СПОСОБ ВАКУУМИРОВАНИЯ МЕТАЛЛА В ПРОЦЕССЕ РАЗЛИВКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК B22D11/10 B22D27/09 

Описание патента на изобретение RU2082543C1

Изобретение относится к области металлургии, в частности, к способам и устройствам, используемым при вакуумировании жидкого металла непосредственно в процессе разливки.

Известен способ вакуумирования металла в процессе разливки, включающий стыковку ковша, оборудованного затвором, с вакуум-камерой, создание разряжения в вакуум-камере, открывание затвора ковша и вакуумирование струи металла, проходящего через вакуум-камеру (Сталь, 1983, N 12, с. 12, рис. 1).

Известно также устройство для вакуумирования металла, содержащее вакуум-камеру с крышкой и вакуум-проводом, сталеразливочный ковш с затвором и юбкой, герметично состыкованной с вакуум-камерой (там же).

Недостатками известных способа и устройства являются:
ограниченные функциональные возможности ввиду необходимости прерывания вакуумирования при смене разливаемого ковша, т.е. невозможность сплошного вакуумирования серийно разливаемых плавок;
уменьшенный выход вакуумированного металла;
дополнительные тепловые потери и уменьшение стойкости футеровки вследствие частой разгерметизации и подстуживания вакуум-камеры;
увеличенный расход инертного газа на заполнение вакуум-камеры;
затрудненные условия обслуживания вследствие необходимости маркировать и обрезать невакуумированные участки непрерывнолитой заготовки.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа вакуумирования металла в процессе разливки и устройства для его осуществления с возможностью сплошного вакуумирования серийно разливаемых плавок, с увеличенным выходом вакуумированного метала, с уменьшением тепловых потерь и увеличением стойкости футеровки, уменьшением расхода инертного газа на заполнение вакуум-камеры, а также упрощением условий обслуживания.

Способ вакуумирования металла в процессе разливки, состоит в том, что создают разряжение в вакуум-камере, подают струю металла из сталеразливочного ковша в промежуточный ковш, через вакуум-камеру, производят вакуумирование струи металла, откачивают подачу из сталеразливочного ковша и возобновляют цикл разливки, при этом отличия способа заключаются в том, что перед подачей в вакуум-камеру струю металла пропускают через соединенную с вакуумпроводом шлюзовую камеру, а после истечения 85-95% металла из сталеразливочного ковша, скорость разливки струи металла уменьшают до значения , где A, B длина и ширина ковша, h глубина погружения патрубка в металл, мм, r плотность металла, кг/м3, t допустимое время для замены сталеразливочного ковша, мин, при чем после окончания подачи струи металла из сталеразливочного ковша, перед каждой сменой последнего, давление в шлюзовой камере выравнивают до атмосферного, подавая в нее атмосферный воздух, и создают разряжение вновь после соединения с новым сталеразливочным ковшом.

Устройство для вакуумирования металла в процессе разливки содержит вакуум-камеру с крышкой и вакуум-проводом, сталеразливочный ковш с затвором и юбкой, герметично состыкованной с вакуум-камерой и промежуточный ковш.

Отличиями устройства является то, что оно снабжено шлюзовой камерой с вакуумным затвором, выполненным с механизмами вертикального и горизонтального перемещения, шлюзовая камера установлена на крышке вакуум-камеры и соединена байпасной линией с вакуум-проводом и атмосферой, а также то, что вакуумный затвор шлюзовой камеры выполнен в виде подвижной плиты с огнеупорной воронкой, механизм горизонтального перемещения выполнен в виде вакуумплотно-пропущенного через стенку шлюзовой камеры штока, соединенного с плитой посредством хвостовика с цапфами, установленными в вертикальных пазах вилки, предусмотренных в плите, а механизм вертикального перемещения плиты выполнен в виде двух симметрично расположенных направляющих, вставленных в боковые пазы, предусмотренные на плите и закрепленных на рычагах, пропущенных через стенку шлюзовой камеры посредством вакуумплотных шарниров с возможностью их взаимодействия с копирными приводными линейками.

Начало снижения скорости разливки, произведенное после разливки 85% металла стальковша, объясняется тем, что при более раннем начале снижения скорости разливки снижается производительность УНРС, а также значительная часть заготовок должна проходить усиленный контроль, т.к. уменьшение скорости ниже оптимальной ухудшает качество поверхности слитков. При начале снижения скорости разливки, соответствующему разливке более 95% металла, вызывает значительные отклонения в процессе разливки, что может привести к прорывам металла и ухудшает качество непрерывно-литых заготовок (табл. 1).

