RU2433016C2 - Method of producing continuously-cast steel billets - Google Patents

Abstract

FIELD: process engineering. ^ SUBSTANCE: invention relates to metallurgy. Proposed method comprises local deformation of ingot 1 in two perpendicular directions in plane perpendicular to billet lengthwise axis and separation of billet from ingot 1. At first stage, deformation is performed by first pair of tool 2 to closing surface crystallised layers of ingot 1 and, then, the tool is locked at position corresponding to preset size of billet. At second stage, deformation is performed by second pair of tool 3 to produce preset size of billet. Then, ingot 1 is partially cut and stretched in different sides by moving parts of second pair of tool 3 to tear off the billet from ingot 1. ^ EFFECT: ruling out liquid metal bleeding from ingot core and higher reliability. ^ 2 cl, 8 dwg

Description

Изобретение касается металлургии, в частности непрерывной разливки металлов, и может быть использовано при производстве непрерывнолитой заготовки на строящихся или реконструируемых машинах непрерывного литья (МНЛЗ). Из А.С. СССР №624706, МКИ 2 B22D 11/126, 1977 г. известен способ получения непрерывнолитого слитка на машине непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), включающий формирование слитка из жидкого металла в кристаллизаторе, транспортировку его по оси МНЛЗ к зоне разгиба, разрезание слитка на мерные отрезки двусторонними ударами ножей, соединенных с электроприводом, с одновременной подачей в зону реза осевых ударных импульсов с целью встряхивания зоны заготовки с жидкой фазой.The invention relates to metallurgy, in particular continuous casting of metals, and can be used in the production of continuously cast billets on constructed or reconstructed continuous casting machines (CCM). From A.S. USSR No. 624706, MKI 2 B22D 11/126, 1977. There is a known method for producing a continuously cast ingot on a continuous casting machine (CCM), which includes forming an ingot of liquid metal in a mold, transporting it along the CCM axis to the expansion zone, and cutting the ingot into dimensional segments with double-sided impacts of knives connected to the electric drive, while simultaneously supplying axial shock pulses to the cutting zone in order to shake the workpiece zone with the liquid phase.

Недостатком аналога является несовершенная технология реза слитка, не обеспечивающая надежного предотвращения истечения жидкой сердцевины заготовки из-за отсутствия пластической деформации ее торцевых частей, что может привести к аварийной ситуации на прокатном стане из-за того, что раздавленный передний торец заготовки в результате искажения ее поперечного сечения не будет соответствовать форме калибра первой прокатной клети. Известен способ получения непрерывнолитого сляба на криволинейной или радиальной машине непрерывного литья (JP 10-180428 А, 07.07.1998), выбранный в качестве прототипа, включающий формирование непрерывнолитого слитка из жидкого металла в кристаллизаторе, выпрямление его на стадии, когда в его осевой части еще сохраняется жидкая сталь, локальную деформацию поверхностных закристаллизовавшихся слоев до их смыкания в зоне отделения сляба от слитка. Локальную деформацию слитка осуществляют бойками специальной конструкции, перемещающимися в вертикальном направлении, с последовательным выполнением операций смыкания закристаллизовавшихся слоев слитка, отделения сляба от непрерывнолитого слитка и формирования участков перехода от толщины слитка к толщине его обжатой части.The disadvantage of the analogue is the imperfect technology of cutting the ingot, which does not reliably prevent the outflow of the liquid core of the workpiece due to the absence of plastic deformation of its end parts, which can lead to an emergency on the rolling mill due to the fact that the crushed front end of the workpiece as a result of distortion of its transverse section will not correspond to the shape of the caliber of the first rolling stand. A known method of producing a continuously cast slab on a curvilinear or radial continuous casting machine (JP 10-180428 A, 07/07/1998), selected as a prototype, comprising forming a continuously cast ingot of liquid metal in a mold, straightening it at a stage when it is still in its axial part liquid steel is retained, local deformation of the surface crystallized layers until they close in the zone of separation of the slab from the ingot. Local deformation of the ingot is carried out by strikers of a special design moving in the vertical direction, with sequential operations of closing the crystallized layers of the ingot, separating the slab from the continuously cast ingot and forming sections of the transition from the thickness of the ingot to the thickness of its compressed part.

