Предложен способ непрерывного литья, при котором расплав (4) подают в рамочный кристаллизатор через верхнее отверстие кристаллизатора при помощи сопла (5), имеющего по меньшей мере два противолежащих выхода (9), до тех пор, пока уровень поверхности (10) расплава (4) не достигнет устойчивого положения над выходами (9), и при котором в устойчивом состоянии, по меньшей мере, поверхностно затвердевшую отливку (13) извлекают через донное отверстие кристаллизатора, противоположное верхнему отверстию, со скоростью, соответствующей скорости подачи расплава (4), таким образом, по существу, поддерживая уровень поверхности (10) в устойчивом положении. Для того чтобы уменьшить разбрызгивание и связанные с ним недостатки в ходе процесса пуска, изобретение предлагает устанавливать брызговик (16) на сопло (5), который предотвращает ударение брызг расплава (4), выходящего из выходов (9), о кристаллизатор, при этом брызговик (16) растворяется окружающим расплавом (4), по меньшей мере, в устойчивом состоянии.

[0001] Способ непрерывного литья, при котором расплав (4) подают в рамочный кристаллизатор (7) через верхнее отверстие (6) кристаллизатора (7) посредством сопла (5), имеющего по меньшей мере два противолежащих выхода (9), до тех пор, пока уровень поверхности (10) расплава (4) не достигнет устойчивого положения над выходами (9), и при котором в устойчивом состоянии литья, по меньшей мере, поверхностно-затвердевшую отливку (13) извлекают через донное отверстие (14) кристаллизатора (7), противоположное верхнему отверстию (6), со скоростью, соответствующей скорости подачи расплава (4), таким образом, по существу поддерживая уровень поверхности (10) в устойчивом положении, отличающийся тем, что на сопло (5) устанавливают брызговик (16, 28) для предотвращения ударения брызг расплава (4), выходящего из выходов (9), по кристаллизатору (7), при этом выполняют брызговик (16, 28) расплавляемым окружающим расплавом (4), по меньшей мере, в упомянутом устойчивом состоянии литья.

[0002] Способ по п.1, отличающийся тем, что отклоняют брызговиком (16, 28) поток расплава (4), выходящий из одного из выходов (9) в основном под прямыми углами к стенке (8) кристаллизатора (7), к направлению, по существу, параллельному стенке (8).

[0003] Способ по п.2, отличающийся тем, что дополнительно отклоняют брызговиком (28) поток расплава (4) к оси симметрии кристаллизатора (7).

[0004] Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что сопло (5) присоединяют ко дну промежуточного ковша (3), который заполняют расплавом (4) из литейного ковша (2).

[0005] Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что отливку (13) вытягивают из кристаллизатора (7) вертикально и изгибают в горизонтальное направление посредством парных опорных роликов (15).

[0006] Брызговик (16) для использования в способе по любому из пп.1-5, содержащий стержень (17) для проникновения в противоположные выходы (9) сопла (5) и крепления брызговика (16) к соплу (5) для предотвращения ударения брызг расплава (4), выходящего из выходов (9), по кристаллизатору (7), причем упомянутый стержень имеет трубчатую форму с центральным впускным отверстием (23) для расплава (4) и выпускными отверстиями (24) для расплава (4) на обоих концах, при этом брызговик (16) выполнен с возможностью расплавления окружающим расплавом (4), по меньшей мере, в устойчивом состоянии литья.

[0007] Брызговик (28) для использования в способе по любому из пп.1-5, содержащий стержень (35) для проникновения в противоположные выходы (9) сопла (5) и крепления брызговика (28) к соплу (5) для предотвращения ударения брызг расплава (4), выходящего из выходов (9), по кристаллизатору (7), причем брызговик (28) содержит кольцо (29) для окружения сопла (5) над выходами (9) и дополнительно содержит дефлекторы (31), присоединенные к кольцу (29), при этом в закрепленном положении брызговика (28) дефлекторы (31) обращены к выходам (9) для отклонения потока расплава (4) от выходов (9) к оси симметрии кристаллизатора (7), при этом брызговик (28) выполнен с возможностью расплавления окружающим расплавом (4), по меньшей мере, в устойчивом состоянии литья.

