Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВТОРИЧНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ПРИ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКЕ МЕТАЛЛОВ (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к металлургии, а именно к вторичному охлаждению при непрерывной разливке металлов.

Известен способ вторичного охлаждения при непрерывной разливке металлов, включающий охлаждение поверхности слитка водовоздушной смесью, содержащей поверхностно-активные вещества (SU 1556810, МПК В22D 11/124, 15.04.1990).

Недостатком данного способа является то, что вода, смешиваясь с воздухом, доставляет кислород к поверхности раскаленного металла, а вскипая, разрушает защитную пленку поверхностно-активных веществ.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому способу является способ вторичного охлаждения при непрерывной разливке металлов, включающий охлаждение поверхности вытягиваемого из кристаллизатора слитка водогазовой смесью, получаемой путем распыления потока воды, содержащей поверхостно-активные вещества, потоком сжатого оксида углерода или аргона (RU 2365462, МПК В22D 11/124, 24.12.2007).

Недостатком данного решения является применение токсичных поверхностно-активных веществ, загрязняющих поверхность слитка сажистыми отложениями, попадающими в оборотную воду, и способствующих «зарастанию» сопел форсунок нерастворимыми отложениями. Распыляемая вода содержит в себе растворенные газы, которые также способствуют образованию окалины.

Задачей настоящего изобретения является создание экологичного и экономичного способа, улучшающего качество поверхности слитков и снижающего потери металла при непрерывной разливке охлаждаемого слитка.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в увеличении выхода годного при непрерывной разливке за счет сокращения образования окалины на поверхности охлаждаемого слитка, увеличения зоны охлаждения и повышения ее равномерности и регулярности, интенсификации теплоотвода от поверхности слитка, снижения колебаний температуры поверхности слитка и величины термических напряжений, вызывающих появление трещин, уменьшения количества «вкатанной» окалины, сокращения затрат на удаление окалины перед прокаткой.

Технический результат достигается тем, что в способе вторичного охлаждения при непрерывной разливке металлов, включающем охлаждение поверхности вытягиваемого из кристаллизатора слитка водовоздушной смесью, получаемой путем распыления потока воды потоком сжатого воздуха, согласно изобретению в качестве охлаждающей жидкости применяется омагниченная вода (вариант 1), и в способе вторичного охлаждения при непрерывной разливке металлов, включающем охлаждение поверхности вытягиваемого из кристаллизатора слитка водогазовой смесью, получаемой путем распыления потока воды потоком сжатого газа, например оксида углерода, или азота, или диоксида углерода, или аргона, согласно изобретению в качестве охлаждающей жидкости применяется омагниченная вода (вариант 2).

Омагничивание воды позволяет увеличить зону охлаждения слитка и повысить ее равномерность и регулярность, интенсифицировать теплоотвод от поверхности слитка, снизить колебания температуры поверхности слитка и величины термических напряжений, вызывающих появление трещин.

Под действием магнитного поля вода изменяет свои физико-химические свойства (диэлектрические, вязкость, поверхностное натяжение и др.). Омагничивание воды особенно сказывается на скорости химических реакций и растворимости солей: реакции протекают быстрее и резко растет интенсивность выпадения кристаллов из водных растворов. Омагничивание воды предотвращает появление накипи на соплах форсунок, а существующую накипь, которая была получена при использовании неомагниченной воды, растворяет.

Также под влиянием магнитной обработки воды до 50% снижается коррозионная агрессивность воды по отношению к железу. Это улучшает качество поверхности слитка и увеличивает выход годного металла при непрерывной разливке за счет снижения образования окалины на поверхности охлаждаемого слитка. Окалина на поверхности непрерывнолитой заготовки является дефектом, который наряду с прямыми потерями металла, «вкатываясь» в поверхность проката, ухудшает его качество. Присутствующая прослойка окалины между роликами и заготовкой во многом определяет трение и теплообмен на участках непосредственного контакта, играет роль сухой смазки, снижает контактное трение приводных роликов с поверхностью слитка, нарушает синхронность между скоростью вращения приводных роликов и вытягивания сляба. Удаление окалины, образующейся в процессе разливки, требует значительных затрат. Потери металла на окалину в процессе разливки на МНЛЗ слитков различных сечений составляют 1-2 кг/м² поверхности. Также уменьшение окалинообразования позволяет снизить количество поперечных трещин в районе складок от качания кристаллизатора и сетчатых трещин.