Существенными признаками прототипа, сходными с существенными признаками заявляемого изобретения, является локальная деформация слитка до смыкания поверхностных закристаллизовавшихся слоев и отделение заготовки от непрерывнолитого слитка.The essential features of the prototype, similar to the essential features of the claimed invention, is the local deformation of the ingot prior to the closure of the surface crystallized layers and the separation of the workpiece from the continuously cast ingot.

Недостатком прототипа является то, что локальную деформацию слитка в зоне отделения сляба от слитка производят только в одном направлении, что приводит к местному увеличению ширины (явление уширения) сопряженных частей слитка и сляба, что для сортовой непрерывнолитой заготовки недопустимо, так как расплющенный передний конец заготовки приводит к «бурежке» и аварийной остановке прокатного стана.The disadvantage of the prototype is that the local deformation of the ingot in the zone of separation of the slab from the ingot is produced in only one direction, which leads to a local increase in the width (broadening phenomenon) of the conjugate parts of the ingot and slab, which is unacceptable for high-quality continuously cast billets, since the flattened front end of the billet leads to "burezhka" and emergency stop of the rolling mill.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать способ получения непрерывнолитых заготовок путем создания ферронепроницаемой перегородки в смежных торцах слитка и заготовки за счет локальной двустадийной пластической деформации и последующего отделения заготовки от слитка в заданной плоскости. Изобретение позволяет уменьшить металлургическую длину МНЛЗ, придать торцу заготовки форму, обеспечивающую надежный, устойчивый захват в прокатном стане, а также позволяет минимизировать потери металла за счет обрези переднего и заднего концов готового проката.The basis of the invention is the task to improve the method of producing continuously cast billets by creating a ferronically sealed partition at adjacent ends of the ingot and the billet due to local two-stage plastic deformation and subsequent separation of the billet from the ingot in a given plane. The invention allows to reduce the metallurgical length of the continuous casting machine, to give the end face of the workpiece a shape that provides a reliable, stable grip in the rolling mill, and also allows to minimize metal loss due to trimming of the front and rear ends of the finished product.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения непрерывнолитых заготовок, включающем локальную деформацию слитка до смыкания поверхностных закристаллизовавшихся слоев и отделение заготовки от непрерывнолитого слитка, согласно изобретению локальную деформацию выполняют в двух взаимно перпендикулярных направлениях двумя парами инструмента в плоскости, перпендикулярной продольной оси заготовки, причем на первой стадии локальную деформацию по высоте выполняют первой парой инструмента до смыкания поверхностных закристаллизовавших слоев слитка, затем инструмент фиксируют в положении, соответствующем заданному размеру сечения заготовки по высоте в сечении отделения заготовки от слитка, а на второй стадии локальную деформацию выполняют второй парой инструмента до достижения заданного размера заготовки по ширине в том же сечении, после чего выполняют в этом же сечении частичный разрез слитка с одновременным его растяжением в разные стороны подвижными элементами второй пары инструмента до отрыва заготовки от слитка.The problem is solved in that in the method for producing continuously cast billets, comprising local deformation of the ingot before closing the surface crystallized layers and separating the billet from the continuously cast ingot, according to the invention, local deformation is performed in two mutually perpendicular directions with two pairs of tools in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the workpiece, at the first stage, local deformation in height is performed by the first pair of tools until the surface crystals close of the drawn layers of the ingot, then the tool is fixed in position corresponding to a given size of the workpiece’s cross-section in height in the section of separation of the workpiece from the ingot, and in the second stage, local deformation is performed by the second pair of tools until the specified workpiece’s width in the same section is reached, after which In the same section, a partial section of the ingot with its simultaneous extension in different directions by the movable elements of the second pair of the tool until the workpiece is torn off the ingot.

