СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛА В ПРОЦЕССЕ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК B22D11/10 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к непрерывной разливке металлов.

Известен способ и устройство для обработки металла в процессе непрерывной разливки, включающее подачу жидкого металла из разливочного ковша в единую вакуум-камеру, создание в ней разрежения до необходимого по технологии остаточного давления, подачу металла из вакуум-камеры через отдельный патрубок непосредственно в кристаллизатор под уровень металла. При этом вакуум-камера служит герметически закрытым промежуточным ковшом, соединенным с вакуум-проводом [1]
Недостатком известного способа и устройства является недостаточная производительность процесса непрерывной разливки металлов. Это объясняется тем, что в случае нарушения герметичности вакуум-камеры происходит переполнение кристаллизатора. В этих условиях прекращается процесс непрерывной разливки. Кроме того, при известном способе невозможна регулировка расхода металла в кристаллизаторы в зависимости от изменяющихся параметров процесса разливки.

Наиболее близким по технической сущности являются способ и устройство для обработки металла в процессе непрерывной разливки, включающие подачу жидкого металла из разливочного ковша в единую вакуум-камеру, создание в ней разрежения до необходимого по технологии остаточного давления, подачу металла в промежуточный ковш через отдельный патрубок и далее в кристаллизаторы. Расход металла из промежуточного ковша регулируют при помощи стопоров. После подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижних торцев патрубков и герметизации вакуум-камеры жидким металлом начинают производить уменьшение остаточного давления в камере. Металл в промежуточном ковше подвергают раскислению и легированию [2]
Недостатком известного способа и устройства является неудовлетворительное качество разливаемого металла. Это объясняется тем, что объем металла, находящийся в начале разливки в промежуточном ковше, не подвергается вакуумированию. Кроме того, не происходит глубокого раскисления и легирования металла в промежуточном ковше, так как ферросплавы окисляются на воздухе. При этом кислород, находящийся в жидком металле, взаимодействует с раскислителем, что не позволяет произвести глубокое обезуглероживание металла.

Сказанное приводит к браку непрерывнолитых слитков по увеличенному содержанию оксидов. Кроме того, снижается производительность получения непрерывнолитых слитков высокого качества так как вакуумируется не весь металл.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в улучшении качества непрерывнолитых слитков и повышении производительности процесса обработки металла при непрерывной разливке.

Указанный технический эффект достигают тем, что металл подают из разливочного ковша в вакуум-камеру, создают в ней остаточное давление, обрабатывают металл в вакуум-камере, подают металл в промежуточный ковш через отдельный патрубок и далее в кристаллизаторы, а также производят раскисление и легирование металла.

Сначала металл подают в первую часть вакуум-камеры, где производят струйное вакуумирование, далее металл направляют во вторую часть вакуумной камеры, где производят раскисление и легирование металла посредством подачи в эту часть камеры раскислителей и легирующих элементов, далее из второй части вакуумной камеры металл подают в промежуточный ковш с помощью дополнительного патрубка.

После подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижних торцев патрубков и герметизации вакуум-камеры жидким металлом осуществляют циркуляционное вакуумирование находящегося в промежуточном ковше металла посредством подачи инертного газа в один из патрубков, а после создания в вакуум-камере заданного остаточного давления наряду с обработкой металла в вакуум-камере дополнительно производят циркуляционное вакуумирование в промежуточном ковше.

Кроме того, устройство для обработки металла в процессе непрерывной разливки включает вакуум-камеру со сливным патрубком. Вакуум-камера разделена на сообщающиеся части, при этом одна из частей камеры снабжена двумя сливными патрубками, а также шлюзовым подающим затвором.

Повышение производительности процесса обработки металла при непрерывной разливке будет происходить вследствие повышения эффективности процесса вакуумирования в условиях одновременного совмещения двух видов вакуумирования: циркуляционного и дегазации струи и слоя металла в проточной вакуум-камере. При этом процессу вакуумирования будет подвергаться весь разливаемый металл, начиная с первых порций, наполняющих промежуточный ковш в начале непрерывной разливки.

