способ непрерывной разливки стали

Формула изобретения

1. Способ непрерывной разливки стали, включающий подачу металла в промежуточный ковш и далее в кристаллизатор, измерение температуры металла в промежуточном ковше, вытягивание заготовки с переменной скоростью, вторичное охлаждение заготовки путем подачи охладителя по зонам вдоль технологической оси, измерение пирометром температуры поверхности заготовки на выходе из зоны вторичного охлаждения, отличающийся тем, что в процессе разливки определяют положение конца жидкой фазы и температурный градиент по толщине корочки в месте измерения температуры поверхности заготовки, который определяют по следующей формуле



где T - температурный градиент по толщине корочки в месте измерения температуры поверхности заготовки, ^oС;

Т_k - температура кристаллизации стали, ^oС;

Т_п - температура поверхности заготовки на выходе из зоны вторичного охлаждения, ^oС;

l - расстояние от мениска металла до места измерения температуры, м;

V - рабочая скорость вытягивания заготовки, м/мин;

k - коэффициент затвердевания, равный 2,5-2,8 см/мин^1/2;

- толщина затвердевшей корочки в месте установки пирометра, см,

и поддерживают его в минимальных пределах, при этом верхний предел значения температурного градиента соответствует низкоуглеродистым маркам стали, а его нижний предел - углеродистым и/или высокоуглеродистым.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при положении конца жидкой фазы в точке измерения температуры поверхности заготовки температурный градиент по толщине корочки определяют по следующей формуле



где Т_к - температура кристаллизации стали, ^oС;

Т_п - температура поверхности заготовки на выходе из зоны вторичного охлаждения, ^oС;

- толщина затвердевшей корочки на месте установки пирометра, см;

h - толщина непрерывно-литой заготовки, м.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии, в частности к непрерывной разливке стали.

Известен способ непрерывной разливки стали, включающий подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него заготовки с переменной скоростью охлаждения заготовки в зоне вторичного охлаждения путем подачи охладителя по зонам вдоль технологической оси машины и измерение температуры ее поверхности на выходе из зоны вторичного охлаждения (см. авт.св. СССР 865497, МКИ В 22 D 11/00, 1981 г. - прототип).

Однако предложенный способ не позволяет получить слиток с заданной макроструктурой, с развитой осевой зоной в виде равноосных кристаллов, обеспечивающих получение требуемых свойств при прокатке полученной заготовки, в том числе из конкретных марок стали.

Задачей изобретения является получение слитка с заданной макроструктурой, с развитой осевой зоной в виде равноосных кристаллов, обеспечивающих получение требуемых свойств при прокатке непрерывно-литой заготовки, в том числе на толстый лист из конкретных марок стали.

Желаемым техническим результатом является получение необходимой структуры слитка для конкретных марок стали, в частности для листовой стали, толщиной 100 мм, которая в условиях малых обжатий обеспечивает требуемые свойства металла в направлении, перпендикулярном поверхности листа, а также возможности получения толстого листа для корпусов судов, подвергаемых различным степеням нагрузки.

Сущность изобретения состоит в том, что способ непрерывной разливки стали включает подачу металла в промежуточный ковш и далее в кристаллизатор, измерение температуры металла в промежуточном ковше, вытягивание заготовки с переменной скоростью, вторичное охлаждение заготовки подачей охладителя по зонам вдоль технологической оси, измерение пирометром температуры поверхности заготовки на выходе из зоны вторичною охлаждения.

При этом в процессе разливки определяется положение конца жидкой фазы и температурный градиент по толщине корочки в месте измерения температуры поверхности заготовки, который определяют по формуле



где T - температурный градиент по толщине корочки в месте измерения температуры поверхности заготовки, ^oС;

Т_к - температура кристаллизации стали ^oС;

Т_n - температура поверхности заготовки на выходе из зоны вторичного охлаждения ^oС;

l - расстояние от мениска металла до места измерения температуры, м;

V - рабочая скорость вытягивания заготовки, м/мин;

k - коэффициент затвердевания заготовки, равный 2,5-2,8 см/мин^1/2;

- толщина затвердевшей корочки в месте установки пирометра, см, и поддерживают его в минимальных пределах, при этом верхний предел значения температурного градиента соответствует низкоуглеродистым маркам стали, а нижний предел - углеродистым и/или высокоуглеродистым маркам стали.

При положении конца жидкой фазы в точке измерения температуры поверхности заготовки температурный градиент определяют по формуле

T/ = 2(T_к-T_n)/h,

где T - температурный градиент по толщине корочки в месте измерения температуры поверхности заготовки, ^oС;

Т_к - температура кристаллизации стали, ^oС;

Т_n - температура поверхности заготовки на выходе из зоны вторичного охлаждения, ^oС;

- толщина затвердевшей корочки в месте установки пирометра, см;

h - толщина непрерывно-литой заготовки, м.