Подача в поток омагниченной воды потока сжатого газа, например оксида углерода, или азота, или диоксида углерода, или аргона, значительно повышает выход годного металла благодаря тому, что уменьшается поступление кислорода к поверхности раскаленного слитка, который подавался с воздухом, а омагниченная вода предотвращает появления накипи на соплах форсунок, создает комплексы молекул воды - аналоги полимерных цепочек, используемых при применении поверхностно-активных веществ (длинноцепочных полимеров) для снижения гидродинамического сопротивления в трубопроводах, основанного на эффекте Б. Томса и снижения активности образования окалины. Целесообразно использовать газы, являющиеся для данного процесса попутными (получаемыми в других технологических процессах).

Предлагаемый способ осуществляют на установке непрерывной разливки, содержащей кристаллизатор, в который подают жидкий металл. Из кристаллизатора вытягивают слиток (заготовку). В бункере вторичного охлаждения слиток перемещают посредством поддерживающих роликов с переменной скоростью (секции 1-9). Поверхность слитка охлаждают в секциях 1-9 водовоздушной (пример 1) либо водогазовой (пример 2) смесью, распыляемой форсунками в зоне поддерживающих роликов. Вода предварительно проходит магнитную обработку (омагничивается).

Сущность изобретения поясняется примерами 1 и 2.

Пример 1.

В кристаллизатор разлили 360 т стали марки 08Ю. Слиток размером 250×1540 мм охлаждали водовоздушной смесью, содержащей 1800 м³ воздуха и воды, пропущенной через магнитное поле с напряженностью 2000 эрстед. Выход годного металла составил 359,28 т. Общее количество окалины составило 0,2% от веса плавки (0,72 т). Отбраковка по поверхностным дефектам: «поперечная трещина» была снижена на 7,1%, «сетчатая трещина» на 5,1%, по дефекту «вкатанная окалина» на 12,1% по сравнению с прототипом, где в кристаллизатор разливали 360 т стали марки 08Ю, слиток размером 250×1540 мм охлаждали водовоздушной смесью, содержащей 1800 м³ воздуха и воды.

Пример 2.

В кристаллизатор разлили 366 т стали марки S235. Слиток размером 250×1540 мм охлаждали водогазовой смесью, содержащей 1800 м³ азота (вместо воздуха чистый азот) и воды, пропущенной через магнитное поле с напряженностью 2000 эрстед. Выход годного металла составил 364,536 т. Общее количество окалины составило 0,4% от веса плавки (1,464 т). Отбраковка по поверхностным дефектам: «поперечная трещина» была снижена на 5,6%, «сетчатая трещина» на 5,0%, по дефекту «вкатанная окалина» на 10,1%, по сравнению с прототипом, где в кристаллизатор разливали 360 т стали марки 08Ю, слиток размером 250×1540 мм охлаждали водогазовой смесью, содержащей 1800 м³ азота и воды.

Предлагаемый способ позволяет улучшить качество воды в системе вторичного охлаждения, увеличить срок службы форсунок для подачи охладителя к слитку, улучшить качество поверхности слитка, увеличить выход годного металла при непрерывной разливке за счет: снижения образования окалины на поверхности охлаждаемого слитка, увеличения зоны охлаждения и повышения ее равномерности и регулярности, интенсификации теплоотвода от поверхности слитка, снижения колебаний температуры поверхности слитка и величины термических напряжений, вызывающих появление трещин, уменьшения количества «вкатанной» окалины, сокращения затрат на удаление окалины перед прокаткой.