СПОСОБ ПОТОЧНОГО ВАКУУМИРОВАНИЯ МЕТАЛЛА ПРИ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКЕ Российский патент 1997 года по МПК B22D11/10 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к поточному вакуумированию металла при непрерывной разливке.

Наиболее близким по технической сущности является способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, включающий подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуумную камеру, создание в ней остаточного давления и обработку металла в процессе струйного вакуумирования, подачу металла из вакуум-камеры через сливной патрубок в промежуточный ковш и далее в кристаллизаторы. Остаточное давление в вакуум-камере создают после герметизации патрубка уровнем металла в промежуточном ковше (авт.св. СССР N 295607, кл. B 22 D 11/10, 1971).

Недостатком известного способа является недостаточная производительность и эффективность процесса поточного струйного вакуумированиия, а также неудовлетворительное качество непрерывнолитых слитков. Это объясняется недостаточностью углеродного раскисления разливаемой стали. При этом увеличивается брак непрерывнолитых слитков по повышенному содержанию в металле кислорода и по качеству микроструктуры. Кроме того, процессу поточного вакуумирования подвергается не весь металл, находящийся в промежуточном ковше до герметизации сливного патрубка и начала процесса струйного вакуумирования.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении интенсивности и производительности процесса поточного вакуумирования металла, а также в улучшении качества непрерывнолитых слитков.

Указанный технический эффект достигается тем, что способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке включает подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуумную камеру, струйное поточное вакуумирование металла в вакуум-камере и подачу металла из нее через сливной патрубок в промежуточный ковш и далее в кристаллизаторы.

Металл подают из вакуум-камеры в промежуточный ковш с помощью дополнительного патрубка, в который подают инертный газ, после подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижних торцов патрубков и герметизации вакуум-камеры жидким металлом дополнительно к струйному поточному вакуумированию осуществляют циркуляционное вакуумирование находящегося в промежуточном ковше металла, при этом расход инертного газа в дополнительный патрубок устанавливают в зависимости:
Q (6-12)•g,
а величину диаметра струи в дополнительном патрубке по зависимости:
D (0,05-0,1)•g,
где: Q расход инертного газа, м³/час,
q весовой расход жидкого металла из промежуточного ковша, т/мин,
D диаметр струи металла в канале дополнительного патрубка, м,
(6-12) эмпирический коэффициент, учитывающий закономерности транспортировки металла в канале дополнительного патрубка пузырьками нейтрального газа, м³•мин/т•ч,
(0,05-0,1) эмпирический коэффициент, учитывающий гидродинамические закономерности течения металла в канале дополнительного патрубка, м•мин/т.

Повышение интенсивности и производительности процесса поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке будет происходить вследствие обеспечения возможности осуществления одновременного вакуумирования металла двух типов: струйного в вакуум-камере и циркуляционного в промежуточном ковше. При этом циркуляционное вакуумирования обеспечивается за счет подачи инертного газа с необходимым расходом, как транспортирующего, по трубопроводу в дополнительный патрубок в его канал оптимального диаметра. В условиях совмещения двух видов вакуумирования обеспечивается более полное углеродное раскисление стали, что приводит к улучшению качества непрерывнолитых слитков по содержанию в металле кислорода и по качеству микроструктуры. При этом возможность осуществления циркуляционного вакуумирования позволяет подвергать вакуумированию первых порций металла в промежуточном ковше при начале разливки, что невозможно при осуществлении только струйного вакуумирования. Подача нейтрального газа в дополнительный патрубок с оптимальным расходом обеспечивает необходимое число перетеканий металла из промежуточного ковша в вакуум-камеру и обратно, что обеспечивает повышение интенсивности процесса циркуляционного вакуумирования металла.

Диапазон значений эмпирического коэффициента в пределах 6-12 объясняется закономерностями транспортировки жидкого металла в канале дополнительного патрубка пузырьками нейтрального газа. При Меньших значениях не будет обеспечиваться необходимый расход нейтрального газа, что приведет к снижению числа перетеканий металла из промежуточного ковша в вакуум-камеру. При больших значениях будет повышаться остаточное давление в вакуум-камере сверх допустимых значений.

Указанный диапазон устанавливается в прямой зависимости от величины расхода металла из промежуточного ковша.

Диапазон значений эмпирического коэффициента в пределах 0,05-0,1 объясняется гидродинамическими зависимостями течения жидкого металла в канале дополнительного патрубка. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимый расход металла через канал дополнительного патрубка при его транспортировке в вакуум-камеру. При больших значениях необходимо увеличивать расход нейтрального газа сверх допустимых значений.