Значение скорости разливки: объясняется тем, что при большей скорости происходит срыв вакуума из-за оголения патрубка, а при меньшей скорости появляются значительные трудности в процессе разливки металла (ухудшения качества поверхности, деформация роликов). (См.табл.1 и пример).

Заполнение шлюзовой камеры атмосферным воздухом вызвано необходимостью облегчения отсоединения ковша и предотвращения забрызгивания механизмов затвора.

Наличие на крышке вакуум-камеры шлюзовой камеры с вакуумным затвором, обеспечивает возможность герметизации вакуум-камеры при смене разливаемых ковшей. Соединение шлюзовой камеры с вакуум-проводом и атмосферой облегчает отсоединение ковша при замене и открывание затвора при начале разливки нового ковша.

Наличие подвижной плиты с огнеупорной воронкой, а также механизмов ее вертикального и горизонтального перемещения дает возможность или перекрывать или направлять струю металла с предотвращением ее разбрызгивания.

Конструктивное выполнение механизмов вертикального и горизонтального перемещения, обеспечивает возможность их независимых движений, обеспечивающих поджатие воронки к шиберному затвору ковша в открытом положении и поджатие плиты к уплотнению в закрытом положении.

На фиг.1 изображена схема процесса вакуумирования в конце разливки одной плавки; на фиг.2 то же, в начале разливки следующей плавки; на фиг.3 общий вид устройства; на фиг.4 разрез А-А по фиг.3; на фиг.5 вид Б по фиг.4; на фиг.6 разрез Г-Г по фиг.1.

Сталеразливочный ковш 1 со сталью стыкуют с вакуум-камерой 2, сливной патрубок 3 которой входит в полость промковша 4 МНЛЗ. После открывания шиберного затвора 5 ковша 1 металл заполняет нижнюю часть промковша 4 и патрубок 3. В вакуум-камере 2 создают разряжение. Металл, вытекающий из ковша, проходит через шлюзовую камеру 6 и вакуум-камеру 2, где струя и слой металла на днище подвергаются вакуумной дегазации.

После разливки 85-95% плавки скорость вытягивания уменьшают до значения: , где А, Б длина и ширина промежуточного ковша, h глубина погружения патрубка в металл, t максимально допустимое время для смены сталеразливочного ковша.

Затем закрывают затвор 5 сталеразливочного ковша, отсекают от вакуум-провода 7 полость шлюзовой камеры 6, закрывают вакуумный затвор 8, (фиг.1) заполняют шлюзовую камеру атмосферным воздухом, расстыковывают вакуум-камеру и порожний ковш, заменяют его новым, после чего шлюзовую камеру соединяют с вакуум-проводом, открывают ее затвор (фиг.2) и процесс повторяют до полной разливки заданного количества плавок.

Пример выполнения способа.

Вакуумированию подвергают 350 т плавки стали 08Ю.

Рабочая скорость вытягивания слитка 4,52 т/мин. При серийной разливке после опорожнения ковша 85-95% определяемом по изменению массы плавки в ковше, уменьшают скорость до 2,26 т/мин. Значение V=2,26 т/мин рассчитывали по формуле где A=5500 мм, B=900 мм, r=7000 кг/м3, t=8 мин, h=525 мм.

Затем закрывают затвор сталеразливочного ковша, отсекают от вакуумпровода полость шлюзовой камеры, заполняют ее атмосферным воздухом, расстыковывают вакуумкамеру и порожний ковш и заменяют его новым. За время смены ковша уровень металла сокращается и достигает устья патрубка, при этом сохраняется запас металла в патрубке, достаточный для поддержания гидравлического затвора в период замены ковша, и процесс вакуумирования не прерывается. По указанной технологии разливаются остальные плавки заданной серии.

Устройство для осуществления данного способа вакуумирования металла (фиг. 3-5) содержит сталеразливочный ковш 1, вакуум-камеру 2 со сливным патрубком 3, который входит в полость промковша 4. Ковш 1 оснащен шиберным затвором 5. Вакуум-камера 2 оборудована шлюзовой камерой 6, соединенной с вакуум-проводом 7 и снабженной вакуумным затвором 8. Шлюзовая камера 6 вакуумплотно закреплена на горловине 9 вакуум-камеры 2 и своим верхним фланцем 10 вакуумплотно состыкована с юбкой 11 сталеразливочного ковша 1. Шлюзовая камера 6 соединена с вакуум-проводом 7 посредством клапана 12 и атмосферой посредством клапана 13.