Изобретение относится к способу непрерывного литья, при котором расплав подается в кристаллизатор, имеющий рамочную конструкцию, через верхнее отверстие кристаллизатора при помощи сопла, имеющего по меньшей мере два противолежащих выхода, до тех пор, пока уровень поверхности расплава не достигнет устойчивого положения над выходами, причем в устойчивом состоянии, по меньшей мере, поверхностно-затвердевшая заготовка извлекается через донное отверстие кристаллизатора, противоположное верхнему отверстию, со скоростью, соответствующей скорости подачи расплава, таким образом поддерживая, по существу, постоянным уровень поверхности в устойчивом положении.

Процесс непрерывного литья полосы хорошо известен с середины 19-го века и в настоящее время применяется в большей части сталелитейных производств по всему миру, в том числе для нелегированных углеродистых сталей, легированных и нержавеющих сталей, для разных форм и размеров. Последние включают в себя большие прямоугольные "слябы" (имеющие поперечные сечения от 0,5 ×50 до 25 ×220 см) и в основном квадратные "блюмы" (до 40 ×60 см), малые квадратные или круглые заготовки ("биллеты") (от 10 до 20 см в диаметре), а также другие, например, в форме "собачей кости".

Расплав протекает из литейного ковша в промежуточный ковш и далее через керамическое сопло, присоединенное к промежуточному ковшу, в кристаллизатор. Оказавшись в кристаллизаторе расплав застывает на снабженных водяным охлаждением стенках лишенного дна медного кристаллизатора для формирования тонкой затвердевшей оболочки отливки. После выхода из кристаллизатора оболочка образует контейнер, поддерживающий оставшийся жидкий расплав внутри отливки. Поскольку из промежуточного ковша подают непрерывный поток расплава в кристаллизатор, даже в ходе замены литейного ковша, процесс литья осуществляется в установившемся режиме.

В современных установках для непрерывного литья слябов кристаллизатор собирается из четырех отдельных медных пластин: две широкие стенки закреплены на несущей конструкции установки, а две узкие стенки могут перемещаться по направлению к оси симметрии литейной формы, таким образом, обеспечивая возможность регулирования ширины сляба даже в ходе процесса литья. После механической обработки и сборки литейной формы зазоры между широкими и узкими стенками ограничиваются величиной 0,3 мм. При работе термическая деформация, а также износ медных стенок позволяют этим зазорам увеличиваться до 1,5 мм без оказания негативного воздействия на процесс литья. В устойчивом состоянии процесса непрерывного литья поверхность расплава, а также поверхность тонкой оболочки отливки покрыты жидким шлаком, который как термически изолирует медные стенки от стального расплава, так и обеспечивает смазку в зазоре между литейной формой и отливкой.

Упомянутое сопло имеет боковые выходы, вынуждающие поток расплава выходить в основном под прямым углом к узким стенкам кристаллизатора, таким образом, внедряя ускоренный поток в расплав. Противолежащие пары тянущих роликов под донным отверстием кристаллизатора обеспечивают постоянное извлечение отливки из кристаллизатора с определенной скоростью (или "скоростью литья"), соответствующей скорости подачи расплава в литейную форму, и изгибают отливку от первоначального вертикального в горизонтальное направление. Дальнейшее затвердевание отливки обеспечивается подачей охлаждающей воды или воздушно-масляного тумана между роликами.

Для начала процесса литья донное отверстие закрывается "затравкой" и пустой кристаллизатор заполняется расплавом, как при традиционном литье в форму. В то время как уровень поверхности расплава поднимается до предварительно определенного устойчивого положения над выходами сопла (также SEN "погружной разливочный стакан"), оболочка начинает затвердевать как сверху затравки, так и на стенках кристаллизатора. После того как уровень поверхности достигнет устойчивого положения, затравка вытягивается через донное отверстие, и далее отливка вытягивается при помощи тянущих роликов.

Наиболее критической фазой процедуры начала известного процесса является первоначальное заполнение пустого кристаллизатора через 1,5 м воздуха: расплав подается в кристаллизатор и разливается по холодным медным стенкам, в основном по узким стенкам кристаллизатора. Ударяясь о холодные стенки, маленькие брызги расплава резко затвердевают, образуя формы с острыми гранями, которые, помимо прочего, прочно прилипают к стенкам. Подобный эффект регулярно возникает при горячей замене промежуточного ковша в ходе процесса литья, как происходит в современных процессах литья, для того, чтобы значительно снизить время простоя установки: в то время как поверхность расплава внутри литейной формы падает ниже уровня выходов, новый поток расплава вновь падает с высоты 1,2 м через воздух.

