СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛОВ Российский патент 1996 года по МПК B22D11/10 C21C7/00 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов.

Наиболее близким по технической сущности является способ непрерывной разливки металлов, включающий подачу металла из разливочного ковша в промежуточный ковш и далее в кристаллизаторы. Металл подают из разливочного ковша через огнеупорную трубу под уровень металла в промежуточном ковше. Металл подают из промежуточного ковша в кристаллизаторы через удлиненные огнеупорные стаканы под уровень металла. В процессе разливки зеркало металла в разливочном и промежуточном ковше, а также в кристаллизаторах покрывают слоем специальных теплоизолирующих засыпок (см. Непрерывная разливка стали. Учебник для СПТУ. Попондопуло И.К. Михневич Ю.Ф. М. Металлургия, 1990, с.192).

Недостатком известного способа является низкая стабильность и производительность процесса непрерывной разливки стали с особо низким содержанием углерода. Это объясняется тем, что через слой теплоизолирующей засыпки происходят значительные потери тепла, особенно при длительной разливке стали из большегрузных разливочных кирпичей. При этом происходит переохлаждение разливаемой стали, что приводит к замерзанию стали в разливочных и промежуточных ковшах. Этому способствует также тот факт, что стали с особо низким содержанием углерода имеют узкий интервал кристаллизации и требует для своей разливки постоянного поддержания высокого значения температуры в жидком состоянии в узких пределах.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении стабильности и производительности процесса непрерывной разливки металлов.

Указанный технический эффект достигают тем, что подают металл из разливочного ковша в промежуточный ковш и далее в кристаллизаторы через разливочные стаканы, при этом зеркало металла в разливочном и промежуточном ковшах, а также в кристаллизаторах покрывают слоем теплоизолирующей засыпки.

В процессе непрерывной разливки зеркало металла в разливочном ковше покрывают вторым слоем теплоизолирующей засыпки из экзотермического материала в виде шлака от производства алюминия с расходом 2-6 кг/т стали и устанавливают при этом толщину слоя экзометрического материала в пределах 0,15-0,4 толщины нижнего слоя теплоизолирующей засыпки.

Повышении стабильности и производительности процесса непрерывной разливки будет происходить вследствие подогрева первого нижнего слоя теплоизолирующей засыпки теплом верхнего второго слоя экзотермического материала, которое выделяется при нагреве и сгорании экзотермического материала. При этом уменьшаются потери тепла от жидкого металла с его зеркала в разливочном ковше. В результате температура жидкого металла поддерживается постоянной в необходимых узких пределах, что позволяет стабильно производить непрерывную разливку стали с особо низким содержанием углерода, имеющей узкий интервал кристаллизации.

Диапазон расходов экзотермического материала в пределах 2-6 кг/т стали объясняется закономерностями выделения тепла из слоя экзотермического материала. При меньших значениях количества выделяемого тепла будет недостаточным для уменьшения потерь тепла с зеркала металла в разливочном ковше. Большие значения устанавливать не имеет смысла, т.к. при этом будет происходить перерасход экзотермического материала без дальнейшего уменьшения потерь тепла с зеркала металла.

Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от весового расхода металла из разливочного ковша.

Диапазон значений толщины слоя экзотермического материала в пределах 0,15-0,4 толщины нижнего слоя теплоизолирующей засыпки объясняется закономерностями тепловыделения тепла от жидкого металла через слой теплоизолирующей засыпки. При меньших значениях не будет обеспечиваться постоянство температуры жидкого металла в разливочном ковше. Большие значения устанавливать не имеет смысла, т. к. при этом будет происходить перерасход экзотермического материала без дальнейшего уменьшения потерь температуры жидким металлом.

Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от емкости разливочного ковша.

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

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

Способ непрерывной разливки металлов осуществляют следующим образом.

