для выталкивания порции ме1 алла . обеспечивают выполнение условий предлагаемого способа для приведенных выше исходных данных.

Преимуществами заявляемого способв

15 являются низкие затраты нв осуществление предлагаемого способа эв счет использования механизма качания криствллиэатора и устройств газоимпульсного перемешиввния металла в существующих MHJl3; снижение

20 затрат энергоносителей за счет исключения поверхностных дефектов и дальнейшей 00 работки слитка, а также воэможности прямого посада.

25 Формула изобретения

Способ непрерывной разливки металла, включающий подачу металла в криствллизатор посредством погружного стакана, перемешивание жидкой части слитка с пор30 циями металла, периодически выталкиваемыми из погружного стакана инертным газом, вытягивание слитка из криствллизвтора с переменной скоростью и сообщение к ристаллизатору двухфазного возвратно35 поступательного движения, о т л и ч в юшийся тем, что в фазе поступательного движения кристаллизатора подачу порций металла в криствллизатор осуществляют со скоростью, величина которой равна рвзмо40 сти скоростей вытягивания слитка и перемещения кристаллиэвторв, в в фазе возвратного движения кристэллиэвторв подачу порций металла в кристаллизвторе осуществляют со скоростью, при которой

45 скорость изменения уровня метвллэ в кристалл изаторе равна скорости его возвратного движения.

2000164

Составитель И.Дышлевич

Техред М.Моргентал Корректор С,Патрушева

Редактор С.Кулакова

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3057

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101