Поскольку эти затвердевшие брызги в основном встраиваются в изолирующий шлак вместо потока расплава в процессе непрерывного литья, они практически не расплавляются, а вместо этого не только препятствуют относительному перемещению между кристаллизатором и отливкой, но также царапают тонкую затвердевшую оболочку (корочку заготовки). Не закрываясь, получившиеся зазубрины простираются по длине отливки. Помимо видимого дефекта качества эти зазубрины служат слабыми точками в тонкой оболочке отливки: в частности при загибании отливки от вертикального к горизонтальному направлению, тонкая оболочка может разорваться в этих зазубринах, и жидкий металл будет выливаться как внутри, так и снаружи ведущих валиков и на окружающие части литейной установки. Такие опасные ситуации ("прорывы") обычно требуют не только остановки процесса литья, но также повреждают установку, требуют ремонта, уборки, а также в целом вызывают серьезную потерю производительности.

Более того, вышеуказанные затвердевшие брызги в основном возникают около узких стенок и, в частности, около механически точных зазоров между узкими и широкими стенками кристаллизатора. Брызги в зазорах не только усиливают износ кристаллизатора при регулировании ширины сляба, но также, в частности, являются первоначальным ядром для формирования настылей внутри кристаллизатора.

Решаемая проблема

Задачей настоящего изобретения является снижение количества брызг и связанных с этим недостатков в ходе процедуры пуска.

Решение указанной задачи

На основании известного способа непрерывного литья настоящее изобретение предлагает установить брызговик на сопло и предотвратить удары брызг расплава, вытекающего из выходов сопла, по кристаллизатору, при этом упомянутый брызговик расплавляется окружающим расплавом, по меньшей мере, в устойчивом состоянии литья. "Расходуемый" брызговик в соответствии с изобретением эффективен лишь в ходе наиболее критической фазы процедуры пуска, а именно в то время, пока расплав первоначально заполняет кристаллизатор через слой воздуха. В этот период он ограждает стенки кристаллизатора от брызг расплава, вытекающего из выходов сопла. В то время как расплав поднимается над выходами брызговик расплавляется и сам становится неразличимой частью расплава. Для последующего непрерывного процесса выходы форсунки являются открытыми, таким образом обеспечивается поступление необходимого потока в расплав в кристаллизаторе.

В предпочтительном воплощении изобретения брызговик отклоняет поток расплава, вытекающего из одного из выходов в основном под прямыми углами к стенке кристаллизатора, к направлению, по существу, параллельному упомянутой стенке. Поток расплава, таким образом, направляется к затравке в дне кристаллизатора, в то время как брызги, формирующие зазубрины, не оказывают воздействия на тонкую оболочку отливки.

Предпочтительно брызговик дополнительно отклоняет поток расплава к оси симметрии кристаллизатора. Потоки расплава, выходящие из разных выходов сопла, таким образом, направляются друг к другу и взаимно снижают расход и ускорение. Получившийся в результате устойчивый поток расплава производит меньше брызг и больше течет, чем выплескивается, в кристаллизатор.

В еще одном предпочтительном воплощении изобретения сопло присоединяется к дну промежуточного ковша, который заполняется расплавом из литейного ковша. При помощи использования промежуточного ковша вместо заполнения кристаллизатора непосредственно из ковша можно обеспечить непрерывный поток расплава в кристаллизатор, даже в ходе замены литейного ковша.

В другом предпочтительном воплощении изобретения отливка извлекается из кристаллизатора вертикально и изгибается в горизонтальном направлении при помощи парных опорных валиков. При таком усовершенствованном способе литья первоначальное направление литья совпадает с направлением силы тяжести, что обеспечивает равномерность ускоренного потока расплава внутри кристаллизатора и конечной отливки.

Настоящее изобретение дополнительно предлагает брызговик для использования с одним из вышеописанных способов, содержащий стержень для проникновения в противоположные выходы сопла, таким образом, брызговик крепится к соплу. После проведения стержня через сопло брызговик прочно крепится к соплу очень простым способом.

В предпочтительном воплощении изобретения стержень имеет трубчатую форму с центральным впускным отверстием для расплава и выпускными отверстиями для расплава на обоих концах. Расплав, таким образом, протекает через стержень. Когда стержень сам формирует брызговик, обращение, в частности установка, брызговика на сопло значительно упрощается.