Пример. В процессе непрерывной разливки подают сталь марки ИФ с содержанием углерода 0,008% из разливочного ковша в промежуточный ковш и далее в кристаллизаторы через разливочные стаканы, из которых вытягивают непрерывнолитые слитки с переменной скоростью. Зеркало металла в разливочном и промежуточном ковшах, а также в кристаллизаторах покрывают слоем теплоизолирующей засыпки из синтетического шлака следующего состава:
CaO 52.56%
Al₂O₃ 37.42%
TiO₂ 2.4,5%
FeO ≅ 1,0%
MgO ≅ 3%
SiO₂ ≅ 3%
В процессе непрерывной разливки зеркало металла в разливочном ковше покрывают вторым слоем теплоизолирующей засыпки из экзотермического материала в виде шлака от производства алюминия следующего состава:
Al₂O₃ 60%
металлический алюминий в виде корольков
CaO 30% 2.3%
FeO 1.2%
SiO₂ 4.6%
MgO 1,5.2%
S < 0,01
Шлак от производства алюминия засыпают на зеркало металла в разливочном ковше в виде пылевидной фракции. Расход экзотермического материала устанавливают в пределах 2-6 кг/т стали, а толщину слоя экзотермического материала устанавливают в пределах 0,15-0,4 от толщины нижнего слоя теплоизолирующей засыпки.

При таком способе теплоизоляции зеркала металла в разливочном ковше происходит подплавление алюминиевых корольков в слое экзотермического материала с выделением тепла. В этих условиях происходит "запирание" теплового потока от нижнего слоя шлаковой засыпки, что повышает его теплоизолирующие свойства.

В таблице приведены примеры осуществления способа непрерывной разливки металлов с различными технологическими параметрами.

В первом примере вследствие малых расходов и толщины слоя экзотермического материала увеличиваются теплопотери с зеркала металла в разливочном ковше, что приводит к снижению температуры металла на выходе из разливочного ковша. Сказанное приводит к замеpзанию металла в разливочных стаканах разливочного и промежуточных ковшей и, как следствие, к прекращению процесса непрерывной разливки.

В пятом примере вследствие больших расходов и толщины слоя экзотермического материала происходит его излишний перерасход без дальнейшей стабилизации температуры металла.

В шестом примере, прототипе, вследствие отсутствия второго верхнего слоя экзотермического материала на зеркале металла в разливочном ковше происходит снижение его температуры сверх допустимых значений. Сказанное приводит к замерзанию металла в разливочных стаканах разливочного и промежуточных ковшей и, как следствие, к прекращению процесса непрерывной разливки.

В примерах 2-4 вследствие покрытия первого слоя теплоизолирующей засыпки вторым слоем экзотермического материала с оптимальным расходом и толщиной слоя обеспечивается подогрев первого слоя теплоизолирующей засыпки до необходимых параметров. В этих условиях температура металла на выходе из разливочного и промежуточного ковшей поддерживается в процессе разливки постоянной, что обеспечивает стабильность формирования непрерывнолитых слитков и процесса разливки.

В общем случае применение двухслойного теплоизолирующего покрытия возможно в промежуточном ковше и в кристаллизаторах.

Применение предлагаемого способа позволяет повысить производительность процесса непрерывной разливки металлов на 6-10% Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принят способ непрерывной разливки металлов, применяемый на Новолипецком металлургическом комбинате.

Способ непрерывной разливки металлов заключается в том, что подают металл из разливочного ковша в промежуточный ковш и в кристаллизаторы через разливочные стаканы, при этом зеркало металла в разливочном и промежуточном ковшах, а также в кристаллизаторах покрывают слоем теплоизолирующей засыпки. В процессе непрерывной разливки зеркало металла в разливочном ковше покрывают вторым слоем теплоизолирующей засыпки из экзотермического материала в виде шлака от производства алюминия с расходом 2-6 кг/т стали и устанавливают при этом толщину слоя экзотермического материала в пределах 0,15-0,4 от толщины нижнего слоя теплоизолирующей засыпки. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ непрерывной разливки металлов, включающий подачу металла из разливочного ковша в промежуточный ковш и далее в кристаллизаторы через разливочные стаканы и покрытие зеркала металла в разливочном и промежуточном ковшах и в кристаллизаторах слоем теплоизолирующей засыпки, отличающийся тем, что в процессе непрерывной разливки на слой теплоизолирующей засыпки в разливочном ковше подают теплоизолирующую засыпку из экзотермического материала с расходом 2 6 кг/т стали, при этом толщину слоя экзотермического материала устанавливают в пределах 0,15 0,4 от толщины нижнего слоя теплоизолирующей засыпки. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве экзотермического материала используют шлак от производства алюминия.