Кроме того, раскисление и легирование металла в одной из частей вакуум-камеры позволяет произвести более глубокое обезуглероживание металла в первой части вакуум-камеры вследствие использования для этих целей большей части кислорода, находящегося в металле. Подача раскислителей и легирующих элементов в соседнюю вакуум-камеру исключает их контакт с кислородом воздуха, что снижает образование оксидов. При этом весь объем подаваемых ферросплавов полностью идет только на раскисление и легирование. Сказанное приводит к улучшению качества непрерывнолитых слитков.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков предлагаемых способа и устройства с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.

На чертеже показана схема устройства для обработки металла в процессе разливки.

Устройство для обработки металла в процессе непрерывной разливки состоит из разливочного ковша 1, вакуум-камеры 2 с частями 3 и 4, патрубков 5, промежуточного ковша 6, разливочных стаканов 7, кристаллизаторов 8, вакуум-провода 9, трубопровода 10, перегородок 11 и 12, шлюзового затвора 13,стопоров 14. Позицией 15 обозначен жидкий металл, 16 уровень металла в промежуточном ковше, 17 непрерывнолитой слиток.

Способ обработки металла в процессе непрерывной разливки осуществляют и устройство работает следующим образом.

П р и м е р. В начале процесса непрерывной разливки подают жидкую сталь 15 марки 3сп из разливочного ковша 1 емкостью 350 т в отделение 3 вакуум-камеры 2. Вакуум-камера 2 выполнена из двух сообщающихся между собой частей 3 и 4, перегороженных перегородкой 11. Часть 4 камеры 2 снабжена двумя патрубками 5 и шлюзовым подающим затвором 13.

В камере 2 создают разрежение до необходимого по технологии остаточного давления в пределах 0,6-6,5 кПа. Разрежение создают посредством вакуум-провода 9, соединенного с вакуум-насосом. Металл 15 перетекает по поду камеры 2 из части 3 в часть 4 в зазоре между перегородкой 11 и днищем камеры 2. В части 3 камеры 2 происходит дегазация и обезуглероживание металла 15 в струе и в слое металла. При этом в процессе вакуумирования на струю металла приходится приблизительно 70% всего объема дегазации и обезуглероживания, остальное в слое металла на подине камеры 2.

Металл 15 подают из части 4 вакуум-камеры 2 в промежуточный ковш 6 емкостью 50 т двумя струями через два огнеупорных патрубка 5. Далее металл 15 из промежуточного ковша 6 подают через удлиненные огнеупорные стаканы 7 в кристаллизаторы 8 под уровень металла. Из кристаллизаторов 8 вытягивают непрерывнолитые слитки 17 сечением 250х1600 мм с переменной скоростью в пределах 0,6-1,2 м/мин.

Расход металла из промежуточного ковша 6 регулируют при помощи стопоров 14.

В начале разливки после наполнения промежуточного ковша 6 металлом 15 выше нижних торцев патрубков 5 и герметизации вакуум-камеры 2 уровнем 16 жидкого металла производят циркуляционное вакуумирование металла, находящегося в промежуточном ковше 6, посредством подачи инертного газа, например, аргона по трубопроводу 10 в один из патрубков 5 с расходом в пределах 400-600 л/мин. В этих условиях когда из вакуум-камеры 2 начинают откачивать воздух, под действием атмосферного давления металл поднимается в вакуумную камеру 2 на барометрическую величину, равную примерно 1,4 м, и покрывает подину камеры 2. Подводимый по трубопроводу 10 газ, увеличиваясь в объеме, поднимается по патрубку 5, приводит в движение находящийся в нем металл и приподнимает не некоторую величину уровень зеркала металла 15 в камере 2. Дегазированный металл 15 стекает по другому патрубку 5 обратно в промежуточный ковш. При этом выделившийся газ удаляется из частей 3 и 4 камеры 2 по вакуум-проводу 9.

После герметизации патрубков 5 жидким металлом начинается понижение давления в вакуум-камере до необходимого значения. Объем металла, находящийся в промежуточном ковше и вновь поступающий в вакуум-камеру, подвергается только циркуляционному вакуумированию. В дальнейшем после создания в вакуум-камере необходимого остаточного давления разливку ведут в условиях совместного вакуумирования металла посредством его пропускания через вакуум-камеру и циркуляции металла через патрубки.