Кроме того, локальную деформацию слитка производят до смыкания закристаллизовавшихся поверхностных слоев заготовки при содержании закристаллизовавшейся части поверхностных слоев более 50% от общей площади сечения заготовки.In addition, the local deformation of the ingot is performed before the crystallized surface layers of the workpiece are closed when the crystallized part of the surface layers contains more than 50% of the total cross-sectional area of the workpiece.

Причинно-следственная связь между существенными признаками заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.A causal relationship between the essential features of the claimed invention and the achieved technical result is as follows.

Локальную деформацию непрерывнолитого слитка в двух взаимно перпендикулярных направлениях осуществляют, например, посредством гидравлического пресса, снабженного соответствующим инструментом, что позволяет сформировать внутри непрерывнолитого слитка феронепроницаемую перегородку, где в дальнейшем будет проведен разрез слитка для отделения очередной заготовки.Local deformation of a continuously cast ingot in two mutually perpendicular directions is carried out, for example, by means of a hydraulic press equipped with the appropriate tool, which allows forming a ferro-impermeable partition inside the continuously cast ingot, where the ingot will be further cut to separate the next workpiece.

Согласно изобретению первую стадию локальной деформации выполняют первой парой инструмента до смыкания закристаллизовавшихся поверхностных слоев и фиксируют ее в положении, соответствующему заданному размеру высоты заготовки в сечении отделения от слитка, а на второй стадии локальную деформацию заготовки выполняют второй парой инструмента до достижения заданной ширины заготовки в том же сечении.According to the invention, the first stage of local deformation is performed by the first pair of tools until the crystallized surface layers are closed and fixed in a position corresponding to a given size of the workpiece height in the section from the ingot, and in the second stage, local deformation of the workpiece is performed by the second pair of tool until the specified width of the workpiece is reached in that same section.

Локальная деформация слитка в двух взаимно перпендикулярных направлениях выполняется последовательно потому, что обязательным условием процесса является то, что линии или зоны максимальной локальной деформации обеих пар инструментов должны находиться в одной плоскости, перпендикулярной оси заготовки, и в связи с этим одновременное сближение двух пар инструментов исключается.Local deformation of the ingot in two mutually perpendicular directions is carried out sequentially because the prerequisite of the process is that the lines or zones of maximum local deformation of both tool pairs must be in the same plane perpendicular to the axis of the workpiece, and therefore the simultaneous approach of two tool pairs .

Кроме того, при локальной деформации слитка первой парой инструмента имеет место искажение боковой поверхности слитка в очаге деформации. Чем больше степень деформации, которая осуществляется первой парой инструмента, тем больше искажение начальной боковой поверхности и отклонения ее от оптимальной конфигурации. Поэтому фиксация в заданном положении инструмента в конце деформации первой парой является обязательной, поскольку исключает возможность искажения поверхности, сформированной первой парой инструмента в процессе указанной деформации второй парой инструмента.In addition, with local deformation of the ingot by the first pair of the instrument, there is a distortion of the side surface of the ingot in the deformation zone. The greater the degree of deformation that is carried out by the first pair of tools, the greater the distortion of the initial side surface and its deviation from the optimal configuration. Therefore, fixing in a predetermined position of the tool at the end of the deformation of the first pair is mandatory, since it eliminates the possibility of distortion of the surface formed by the first pair of the tool during the specified deformation of the second pair of tools.

