Способ получения мелкосортового проката в совмещенном литейно-прокатном агрегате и устройство для его осуществления

1 Область техники Изобретение относится к металлургии,конкретно к совмещенным процессам непрерывного литья заготовок и непрерывной прокатки заготовок, может быть использовано при производстве мелкосортового проката. Предшествующий уровень техники В настоящее время тенденция совмещения непрерывного литья заготовок с их последующей прокаткой в одном совмещенном литейнопрокатном агрегате нашла достаточно широкое распространение. Так, известен, например, процесс непрерывной разливки с прямым обжатием заготовок, разработанный фирмой "Даниэли" и описанный в журнале "Steel Times International" вып.3, июнь 1995 г. стр.14-15. Имея значительные преимущества перед классическими процессами получения мелкого сорта с охлаждением непрерывнолитых заготовок транспортировкой к прокатным станам, нагревом в газовой печи и последующей прокаткой, известный процесс позволяет снизить расход тепловой энергии для получения требуемой температуры металла перед прокаткой. Вместе с тем этому процессу присущ и ряд серьезных недостатков. К их числу следует отнести большой расход топлива, значительные потери металла с окалиной, увеличенная площадь, занимаемая оборудованием, неблагоприятные условия работы прокатного стана, связанные с динамическими нагрузками на валки и с увеличенной вероятностью нарушения процесса прокатки ("бурением"). Наиболее близким к заявляемому изобретению является процесс получения проката в совмещенном литейно-прокатном агрегате, описанный в журнале "Steel Times International,March", p. 16-17, позволяющий до 50-60% снизить расходы на топливо по сравнению с газовым подогревом заготовок, а также снизить потери металла с окалиной до 0,25%, что достигается применением индукционного нагрева заготовок. Однако описанные процессы-аналоги имеют существенный недостаток, заключающийся в отсутствии прямого совмещения непрерывного литья заготовок и прокатки, что обусловливает неблагоприятные условия работы стана, требует обязательно порезки, заготовки и дополнительных затрат энергии. Кроме того, увеличиваются площади, необходимые для размещения оборудования, а сам процесс нагрева заготовок путем подведения постоянной тепловой энергии через группу индукторов не позволяет получать узкий, наиболее оптимальный, диапазон нагрева заготовок перед прокаткой. Раскрытие изобретения В основу данного изобретения положена задача - устранить перечисленные выше недостатки созданием процесса получения мелкосортового проката в совмещенном литейно 002047 2 прокатном агрегате, включающем непрерывное литье сортовой заготовки с поддержанием постоянного уровня металла в кристаллизаторе,последующий индукционный подогрев заготовки и ее прокатку ведут в режиме непрерывного процесса таким образом, что в начальной стадии процесса постоянный уровень металла в кристаллизаторе поддерживают регулированием скорости тянущих роликов машины непрерывного литья заготовок, а с началом прокатки функцию тянущих роликов по поддержанию постоянного уровня металла в кристаллизаторе передают первой клети прокатного стана, при этом индукционный подогрев заготовки перед прокаткой осуществляют в двух группах индукторов двумя потоками - в первой группе постоянным, равным половине номинального значения требуемой для нагрева заготовки мощности,а во второй группе - переменным, мощность которого в каждой секции индуктора задают на основании замеров температуры поверхности заготовки на входе в первую индукционную группу и на выходе из второй группы. Нагрев заготовок во второй группе осуществляют по формулеNpeг = КV(2t3cp - 1,19t1n - 0,652t2n - 273) - А где Npег - мощность регулируемого потока тепла, кВт;t1n - t2n - соответственно, температура поверхности заготовки на входе в первую индукционную группу и на выходе из второй, С;t3cp - заданное среднее значение температуры поверхности заготовки перед прокаткой, С; К - коэффициент, учитывающий размер сечения отливаемой заготовки, равный 1,02 - 1,38; А - постоянная величина регулируемого потока мощности, равная 350-380, при этом меньшим значениям величин К и А соответствуют и меньшие значения сечений отливаемых заготовок (например, квадрат со стороной 110 мм), а большим значениям - большие значения сечений отливаемых заготовок (например, квадрат со стороной 125 мм). Заявленный способ реализуется с помощью устройства, изображенного на фиг. 1, 2. На фиг. 1 изображен общий вид совмещенного литейно-прокатного агрегата для непрерывного получения мелкосортового проката. На фиг. 2 - схема участка индукционного нагрева заготовки. Устройство (фиг. 1) представляет собой совмещенный литейно-прокатный агрегат и включает в себя машину непрерывного литья заготовок с кристаллизатором 1, систему вторичного охлаждения 2, поддерживающие 3 и тянущие 4 ролики, ножницы 5 для отрезания переднего конца заготовки с затравкой, две группы индукторов 6 и 7 для подогрева заготовки и прокатный стан 8 (условно показана первая клеть прокатного стана). Особенностью устройства является то, что группы индукторов 6 и 7 и 3 прокатный стан 8 расположены в одном технологическом потоке с кристаллизатором 1 машины, при этом приводы тянущих 4 роликов машины и привод первой клети прокатного стана через переключатель 9 связаны электрической сигнально-управляющей системой 11 с датчиком 12 уровня металла в кристаллизаторе 1. Первая группа 6 индукторов выполнена нерегулируемой мощности, а вторая 7 - регулируемой. На фиг. 2 изображена схема участка индукционного нагрева заготовки, который помимо двух групп индукторов 6 и 7 содержит перед первой группой 6 индукторов оптический пирометр 13, фотоголовку 14, фиксирующую прохождение заготовки, а после второй группы индукторов 7 - оптический