В днище 14 шлюзовой камеры 6, футерованном со стороны полости вакуум-камеры огнеупорным материалом, выполнено водоохлаждаемое гнездо 15 со вставленными в него уплотнением 16 и огнеупорный стакан 17.

Вакуумный затвор 8 включает в себя плиту 18 со сменной огнеупорной воронкой 19 и термостойкой вставкой 20, а также механизмы 21, 22 - горизонтального и вертикального перемещения плиты 18.

Приводы механизмов могут быть выполнены с различной кинематической схемой, гидравлическими, пневматическими или электромеханическими.

На фиг.3-5 показан один из примеров возможного выполнения приводов.

Механизм 21 горизонтального перемещения плиты 18 выполнен в виде полого водоохлаждаемого штока 23, пропущенного через стенку шлюзовой камеры 6 посредством уплотнительного узла 24, и соединен с силовым цилиндром 25. Шток 23 связан с плитой 18 посредством хвостовика 26 с цапфами, установленными с возможностью вертикального перемещения в вилке 27, выполненной на плите 18.

Механизм 22 вертикального перемещения выполнен в виде двух симметрично расположенных продольных направляющих 28, вставленных в боковые пазы 29, выполненные в плите 18.

Каждая направляющая 28 закреплена на двух рычагах 30, пропущенных через стенку шлюзовой камеры посредством вакуумплотных сферических шарниров 31. На противоположных концах рычагов 30 закреплены ролики 32, установленные в наклонных пазах 33 линеек 34, соединенных с силовыми цилиндрами 35.

Направляющие 28 и рычаги 30 выполнены водоохлаждаемыми.

Вакуум-камера 2 своими лапами 36 установлена на домкратах 37.

Устройство работает следующим образом.

Перед закрыванием вакуумного затвора 8 при смене ковшей (см. описание предлагаемого способа) закрывают клапан 12, соединяющий шлюзовую камеру с вакуум-проводом. Линейки 34 цилиндрами 35 перемещают в среднее положение. При этом ролики 32 поднимаются по наклонным пазам 33, а направляющие 28 опускаются, перемещая плиту в промежуточное положение. Затем механизмом 21 плиту перемещают до совпадения осей термостойкой вставки 20 и вакуум-камеры 2, после чего механизмом 22 вертикального перемещения плиту 18 прижимают к уплотнению 16. После закрывания затвора 18 клапан 13 открывается и соединяет полость шлюзовой камеры с атмосферой. Атмосферный воздух заполняет шлюзовую камеру, облегчая разъединение вакуум-камеры с ковшом и препятствуя затягиванию в полость шлюзовой камеры брызг металла и шлака.

Разъединение камеры и ковшей, а также их стыковка производятся перемещениями вакуум-камеры домкратами 37 при стационарно устанавливаемых ковшах.

После установки нового ковша с металлом и стыковки его с вакуум-камерой клапан 13 закрывают, а клапан 12 открывают, создавая тем самым, разряжение в шлюзовой камере и облегчая открывание вакуумного затвора.

Механизмом 22 вертикального перемещения плиту переводят в промежуточное положение, а механизмом 21 совмещают ось плиты 19 с осью вакуум-камеры, затем механизмом 22 поджимают воронку 19 к стакану шиберного затвора 5 сталеразливочного ковша.

Затем открывают затвор 5 и разливают металл по описанной выше технологии.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает получение следующих технико-экономических преимуществ:
обеспечивается непрерывное вакуумирование серии плавок без нарушения вакуума, что повышает долю вакуумированного металла с 70 до 95%
сокращается расход инертного газа на заполнение вакуум-камеры (вместо заполнения ее в конце разливки каждой плавки аргон подается в вакуум-камеру лишь один раз в конце разливки серии плавок);
исключаются затраты на маркировку и обрезку участков заготовки из невакуумированного металла;
повышается срок службы футеровки вакуум-камеры за счет существенного уменьшения числа теплосмен;
уменьшаются тепловые потери и предотвращается образование настылей на футеровке в результате исключения подстуживания вакуум-камеры в процессе разливки;
повышаются надежность и долговечность вакуумного насоса и элементов вакуум-провода вследствие уменьшения колебаний давления в вакуум-проводе.

Реализация предложения не требует значительных капитальных затрат.

В связи с минимальным дополнительным увеличением высоты агрегата (200-400 мм) возможно вписывание поточных вакууматоров в действующих цехах с относительно небольшой высотой пролетов.

