книги из ГПНТБ / Непрерывная разливка стали на радиальных установках

НЕПРЕРЫВНАЯ РАЗЛИВКА СТАЛИ НА РАДИАЛЬНЫХ УСТАНОВКАХ

МОСКВА «МЕТАЛЛУРГИЯ»

1 9 7 4

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ

LJ а современном этапе развития металлургии при ' Jстроительстве новых металлургических заводов и новых сталеплавильных цехов на действующих заводах (если на последних отсутствуют обжимные станы или их мощность недостаточна) в качестве основного способа разливки стали принимают непрерывную разливку. По­ этому особенно актуальной задачей является значитель­ ное повышение эффективности непрерывной разливки

стали.

До 1962 г. на всех установках непрерывной разливки стали (УНРС) слиток располагался вертикально. Уста­ новки подобного типа получили название вертикальных. Опыт строительства и эксплуатации крупных промыш­ ленных установок с вертикальным расположением слит­ ка показал, что они имеют ряд крупных недостатков. Одним из очевидных недостатков является большая строительная высота (30—40 м) вертикальных УНРС. В случае необходимости на построенной вертикальной УНРС нельзя увеличить скорость разливки, невозможно получить мерные заготовки большой длины. Совмеще­ ние непрерывной разливки с прокаткой также исключа­ ется. Известные трудности возникают и при эксплуата­ ции таких громоздких установок и их строительстве.

Наиболее перспективны в этом отношении УНРС ра­ диального типа, первый в мире образец которых создан в 1962 г. в СССР Украинским научно-исследовательским институтом металлов (УкрНИИмет). Отличительной чертой радиальных установок является отливка криво­ линейного непрерывного слитка. Радиальные установки имеют незначительную высоту, позволяют получать слитки любой мерной длины, совмещать процесс разлив­ ки с прокаткой литой заготовки, повышать скорость раз­ ливки без существенного увеличения высоты установки.

Научно-исследовательские, проектно-конструкторские и опытно-промышленные работы, проведенные УкрНИИметом, ВНИИметмашем, ЦНИИЧМ, Уральским заводом тяжелого машиностроения, Руставским металлургиче­ ским заводом, Нижне-Тагильским металлургическим комбинатом и другими предприятиями и организациями, привели к внедрению в промышленность радиальных УНРС; приняты решения о строительстве радиальных

5

Г л а в а 1

КОНСТРУКЦИЯ РАДИАЛЬНЫХ УНРС

1. МЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА НА УСТАНОВКАХ РАДИАЛЬНОГО ТИПА

Понятие УНРС радиального типа охватывает не­ сколько разновидностей конструкций установок, имеющих общую принципиальную металлургическую сущность. Радиальными называются все УНРС, на ко­ торых отливаемая заготовка в течение всего периода (или части его) затвердевания находится в криволиней­ ном положении. Следует подчеркнуть, что УНРС, на ко­ торых заготовке придается криволинейное положение после ее полного затвердевания, не относятся к типу ра­

диальных.

Рассмотрим более подробно принципиальную метал­ лургическую основу процесса непрерывной разливки на радиальных установках. В условиях обычной разливки стали в изложницы при заданной массе слитка его раз­ меры определяются отношениями H/D, H/F, где Н — длина слитка; D — средний диаметр слитка; F — сред­ няя площадь поперечного сечения слитка. С учетом тре­ бований, предъявляемых к качеству слитка, и условий разливки значения отношения длины к диаметру слитка находятся в пределах 1,8—4,0 [1—3]. Следовательно, при увеличении массы длину слитка можно увеличить, одновременно изменяя размеры поперечного сечения. Требованиям же прокатки значительно больше удовлет­ воряет увеличение массы слитка без существенного уве­ личения размера поперечного сечения, т. е. изменение его длины. Однако в условиях обычной разливки стали в из­ ложницы этого сделать нельзя, так как нарушение уста­ новленного соотношения Я/Z) при увеличении только длины слитка способствует ухудшению макроструктуры II повышению неоднородности слитка.

Вследствие низких допустимых значений отношения длины слитка к его диаметру при разливке стали в из­ ложницу не возникал вопрос о каком-либо другом рас-

7

положении продольной оси слитка кроме вертикального. В решение этой задачи не было необходимости.

Противоречия требований к стальному слитку пол­ ностью устраняются при непрерывной разливке стали. Непрерывные слитки (литые заготовки) можно полу­ чить практически любой длины и минимального попереч­ ного сечения. В условиях непрерывной разливки стали большое значение приобретает профиль продольной оси непрерывного слитка, так как при этом отношение дли­ ны жидкой фазы к размерам поперечного сечения дости­ гает огромных величин. Длина жидкой фазы /,ж, как это установлено исследованиями [4—12]1, для опреде­ ленной марки стали, толщины слитка и интенсивности теплоотвода пропорциональна скорости разливки.

где V— скорость вытягивания слитка или линейная ско­ рость разливки, м/мин;

Тз — время полного затвердевания слитка, мин. Основным фактором, определяющим продолжитель­

ность затвердевания непрерывного слитка, является его толщина (диаметр). Кроме того, значение имеют про­ филь поперечного сечения (круг, квадрат, прямоуголь­ ник), условия вторичного охлаждения, температура ме­ талла и теплофизические свойства разливаемой стали.

Скорость разливки теоретически определяют исходя из ряда ограничений, основными из которых являются напряжения вдоль непрерывного слитка, обусловленные силами трения в кристаллизаторе, напряжения, возника­ ющие вследствие гидростатического давления, и терми­ ческие напряжения, которые возрастают с ростом интен­ сивности охлаждения слитка. Для определения предель­ ной скорости разливки, при которой не возникают на­ ружные горячие трещины на слитках, можно восполь­ зоваться формулой [6]

Р (ßyc ^ср У аус^2 tfmax)

где tcр — средняя температура корки, °С;

1 Р у т е с В. С. Вопросы теории и технологии непрерывной раз­ ливки стали. Автореф. докт. дне. М., 1967.

8

тервалу образования горячих трещин, а также нет дан­ ных о постоянной величине А и коэффициенте прочнос­ ти В.

Для определения предельных скоростей разливки квадратных слитков (без учета влияния скорости на ка­ чество слитка) выведена другая формула [7]:

а

(3)

где и — скорость разливки, м/мин; Н — длина активной зоны кристаллизатора, см;

а— сторона квадрата, см;

ц— коэффициент трения.

Расчеты по формуле (3) предельных скоростей раз­ ливки в зависимости от размера квадратного сечения показали, что фактически достигнутые скорости разлив­ ки в 2—3 раза ниже теоретических предельных ско­ ростей.

Обычно считают, что количество металла, которое может быть разлито за единицу времени (через один

9