Таким образом, предложенный способ позволит получить необходимую структуру слитка для конкретных марок стали, в частности листовой до 100 мм, которая в условиях малых обжатий обеспечивает требуемые свойства металла.

Раньше при непрерывной разливке для получения листа структура металла не принималась во внимание, а охлаждение металла рассчитывалось без учета структуры металла, при этом получалась дендритная структура. В данном случае критерием кристаллизации является не коэффициент затвердевания, а температурный градиент, при поддержании которого в требуемых пределах совместно со вторичным охлаждением и скоростью вытягивания обеспечивается необходимая структура металла.

В случае окончания жидкой фазы в точке измерения температуры поверхности заготовки температурный градиент определяется по формуле

T/ = (T_к-T_n)/(h/2),

где - толщина затвердевшей корочки в месте установки пирометра, см;

h - толщина непрерывно-литой заготовки, м;

Температурный градиент для различных марок стали необходимо поддерживать в определенных пределах, зависящих от температуры поверхности слитка, изменяющейся в пределах 900 - 1100^oС, в зависимости от скорости вытягивания (V= 0,5-0,7 м/мин) и марки стали.

Таким образом, минимальный градиент обеспечивает получение макроструктуры слитка, в том числе при производстве толстого листа толщиной до 100 мм. В этом случае при малых степенях обжатия получают требуемые свойства металла в перпендикулярном направлении к поверхности, что необходимо для листовой стали, из которой изготавливают корпуса судов.

Протяженность жидкой фазы L можно рассчитать по формуле, что не исключает и другие варианты расчета

L = _п.з.V,

где _п.з. - время полного затвердевания непрерывно-литой заготовки, мин;

V - скорость вытягивания заготовки, м/мин.

Примеры выполнения способа.

1. Разливку стали марки Ст.10 производят на слябовой МНЛЗ со скоростью вытягивания непрерывно-литой заготовки 0,7 м/мин. Сечение получаемой заготовки 2001100 мм. Вторичное охлаждение осуществляют водовоздушной смесью, подаваемой в зазор между роликами. Температуру поверхности заготовки измеряют на выходе из зоны вторичного охлаждения перед входом заготовки в тянущуюся клеть с помощью пирометра, установленного на расстоянии 9,8 м от мениска металла. Температура поверхности заготовки составляет 1050^oС.

В этом случае длина жидкой фазы составит:

L = _п.з.V = 17,00,7 = 11,9 м (т.е. больше 9,8),

где 17,0 - время полного затвердевания непрерывнолитой заготовки, толщиной 200 мм из Ст.10, т.е. больше 9,8.

В этом случае температурный градиент по толщине корочки в месте измерения температуры поверхности заготовки можно рассчитать по формуле

подставляя исходные данные, получим



Поддерживая это значение температурного градиента по толщине корочки, мы обеспечиваем получение заданной макроструктуры заготовки с равноосными кристаллами в осевой зоне.

2. Разливают сталь 65Г на слябовой МНЛЗ сечением заготовки 2001100 мм со скоростью вытягивания 0,6 м/мин. Охлаждение осуществляют водовоздушной смесью. Температура поверхности заготовки 1000^oС. Длина жидкой фазы составит

L = _п.з.V = 19,00,6 = 11,4 м, т.е. больше 9,8 м.

Температурный градиент по толщине корочки составит



Поддерживая это значение градиента температуры по толщине корки в процессе разливки, мы получим заданную структуру заготовки.

3. Частный случай. Разливают сталь марки Ст.10 на слябовой МНЛЗ с сечением заготовки 2001000 мм со скоростью 0,55 м/мин. Вторичное охлаждение осуществляется водовоздушной смесью. Температура поверхности заготовки в месте установки пирометра на выходе из зоны вторичного охлаждения составляет 950^oС. Длина жидкой фазы в этом случае составит

L = _п.з.V = 17,00,55 = 9,35 м (т.е. меньше 9,8), где 17,0 - время полного затвердевания непрерывно-литой заготовки, толщиной 200 мм из Ст.10, а температурный градиент определяем по формуле

(Т_к-T_n)/(h/2)=(1520-950)/10=570/10=57.

Из вышесказанного следует, что в этом случае корочка полностью затвердевает. Тогда последний расчет и является частным случаем.

Поддержание температурного градиента обеспечивает получение заданной макроструктуры слитка, а именно получение равноосных кристаллов, что необходимо для требуемых физических свойств металла.

Таким образом, предложенный способ позволит получить необходимую структуру слитка для конкретных марок стали, в частности для листовой стали толщиной до 100 мм, которая в условиях малых обжатий обеспечивает требуемые свойства металла в перпендикулярном поверхности листа направлении.

С использованием предложенного способа предоставляется возможность получения толстого листа для корпусов судов, подвергающихся различным степеням нагрузки.