В центре сечения непрерывнолитой заготовки из-за специфических условий кристаллизации имеют место пористость и скопление неметаллических включений. Если поры, крупные трещины при локальной деформации первой парой инструмента сжимаются и при благоприятных условиях могут свариваться, то при локальной деформации второй парой инструмента характер деформации такой, что поры в центре сечения, которые плохо заварились или не заварились, раскрываются из-за возможности течения металла в поперечном направлении. Но фиксация инструмента в конце деформации первой парой инструмента препятствует течению металла в поперечном направлении, а следовательно, и раскрытию щелей, трещин и несплошностей в центре заготовки.Due to the specific crystallization conditions, porosity and accumulation of non-metallic inclusions occur in the center of the cross-section of the continuously cast billet. If pores, large cracks under local deformation by the first pair of tools are compressed and can be welded under favorable conditions, then with local deformation by the second pair of tools the nature of the deformation is such that pores in the center of the section that are poorly welded or not welded open up due to the possibility of metal flow in the transverse direction. But the fixation of the tool at the end of the deformation by the first pair of the tool prevents the metal from flowing in the transverse direction, and consequently, the opening of cracks, cracks and discontinuities in the center of the workpiece.

В предлагаемом способе сближение второй пары инструмента с заготовкой начинается в тот момент, когда локальная деформация первой парой инструмента обеспечивает получение заданного размера заготовки по высоте.In the proposed method, the rapprochement of the second pair of tools with the workpiece begins at the moment when local deformation of the first pair of tools provides a given size of the workpiece in height.

Такая последовательность выполнения операций обеспечивает более благоприятную для образования плотной мелкозернистой структуры схему напряженного состояния металла в очаге деформации.This sequence of operations provides a more favorable scheme for the stress state of the metal in the deformation zone, which is more favorable for the formation of a dense fine-grained structure.

Поскольку сжатие закристаллизовавшихся участков происходит одновременно по обе стороны от плоскости разделения слитка и заготовки, это позволяет устранить прорыв жидкого металла не только из разделяемого слитка, но и из отделенной мерной заготовки.Since the compression of the crystallized areas occurs simultaneously on both sides of the plane of separation of the ingot and the workpiece, this eliminates the breakthrough of liquid metal not only from the shared ingot, but also from the separated measured workpiece.

Локальная деформация до смыкания поверхностных закристаллизовавшихся слоев заготовки, при содержании закристаллизовавшейся части поверхностных слоев больше 50% от общей площади сечения заготовки, является оптимальной с точки зрения предупреждения прорывов жидкого металла.Local deformation prior to the closure of the surface crystallized layers of the workpiece, when the content of the crystallized part of the surface layers is more than 50% of the total cross-sectional area of the workpiece, is optimal from the point of view of preventing breakthroughs of liquid metal.

Таким образом, заявляемый способ получения непрерывнолитых заготовок путем сочетания операций локальной деформации и резки слитка уменьшает длительность операций отделения заготовки от слитка и делает минимальным путь перемещения инструмента совместно с заготовкой. Вместе с обеспечением сокращения металлургической длины МНЛЗ и приданием торцевой части заготовки формы, обеспечивающей надежный захват в прокатном стане, изобретение обеспечивает также минимизацию потерь металла за счет обрези переднего и заднего концов готового проката.Thus, the inventive method for producing continuously cast billets by combining operations of local deformation and cutting of the ingot reduces the duration of the operations of separating the workpiece from the ingot and makes the path of moving the tool together with the workpiece minimal. Along with providing a reduction in the metallurgical length of the continuous casting machine and shaping the end part of the billet, which ensures a reliable grip in the rolling mill, the invention also minimizes metal losses by cutting the front and rear ends of the finished product.

Способ реализуется посредством установки, приведенной на фиг.1-8, где инструмент выполнен, например, в виде двух пар бойков или пуансонов, рабочая поверхность которых должна быть выпуклой. В случае, изображенном на фиг.1-4, она имеет цилиндрическую поверхность.The method is implemented through the installation shown in figures 1-8, where the tool is made, for example, in the form of two pairs of pins or punches, the working surface of which should be convex. In the case depicted in figures 1-4, it has a cylindrical surface.