Указанный диапазон устанавливают в обратной зависимости от весового расхода металла из промежуточного ковша.

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

Способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке осуществляют следующим образом.

Пример.

В процессе непрерывной разливки из разливочного ковша подают нераскисленную сталь марки ст.3 в рабочую полость вакуумной камеры, из которой металл через сливной патрубок направляют в промежуточный ковш под уровень металла. Из промежуточного ковша металл через разливочные стаканы направляют в кристаллизаторы, из которых вытягивают непрерывнолитые слитки.

Металл подают из вакуум-камеры в промежуточный ковш с помощью дополнительного патрубка, в который подают инертный газ аргон. После подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижних торцев патрубков и герметизации вакуум-камеры жидким металлом в вакуум-камере создают остаточное давление в пределах 0,3-1,2 КПа при помощи вакуум-насоса. При этом дополнительно к струйному поточному вакуумированию осуществляют циркуляционное вакуумирование находящегося в промежуточном ковше металла.

В таблице приведены примеры осуществления способа с различными технологическими параметрами.

В первом примере, вследствие недостаточной величины расхода аргона, не обеспечивается необходимое число циклов перетеканий металла из промежуточного ковша в вакуум-камеру и обратно, что снижает интенсивность процесса поточного вакуумирования металла.

В пятом примере, вследствие большого расхода аргона через дополнительный патрубок, увеличивается остаточное давление в вакуум-камере, что снижает интенсивность струйного вакуумирования и число циклов перетеканий металла.

В шестом примере, прототипе, вследствие осуществления только процесса вакуумирования, не обеспечивается необходимая интенсивность поточного вакуумирования, а также не обеспечивается вакуумирование первых порций металла в промежуточном ковше.

В примерах 2-4, вследствие подачи инертного газа аргона в дополнительный патрубок, обеспечивается процесс совмещенного вакуумирования: циркуляционного и струйного. При этом обеспечивается неоднократное перетекание одних и тех же порций металла из промежуточного ковша в камеру и обратно. Кроме того, процесс циркуляционного вакуумирования позволяет подвергать вакуумированию первых порций металла в промежуточном ковше в начале разливки разливочного ковша.

Применение способа позволяет повысить производительность процесса поточного вакуумирования металла на 15-20% а также увеличить выход годных слитков из вакуумированного металла на 5-8%

Способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке включает подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуумную камеру, струйное поточное вакуумирование металла в вакуум-камере и подачу металла из нее через сливной патрубок в промежуточный ковш и далее в кристаллизаторы. Металл подают из вакуум-камеры в промежуточный ковш с помощью дополнительного патрубка, в который подают инертный газ, после подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижних торцов патрубков и герметизации вакуум-камеры металлом дополнительно к струйному поточному вакуумированию осуществляют циркуляционное вакуумирование находящегося в промежуточном ковше металла. Расход инертного газа в дополнительном патрубке Q и величину диаметра струи металла в канале дополнительного патрубка D устанавливают по зависимостям: Q = (6-12)•g, D = (0,05-0,1)•g, где g - весовой расход жидкого металла из промежуточного ковша, т/мин, (6-12) - эмпирический коэффициент, учитывающий закономерности транспортировки металла в канале дополнительного патрубка пузырьками нейтрального газа, м³.мин/т.час, (0,05-0,1) - эмпирический коэффициент, учитывающий гидродинамические закономерности течения металла в канале дополнительного патрубка, м.мин/т. 1 табл.

Способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, включающий подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуумкамеру, струйное поточное вакуумирование металла в вакуумкамере и подачу металла из нее через сливной патрубок в промежуточный ковш и далее в кристаллизаторы, отличающийся тем, что подачу металла из вакуумкамеры в промежуточный ковш осуществляют с помощью дополнительного патрубка, в который подают инертный газ, после подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижних торцов патрубков и герметизации вакуумкамеры жидким металлом дополнительно к струйному поточному вакуумированию осуществляют циркуляционное вакуумирование находящегося в промежуточном ковше металла, при этом расход Q инертного газа в дополнительном патрубке и величину диаметра D струи металла в канале дополнительного патрубка устанавливают по зависимостям
Q (6 12) • g
и
D (0,05 0,1) • g,
где g массовый расход жидкого металла из промежуточного ковша, т/мин;
(6 12) эмпирический коэффициент, учитывающий закономерности транспортировки металла в канале дополнительного патрубка пузырьками нейтрального газа, м³ • мин/т • ч;
(0,05 0,1) эмпирический коэффициент, учитывающий гидродинамические закономерности течения металла в канале дополнительного патрубка, м • мин/т.