В еще одном предпочтительном воплощении изобретения брызговик имеет кольцо, окружающее сопло над выходами, и дополнительно имеет дефлекторы, присоединенные к кольцу, при этом в закрепленном положении брызговика дефлекторы обращены к выходам для отклонения потоков расплава из выходов к оси симметрии кристаллизатора. Такой брызговик обеспечивает существенную стабилизацию расплава, как описано выше.

Соответственно, в первом аспекте настоящего изобретения заявлен способ непрерывного литья, при котором расплав подают в рамочный кристаллизатор через верхнее отверстие кристаллизатора посредством сопла, имеющего по меньшей мере два противолежащих выхода, до тех пор, пока уровень поверхности расплава не достигнет устойчивого положения над выходами, и при котором в устойчивом состоянии литья, по меньшей мере, поверхностно-затвердевшую отливку извлекают через донное отверстие кристаллизатора, противоположное верхнему отверстию, со скоростью, соответствующей скорости подачи расплава, таким образом, по существу, поддерживая уровень поверхности в устойчивом положении. Способ характеризуется тем, что на сопло устанавливают брызговик для предотвращения ударения брызг расплава, выходящего из выходов, по кристаллизатору, при этом выполняют брызговик расплавляемым окружающим расплавом, по меньшей мере, в упомянутом устойчивом состоянии литья.

В способе также предусмотрено, что отклоняют брызговиком поток расплава, выходящий из одного из выходов в основном под прямыми углами к стенке кристаллизатора, к направлению, по существу, параллельному стенке. Дополнительно может быть предусмотрено, что отклоняют брызговиком поток расплава к оси симметрии кристаллизатора.

Целесообразно, если сопло присоединяют ко дну промежуточного ковша, который заполняют расплавом из литейного ковша.

Также целесообразно, отливку вытягивают из кристаллизатора вертикально и изгибают в горизонтальное направление посредством парных опорных роликов.

В другом аспекте настоящее изобретение относится к устройству для осуществления упомянутого способа в виде брызговика, содержащего стержень для проникновения в противоположные выходы сопла и крепления брызговика к соплу для предотвращения ударения брызг расплава, выходящего из выходов, по кристаллизатору, причем упомянутый стержень имеет трубчатую форму с центральным впускным отверстием для расплава и выпускными отверстиями для расплава на обоих концах, при этом брызговик выполнен с возможностью расплавления окружающим расплавом, по меньшей мере, в устойчивом состоянии литья.

В варианте устройства для осуществления способа предложен брызговик, содержащий стержень для проникновения в противоположные выходы сопла и крепления брызговика к соплу для предотвращения ударения брызг расплава, выходящего из выходов, по кристаллизатору, причем брызговик содержит кольцо для окружения сопла над выходами и дополнительно содержит дефлекторы, присоединенные к кольцу, при этом в закрепленном положении брызговика дефлекторы обращены к выходам для отклонения потока расплава от выходов к оси симметрии кристаллизатора, при этом брызговик выполнен с возможностью расплавления окружающим расплавом, по меньшей мере, в устойчивом состоянии литья.

Настоящее изобретение не только обеспечивает лучшее качество поверхности литого изделия и повышает производительность процесса путем снижения риска разрыва оболочки, но также существенно упрощает пуск процесса непрерывного литья полосы.

Помимо пуска процесса непрерывного литья полосы брызговик в соответствии с изобретением может также быть эффективно применен при горячей замене промежуточного ковша, когда уровень поверхности расплава может падать ниже верхней грани выходов сопла.

Иллюстративные воплощения

Далее изобретение будет объяснено при помощи изображенных возможных воплощений, как показано на следующих фигурах:

фиг. 1а - схематичный вид установки для непрерывного литья;

фиг. 1b - схематичный фрагмент установки для литья, показывающий сопло внутри кристаллизатора;

фиг. 1с - фрагмент сопла внутри кристаллизатора в перспективе;

фиг. 2а - первый брызговик в соответствии с изобретением;

фиг. 2b - первый брызговик, установленный на сопло;

фиг. 2с - вид потока металла через первый брызговик;

фиг. 3а - второй брызговик в соответствии с изобретением;

фиг. 3b - второй брызговик, установленный на сопло;

фиг. 3с - вид потока расплава через второй брызговик.

Установка для непрерывного литья, изображенная на фиг. 1а и на фрагментарно на фиг. 1b и 1с, включает в себя литейный ковш 2 и промежуточный ковш 3 под литейным ковшом 2. Из литейного ковша 2 подается стальной расплав 4 в промежуточный ковш 3. Керамическое сопло 5 крепится к промежуточному ковшу 3, простирается через верхнее отверстие 6 рамочного кристаллизатора 7 и заканчивается между медными стенками 8 с водяным охлаждением кристаллизатора 7.