На фиг.1 представлен нож 4 для частичного разрезания слитка 1; на фиг.2 - бойки 2 первой пары инструмента; на фиг.3 - подвижные горизонтально перемещаемые элементы 5 бойков 3 второй пары инструмента; на фиг.4 - схема взаимного расположения инструмента в начальном положении; на фиг.5 - первая стадия локальной деформации по высоте слитка 1; на фиг.6 - вторая стадия локальной деформации слитка до достижения заданного размера заготовки по ширине; на фиг.7 - разрез установки в продольно-вертикальном сечении А-А на фиг.6; на фиг.8 - частичный разрез слитка в сечении отделения заготовки от слитка.Figure 1 presents the knife 4 for partial cutting of the ingot 1; figure 2 - strikers 2 of the first pair of tools; figure 3 - movable horizontally movable elements 5 strikers 3 of the second pair of tools; figure 4 - diagram of the relative position of the tool in the initial position; figure 5 - the first stage of local deformation along the height of the ingot 1; figure 6 - the second stage of local deformation of the ingot to achieve a given size of the workpiece in width; in Fig.7 is a section of the installation in a longitudinally vertical section aa in Fig.6; on Fig is a partial section of the ingot in the section of separation of the workpiece from the ingot.

В начальном положении бойки 2 и 3 разведены (фиг.4). После введения в рабочее пространство слитка 1 (зона отделения заготовки от слитка) первая пара бойков 2 включается на «сведение» (фиг.5). Перемещение этих бойков продолжается до получения необходимого размера заготовки по высоте в сечении отделения заготовки от слитка и смыкания закристаллизовавших поверхностных слоев. При достижении указанного условия бойки 2 первой пары инструмента в этом положении фиксируются, и взаимное расположение их на последующих этапах остается неизменным.In the initial position, the strikers 2 and 3 are divorced (figure 4). After the ingot 1 (the zone of separation of the workpiece from the ingot) is introduced into the working space, the first pair of strikers 2 is turned on for “mixing" (Fig. 5). The movement of these dies continues until the desired workpiece size is obtained in height in the section of separation of the workpiece from the ingot and the closure of crystallized surface layers. When this condition is achieved, the strikers 2 of the first pair of tools in this position are fixed, and their relative position at subsequent stages remains unchanged.

В процессе локальной деформации слитка до смыкания поверхностных закристаллизовавшихся слоев бойками 2 первой пары инструмента развивается поперечная деформация, которая ничем не ограничивается. (В обработке металлов давлением такое течение (перемещение) металла принято называть свободным уширением).In the process of local deformation of the ingot until the surface of the crystallized layers closes with the strikers 2 of the first pair of tools, a transverse deformation develops, which is not limited by anything. (In metal forming, such a flow (movement) of metal is commonly called free broadening).

На второй стадии локальной деформации сводятся бойки 3 второй пары инструмента (фиг.6). Боковая поверхность этой пары бойков 3 выполнена таким образом, что бойки 3 скользят по рабочей поверхности первой пары в пространстве между ними. Оси первой и второй пары бойков 2 и 3 лежат в одной плоскости.At the second stage of local deformation, the strikers 3 of the second tool pair are reduced (Fig. 6). The lateral surface of this pair of strikers 3 is made in such a way that the strikers 3 slide on the working surface of the first pair in the space between them. The axes of the first and second pair of strikers 2 and 3 lie in the same plane.

При движении бойков 3 второй пары инструмента «на сведение» они деформируют заготовку в направлении, перпендикулярном первичному.When the strikers 3 of the second pair of the “flatten” tool move, they deform the workpiece in the direction perpendicular to the primary.

Сведение бойков 3 продолжается до получения необходимого размера заготовки по ширине в сечении отделения заготовки от слитка.The reduction of the strikers 3 continues until the required workpiece size is obtained in width in the section for separating the workpiece from the ingot.

На второй стадии локальная деформация слитка происходит в условиях ограничения поперечной деформации (уширение), поскольку первая пара бойков 2 зафиксирована в конечном их положении. В этом случае металл слитка не может течь в поперечном направлении и вынужден течь только в направлении оси слитка (продольная деформация).At the second stage, the local deformation of the ingot occurs under conditions of limiting lateral deformation (broadening), since the first pair of strikers 2 are fixed in their final position. In this case, the ingot metal cannot flow in the transverse direction and is forced to flow only in the direction of the axis of the ingot (longitudinal deformation).