пирометр 15. Подающий ролик 16 фиксирует скорость движения заготовки перед входом в первую группу индукторов. Лучший вариант осуществления изобретения Способ получения мелкосортового проката в совмещенном литейно-прокатном агрегате реализуется в заявленном устройстве следующим образом. С началом разливки (введение затравки и начало вытягивания слитка производят как обычно) и появлением заготовки 17 в тянущих роликах машины, тянущим роликам задают такую скорость вращения, которая через электрическую сигнально-управляющую систему, переключатель и датчик уровня металла в кристаллизаторе обеспечивает поддержание постоянного уровня металла в кристаллизаторе. По мере продвижения заготовки по роликам машины заготовка кристаллизуется, и ее передний торец с затравкой обрезают ножницами. По пути к первой группе индукторов на основании датчиков температуры поверхности заготовки и скорости ее продвижения выбирают режим ее нагрева в регулируемой группе индукторов. Выбор режима нагрева осуществляют на основе входных и выходных данных температуры поверхности заготовки, скорости ее продвижения и сечения заготовки программируемым контроллером (на чертежах не показан). При этом в начале процесса, при отсутствии необходимых данных о состоянии заготовки на выходе из второй группы индукторов, первая и вторая группа индукторов работают в режиме нерегулируемой подводимой мощности, равной номинальной (паспортной) характеристике индукторов. Необходимо отметить, что при производстве мелкосортового проката оптимальными определены следующие параметры заготовки это квадрат со стороной 110 мм и квадрат со стороной 125 мм, а номинальная мощность индукторов как первой, так и второй групп -500 квт. После выхода заготовки из второй группы индукторов и получения сигнала о температуре поверхности заготовки на выходе из второй группы индукторов, эта группа индукторов на 002047 4 чинает работать в режиме регулирования подаваемой мощности. При поступлении заготовки в первую клеть прокатного стана через электрическую сигнально-управляющую систему и переключатель функция тянущих роликов по поддержанию постоянного уровня металла в кристаллизаторе передается первой клети прокатного стана. С момента начала прокатки заготовки вся система работает в установившемся заявленном режиме, позволяя получать заготовку перед прокаткой с температурой по всему сечению в интервале 1200 С - 1250 С. Промышленная применимость Производственные испытания заявленного изобретения показали, что кроме решения главной, ранее не решенной задачи, - прямого совмещения непрерывной разливки и прокатки сортового металла, значительно сокращаются площади под размещение оборудования, улучшаются экономические показатели передела: на 20-30% снижается расход электроэнергии и на 0,5-1,0% уменьшается образование окалины,улучшаются экологические условия процесса,повышается надежность работы прокатного стана. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения мелкосортового проката в совмещенном литейно-прокатном агрегате, включающий непрерывное литье сортовой заготовки с поддержанием постоянного уровня металла в кристаллизаторе, последующий индукционный подогрев заготовки и ее прокатку,отличающийся тем, что непрерывное литье и прокатку заготовки ведут в режиме непрерывного процесса таким образом, что в начальной стадии процесса постоянный уровень металла в кристаллизаторе поддерживают регулированием скорости тянущих роликов машины непрерывного литья заготовок, а с началом прокатки функцию тянущих роликов по поддержанию постоянного уровня металла в кристаллизаторе передают первой клети прокатного стана, при этом индукционный подогрев заготовки перед прокаткой осуществляют в двух группах индукторов, двумя потоками: в первой группе постоянным, равным половине номинального значения требуемой для нагрева заготовки мощности, а во второй группе - переменным,мощность которого в каждой секции индуктора задают на основании замеров температуры поверхности заготовки и скорости ее перемещения. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что мощность теплового потока в каждой секции регулируемой группы индукторов задают на основании замеров скорости движения заготовки, замеров температуры ее поверхности на входе в первую группу индукторов и на выходе из второй индукционной группы по формулеNpeг = KV(2t3cp - 1,19t1n - 0,652t2n - 273) - А где Npeг - мощность регулируемого потока тепла, кВт;t1n - t2n - соответственно, температура поверхности заготовки на входе в первую индукционную группу и на выходе из второй, С;t3cp - заданное среднее значение температуры поверхности заготовки перед прокаткой, С; К - коэффициент, учитывающий размер сечения отливаемой заготовки, равный 1,02-1,38; А - постоянная величина регулируемого потока мощности, равная 350-380, при этом в начале процесса тепловые потоки нерегулируемой и регулируемой групп индукторов задают одинаковыми. 3. Устройство для получения мелкосортового проката в совмещенном литейно 6 прокатном агрегате, содержащее совмещеннолитейный агрегат, состоящий из машины непрерывного литья заготовок с кристаллизатором и системой вторичного охлаждения, поддерживающих и тянущих роликов, ножницы для отрезки переднего конца заготовки с затравкой,индукторы для подогрева заготовки и прокатный стан, отличающееся тем, что индукторы и прокатный стан расположены в одном технологическом потоке с кристаллизатором, при этом приводы тянущих роликов машины и привод первой клети прокатного стана через переключатель связаны электрической сигнальной системой с датчиком уровня металла в кристаллизаторе, а индукторы выполнены в виде двух групп, причем первая группа индукторов выполнена, исходя из условия подвода постоянной, нерегулируемой номинальной мощности, а вторая - регулируемой.