Данное техническое решение может быть применено как при непрерывной разливке стали на МНЛЗ, так и при отливке крупных слитков из нескольких плавок.

Похожие патенты RU2082543C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТРУЙНОГО ВАКУУМИРОВАНИЯ СТАЛИ В ПРОЦЕССЕ РАЗЛИВКИ 1992
  • Протасов А.В.
  • Ревин Е.М.
  • Паршин В.М.
  • Клак В.П.
  • Ларин А.В.
  • Бойко Ю.П.
  • Луковников В.С.
  • Фирсов Н.В.
  • Жаворонков Ю.И.
  • Градецкий И.Ф.
  • Лебедев В.И.
RU2038386C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТРУЙНОГО ВАКУУМИРОВАНИЯ МЕТАЛЛА 1993
  • Тимофеев Владимир Терентьевич[Ru]
  • Сапожников Владимир Николаевич[Ru]
  • Мойжин Валерий Орестович[Ru]
  • Протасов Анатолий Всеволодович[Ru]
  • Ревин Евгений Михайлович[Ru]
  • Бойко Юрий Павлович[Ru]
  • Луковников Владимир Сергеевич[Ru]
  • Фирсов Николай Викторович[Ru]
  • Жаворонков Юрий Иванович[Ua]
  • Лебедев Владимир Ильич[Ru]
RU2038188C1
СПОСОБ ВВОДА ИНЕРТНОГО ГАЗА В СТРУЮ МЕТАЛЛА ЧЕРЕЗ ПОРИСТУЮ ОГНЕУПОРНУЮ ВСТАВКУ ПРИ ВАКУУМИРОВАНИИ 1993
  • Ролдугин Г.Н.
  • Рябов В.В.
  • Сафонов И.В.
  • Савватеев Ю.Г.
  • Карпов Н.Д.
  • Ермолаева Е.И.
  • Меломут И.А.
  • Климов Б.П.
  • Дежемесов А.А.
  • Жилин А.Н.
  • Голубев О.Н.
RU2026367C1
СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛА В ПРОЦЕССЕ ПОТОЧНОГО ВАКУУМИРОВАНИЯ ПРИ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКЕ 1993
  • Голубев О.Н.
  • Ермолаева Е.И.
  • Карпов Н.Д.
  • Копылов А.Ф.
  • Лебедев В.И.
  • Ролдугин Г.Н.
  • Рябов В.В.
  • Сафонов И.В.
  • Савватеев Ю.Г.
  • Чиграй С.М.
RU2056970C1
Установка поточного вакуумирования стали 1990
  • Меломут Игорь Адольфович
  • Ермолаева Евгения Ивановна
  • Рябов Вячеслав Васильевич
  • Ролдугин Георгий Никитович
  • Савватеев Юрий Георгиевич
  • Карпов Николай Дмитриевич
  • Ольховский Владимир Васильевич
  • Филяшин Михаил Константинович
  • Поляков Василий Васильевич
  • Чириков Виталий Георгиевич
SU1778195A1
СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛА В ПРОЦЕССЕ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ 1993
  • Уманец В.И.
  • Лебедев В.И.
  • Ролдугин Г.Н.
  • Капнин В.В.
  • Рябов В.В.
  • Сафонов И.В.
  • Пестов В.Н.
  • Копылов А.Ф.
  • Чиграй С.М.
RU2034680C1
СПОСОБ ПОТОЧНОГО ВАКУУМИРОВАНИЯ МЕТАЛЛА ПРИ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1993
  • Копылов А.Ф.
  • Капнин В.В.
  • Уманец В.И.
  • Лебедев В.И.
  • Ермолаева Е.И.
  • Ролдугин Г.Н.
  • Сафонов И.В.
RU2048247C1
СПОСОБ ПОТОЧНОГО ВАКУУМИРОВАНИЯ МЕТАЛЛА В ПРОЦЕССЕ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ 1993
  • Дежемесов А.А.
  • Ермолаева Е.И.
  • Карпов Н.Д.
  • Копылов А.Ф.
  • Лебедев В.И.
  • Ролдугин Г.Н.
  • Рябов В.В.
  • Сафонов И.В.
  • Савватеев Ю.Г.
  • Уманец В.И.
RU2048246C1
Устройство для крепления затвора сталеразливочного ковша 1976
  • Афонин Серафим Захарович
  • Карпов Николай Дмитриевич
  • Поживанов Александр Михайлович
  • Ролдугин Георгий Никитович
  • Савватеев Юрий Георгиевич
  • Правдин Виктор Сергеевич
  • Крулевецкий Семен Аронович
SU586967A1
СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТАЛИ В ПРОЦЕССЕ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ 1993
  • Уманец В.И.
  • Лебедев В.И.
  • Рябов В.В.
  • Капнин В.В.
  • Копылов А.Ф.
  • Сафонов И.В.
  • Шатохин В.Е.
  • Пестов В.Н.
  • Чиграй С.М.
RU2030954C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 082 543 C1