После достижения второй парой инструмента заданной ширины заготовки в сечении отделения заготовки от слитка ножом 4 выполняют частичный разрез слитка в этом сечении с одновременным растяжением до отрыва заготовки от слитка путем перемещения в разные стороны, параллельно оси слитка, подвижных, горизонтально перемещаемых элементов 5 бойков второй пары инструмента.After the second pair of tools reaches the specified workpiece width in the section of separation of the workpiece from the ingot with a knife 4, a partial cut of the ingot in this section is performed while simultaneously stretching until the workpiece is torn from the ingot by moving in opposite directions, parallel to the axis of the ingot, movable, horizontally moving elements of 5 strikers of the second pair tool.

Локальная деформация части периферийных объемов одновременно по обе стороны от плоскости разделения позволяет предотвратить прорыв металла не только из слитка, но и из отрезанной мерной заготовки.Local deformation of a part of peripheral volumes at the same time on both sides of the separation plane allows preventing metal breakthrough not only from the ingot, but also from the cut measured billet.

Таким образом, способ получения непрерывнолитых заготовок уменьшает длительность операций отделения заготовки от непрерывнолитого слитка, благодаря чему путь перемещения инструмента совместно с заготовкой будет минимальным. Вместе с обеспечением сокращения металлургической длины МНЛЗ и приданием торцевой части заготовки формы, обеспечивающей надежный захват в прокатном стане, изобретение обеспечивает также минимизацию потерь металла за счет обрези переднего и заднего концов готового проката.Thus, the method for producing continuously cast billets reduces the duration of operations for separating the billet from the continuously cast ingot, so that the path of moving the tool together with the billet will be minimal. Along with providing a reduction in the metallurgical length of the continuous casting machine and shaping the end part of the billet, which ensures a reliable grip in the rolling mill, the invention also minimizes metal losses by cutting the front and rear ends of the finished product.

Claims (2)

1. Способ получения непрерывнолитых заготовок, включающий местную деформацию слитка до смыкания поверхностных закристаллизовавшихся слоев и отделение заготовки от непрерывнолитого слитка, отличающийся тем, что местную деформацию выполняют в двух взаимно перпендикулярных направлениях двумя парами инструмента в плоскости, перпендикулярной продольной оси заготовки, причем на первой стадии местную деформацию выполняют первой парой инструмента до смыкания поверхностных закристаллизовавших слоев слитка, затем инструмент фиксируют в положении, соответствующем заданному размеру заготовки в плоскости отделения заготовки от слитка, а на второй стадии местную деформацию выполняют второй парой инструмента до достижения заданного размера заготовки в той же плоскости, после чего выполняют в этой же плоскости частичный разрез слитка с одновременным его растяжением в разные стороны подвижными элементами второй пары инструмента до отрыва заготовки от слитка.1. A method of producing continuously cast billets, comprising local deformation of the ingot before closing the surface crystallized layers and separating the billet from the continuously cast ingot, characterized in that the local deformation is performed in two mutually perpendicular directions with two pairs of tools in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the billet, and in the first stage local deformation is performed by the first pair of the tool until the surface crystallized layers of the ingot are closed, then the tool is fixed in the position corresponding to a given size of the workpiece in the plane of separation of the workpiece from the ingot, and in the second stage local deformation is performed by the second pair of tools until the specified size of the workpiece is reached in the same plane, after which a partial section of the ingot is performed in the same plane with its simultaneous extension in different directions movable elements of the second pair of the tool until the workpiece is torn off the ingot. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что локальную деформацию слитка производят до смыкания закристаллизовавшихся поверхностных слоев заготовки при содержании закристаллизовавшейся части поверхностных слоев более 50% от общей площади сечения заготовки. 2. The method according to claim 1, characterized in that the local deformation of the ingot is carried out before the crystallized surface layers of the workpiece are closed when the crystallized part of the surface layers contains more than 50% of the total cross-sectional area of the workpiece.

Images