В процессе обработки металла в часть 4 вакуум-камеры 2 подают раскислители и легирующие элементы, например Al, Ti, Ca через шлюзовый подающий затвор 13. В промежуточном ковше 6 установлены перегородки 12, под которыми жидкий металл перетекает из патрубков 5 к разливочным стаканам 7. При этом исключается попадание шлака в разливочные стаканы.

Применение предлагаемых способа и устройства позволяет повысить производительность получения вакуумированного металла за счет обработки всего металла, включая и металл, находящийся в промежуточном ковше в начале непрерывной разливки. При этом повышается эффективность вакуумирования металла за счет сочетания двух видов вакуумирования: в струе в проточной камере и циркуляционного в промежуточном ковше. В то же время за счет раскисления и легирования металла под вакуумом отсутствуют условия для контакта вводимых ферросплавов с кислородом воздуха и шлаковой смеси, находящейся в промежуточном ковше и кристаллизаторах. В этих условиях происходит более глубокое обезуглероживание металла, лучшее усвоение металлом раскислителей и легирующих элементов, что приводит к их экономии.

Применение предлагаемого способа и устройства позволяет повысить производительность процесса обработки металла при непрерывной разливке на 8% а также улучшить качество непрерывнолитых слитков за счет уменьшения в них содержания оксидов на 6% Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который приняты способ и устройство для обработки металла в процессе непрерывной разливки, применяемые на Новолипецком металлургическом комбинате.

Сущность изобретения: в процессе обработки металла при непрерывной разливке металл подают из разливочного ковша в вакуумкамеру, обрабатывают металл в вакуумкамере, подают металл в промежуточный ковш через отдельный патрубок и далее в кристаллизаторы, а также производят раскисление и легирование металла, при этом вначале металл подают в первую часть вакуумкамеры, где производят струйное вакуумирование, затем во вторую часть вакуумкамеры, где производят раскисление и легирование и легирование металла посредством подачи в эту часть камеры раскислителей и легирующих элементов. Далее из второй части вакуумкамеры металл подают в промежуточный ковш с помощью дополнительного патрубка. После подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижних торцов патрубков и гермитизации вакуумкамеры жидким металлом осуществляют циркуляционное вакуумирование находящегося в промежуточном ковше металла посредством подачи инертного газа в один из патрубков, а после создания в вакуумкамере заданного остаточного давления наряду с обработкой металла в вакуумкамере дополнительно производят циркуляционное вакуумирование в промежуточном ковше. Устройство для обработки металла в процессе непрерывной разливки содержит вакуумкамеру со сливным патрубком, разделенную перегородкой на две сообщающиеся части. Одна из частей камеры снабжена двумя сливными патрубками, а также шлюзовым подающим затвором. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ обработки металла в процессе непрерывной разливки, включающий подачу жидкого металла из разливочного ковша через вакуум-камеру с патрубком в промежуточный ковш, обработку металла в вакуум-камере, подачу металла из промежуточного ковша в кристаллизаторы, раскисление и легирование металла в промежуточном ковше, отличающийся тем, что в вакуум-камере осуществляют последовательно струйное вакуумирование, раскисление и легирование металла, а затем подают его в промежуточный ковш с помощью дополнительного патрубка, при этом после подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижних торцов патрубков и герметизации вакуум-камеры жидким металлом осуществляют циркуляционное вакуумирование находящегося в промежуточном ковше металла посредством подачи инертного газа в один из патрубков, а затем одновременно с циркуляционным вакуумированием осуществляют обработку металла в вакуум-камере. 2. Устройство для обработки металла в процессе непрерывной разливки, содержащее вакуум-камеру со сливным патрубком, заглубленным в полость промежуточного ковша, отличающееся тем, что вакуум-камера разделена перегородкой на две сообщенные между собой части, одна из которых снабжена дополнительным сливным патрубком и шлюзовым подающим затвором.