Из промежуточного ковша 3 расплав 4 подается в кристаллизатор 7 через два противолежащих выхода 9 сопла 5. В устойчивом состоянии процесса литья (показанном на фиг. 1а и 1b) уровень поверхности 10 расплава 4 в основном поддерживается в определенном устойчивом положении над выходами 9. Внутри кристаллизатора 7 на холодной поверхности 11 стенок 8 расплав 4 затвердевает для формирования тонкой оболочки 12 отливки 13.

Под донным отверстием 14 кристаллизатора 7 установка 1 включает в себя последовательность спаренных тянущих роликов 15 для извлечения отливки 13 из кристаллизатора 7 и для ее изгибания от вертикального к горизонтальному направлению. Наряду с тянущими роликами 15, отливка 13 охлаждается при помощи струй воды (не показано на чертежах).

В первом варианте воплощения брызговик 16, как показано на фиг. 2а, сварен из стальных листов толщиной 3 мм для формирования стержня 17 трубчатой формы. Брызговик 16 имеет длину от 18 до 40 см и квадратное поперечное сечение с высотой 19 (64 мм) и шириной 20 (54 мм). Брызговик 16 имеет упор 21 в форме бруска, приваренный к его верхней поверхности 22, впускное отверстие 23 в верхней поверхности 22 и два выпускных отверстия 24 в нижней поверхности 25 на обоих концах 26.

До начала процесса литья брызговик 16 вставляется через выходы 9 в сопло 5 до тех пор, пока упор 21 не обопрется на поверхность 27 сопла 5, как показано на фиг. 2b. После сборки скользящая заслонка (не показано) под промежуточным ковшом 3 открывается, расплав 4 протекает через впускное отверстие 23 в указанный брызговик 16 и вытекает из брызговика 16 через выпускные отверстия 24, как показано на фиг. 2с.

Альтернативное второе воплощение брызговика 28, как показано на фиг. 3а, равномерно сварено из стальных листов толщиной 3 мм. Второй брызговик 28 имеет кольцо 29 с диаметром 30 около 14 см, поддерживающее два дефлектора 31. Дефлекторы 31 имеют форму коробов с высотой 32, составляющей 16 см, и шириной 33, составляющей 15 см. Наружные поверхности 34 дефлекторов 31 расположены так, чтобы расстояние между ними составляло около 33 см. Второй брызговик 28 имеет отдельный стержень 35 из скошенного стального листа толщиной 3 мм и шириной 36, составляющей 5 см. Дефлекторы 31 имеют прорези 37 для ввода стержня 35 в брызговик 28.

До начала процесса литья сопло 5 помещается в кольцо 29 альтернативного брызговика 28 и стержень 35 вводится через прорези 37 и через выходы 9 в форсунку 5 до тех пор, пока упор 38 стержня 35 не обопрется на наружную поверхность дефлектора 31, как показано на фиг. 3b. После сборки расплав 4 сперва направляется стержнем 35 для протекания к дефлекторам 31 и после этого вытекает из брызговика 28, как показано на фиг. 3с.

Как первый брызговик 16, так и альтернативный, второй брызговик 28 расплавляются, по меньшей мере, после того, как они оказываются ниже уровня поверхности 10 расплава 4, таким образом, становясь частью расплава 4.

Обозначения на фигурах:

1 - установка;

2 - литейный ковш;

3 - промежуточный ковш;

4 - расплав;

5 - сопло;

6 - верхнее отверстие;

7 - кристаллизатор;

8 - стенка;

9 - выход;

10 - уровень поверхности;

11 - поверхность;

12 - тонкая оболочка;

13 - отливка;

14 - донное отверстие;

15 - тянущий ролик;

16 - брызговик;

17 - стержень;

18 - длина;

19 - высота

20 - ширина;

21 - упор;

22 - верхняя поверхность;

23 - впускное отверстие;

24 - выпускное отверстие;

25 - нижняя поверхность;

26 - конец;

27 - поверхность;

28 - брызговик;

29 - кольцо;

30 - диаметр;

31 - дефлектор;

32 - высота;

33 - ширина;

34 - наружная поверхность;

35 - стержень;

36 - ширина;

37 - прорезь;

38 - упор.