Реферат патента 1997 года СПОСОБ ВАКУУМИРОВАНИЯ МЕТАЛЛА В ПРОЦЕССЕ РАЗЛИВКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Использование: в области металлургии. Сущность: способ предусматривает уменьшение массовой скорости разливки до значения , где A, B - длина и ширина промежуточного ковша, h - глубина погружения патрубка в металл, t - максимально допустимое время для замены сталеразливочного ковша, r - плотность металла после разливки 85-95% плавки.

Устройство снабжено шлюзовой камерой с затвором, а затвор снабжен подвижной плитой с огнеупорной воронкой и механизмами перемещения, горизонтального и вертикального, при этом механизм горизонтального перемещения выполнен в виде штока. Механизм вертикального перемещения плиты выполнен в виде направляющих, которые пропущены через стенку шлюзовой камеры. 2 с.п. и 3 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

Формула изобретения RU 2 082 543 C1

1. Способ вакуумирования металла в процессе разливки, включающий создание разряжения в вакуум-камере, подачу струи металла из сталеразливочного ковша в промежуточный ковш через вакуум-камеру, вакуумирование струи металла, окончание подачи из сталеразливочного ковша, смену сталеразливочного ковша и возобновление цикла разливки, отличающийся тем, что перед подачей в вакуум-камеру струю металла пропускают через соединенную с вакуум проводом шлюзовую камеру, а после истечения 85 95% металла из сталеразливочного ковша скорость разливки струи металла уменьшают до значения

где A, B длина и ширина ковша, мм;
h глубина погружения патрубка в металл, мм;
r - плотность металла, кг/м3;
τ - максимально допустимое время для замены сталеразливочного ковша, мин,
причем после окончания подачи струи металла из сталеразливочного ковша, перед каждой сменой последнего, давление в шлюзовой камере выравнивают до атмосферного, подавая в нее атмосферный воздух, и создают разрежение вновь после соединения с новым сталеразливочным ковшом.
2. Устройство вакуумирования металла в процессе разливки, содержащее вакуум-камеру с крышкой и вакуум-проводом, сталеразливочный ковш с затвором и юбкой, герметично состыкованной с вакуум-камерой, и промышленный ковш, отличающееся тем, что оно снабжено шлюзовой камерой с вакуумным затвором, выполненным с механизмами вертикального и горизонтального перемещения, а шлюзовая камера установлена на крышке вакуум-камеры и соединена байпасной линией с вакуум-проводом и атмосферой. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что вакуумный затвор шлюзовой камеры выполнен в виде подвижной плиты с огнеупорной воронкой. 4. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что механизм горизонтального перемещения выполнен в виде вакуум-плотнопропущенного через стенку шлюзовой камеры штока, соединенного с плитой посредством хвостовика с цапфами, установленными в вертикальных пазах вилки, предусмотренных на плите. 5. Устройство по пп.2, 3 или 4, отличающееся тем, что механизм вертикального перемещения плиты выполнен в виде двух симметрично расположенных направляющих, вставленных в боковые пазы, предусмотренные на плите, и закрепленных на рычагах, пропущенных через стенку шлюзовой камеры посредством вакуум-плотных шарниров с возможностью их взаимодействия с копирными приводными линейками.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2082543C1

Сталь, 1983, N 12, с
Способ гальванического снятия позолоты с серебряных изделий без заметного изменения их формы 1923
  • Бердников М.И.
SU12A1
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1

RU 2 082 543 C1

Авторы

Афонин Серафим Захарович

Паршин Валерий Михайлович

Ларин Алексей Владимирович

Протасов Анатолий Всеволодович

Рябов Вячеслав Васильевич

Савватеев Юрий Георгиевич

Карпов Николай Дмитриевич

Ролдугин Георгий Никитович

Ермалаева Евгения Ивановна

Ревин Евгений Михайлович

Тиняков Владимир Викторович

Клак Валерий Павлович

Даты

1997-06-27Публикация

1994-02-07Подача