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

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к процессу поточного вакуумирования 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 вакуум-камеру, создание в ней остаточного давления, подачу металла в промежуточный ковш под уровень через сливной патрубок вакуум-камеры и далее в кристаллизаторы через удлиненные разливочные стаканы под уровень. Перед началом процесса поточного вакуумирования металла разливочный ковш устанавливают на вакуум-камеру и производят герметизацию их стыка при помощи специальных уплотнений. В вакуум-камере производят струйное вакуумирование разливаемого металла.

Недостатком известного способа является недостаточная производительность и стабильность поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке. Это объясняется тем, что при начале подачи металла из разливочного ковша в вакуум-камеру на ее боковых стенках образуются настыли из застывшего металла вследствие значительного перепада температуры ее футерованных стенок и жидкого металла. В этих условиях уменьшается рабочий объем вакуум-камеры, что приводит к уменьшению объема раскрытия факела струи металла, а также снижает интенсивность процесса вакуумной обработки разливаемого металла, а в некоторых случаях к превращению процесса поточного вакуумирования металла. Сказанное относится и к случаям повторного использования вакуумной камеры при последовательной разливке нескольких разливочных ковшей методом "плавка на плавку".

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении производительности и стабильности процесса поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке.

Указанный технический эффект достигают тем, что в процессе поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке подают жидкий металл из разливочного ковша в состыкованную с ним вакуум-камеру, создают в ней остаточное давление, подают металл в промежуточный ковш под уровень через сливной патрубок вакуум-камеры и далее в кристаллизаторы через удлиненные разливочные стаканы под уровень.

Перед началом подачи металла из очередного разливочного ковша производят нагрев футеровки рабочего объема вакуум-камеры до необходимой по технологии температуры и поддерживают ее постоянной до начала разливки следующего ковша.

Нагрев футеровки рабочего объема вакуум-камеры производят в одном варианте при помощи графитового электрода, работающего как элемент сопротивления электрическому току, при этом к электроду подводят электрическую мощность в пределах 0,5 5,0 кВт/м³ объема камеры при нагревании футеровки до необходимой температуры, а при ее достижении подводимую мощность электрического тока уменьшают в 1,5-2,5 раза.

В другом варианте нагрев футеровки рабочего объема вакуумной камеры производят при помощи подачи в него горючего газа с расходом 0,2-1,2 м³/ч в смеси с окислителем на 1 м³ объема камеры при нагреве футеровки до необходимой температуры, а при ее достижении расход горючего газа уменьшают в 1,6 2,4 раза.

Повышение производительности и стабильности процесса поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке будет происходить вследствие нагрева рабочих футерованных стенок и днища вакуумной камеры перед началом подачи в нее жидкой стали. В этих условиях на стенках и днище рабочего объема вакуумной камеры не образуются настыли и наплывы застывшего металла. При этом не уменьшается величина рабочего объема вакуум-камеры, сохраняется угол раскрытия факела металла и не уменьшается интенсивность процесса поточного струйного вакуумирования металла.

Диапазон значений подводимой электрической мощности к электроду в пределах 0,5 5,0 кВт/м³ объема вакуумной камеры объясняется закономерностями нагрева ее футеровки. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимый нагрев вакуум-камеры. При больших значениях будет происходить перерасход электроэнергии.

Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от емкости вакуум-камеры.

Диапазон значений уменьшения подводимой электрической мощности к электроду в 1,5 2,5 раза при подогреве футеровки камеры и поддержания ее температуры постоянной объясняется закономерностями нагрева камеры. Указанный диапазон устанавливают в обратной пропорциональной зависимости от емкости камеры. Диапазон значений расхода горючего газа в пределах 0,2 1,2 м³/ч на 1 м³ емкости вакуум-камеры объясняется теплотехническими закономерностями нагрева поверхности футеровки вакуум-камеры, а также закономерностями расплавления настылей и наплывов затвердевшего металла. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимая интенсивность нагрева футеровки вакуум-камеры. При больших значениях будет происходить перерасход горючего газа без дальнейшего увеличения интенсивности нагрева футеровки вакуум-камеры.

Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от емкости вакуум-камеры.

Диапазон значений уменьшения расхода горючего газа в пределах 1,6-2,4 раза при подогреве футеровки и поддержания неизменной ее температуры объясняется закономерностями нагрева камеры. Указанный диапазон устанавливают в обратной пропорциональной зависимости от емкости вакуум-камеры.

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 заявленного технического решения критерию "изобретательский уровень".

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

Способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке осуществляют следующим образом.

Пример. Перед началом непрерывной разливки сталеразливочный ковш емкостью 350 т с нераскисленной сталью Ст3 устанавливают на подъемный стенд. Процесс непрерывной разливки ведут с последовательной сменой сталеразливочных ковшей. После окончания разливки очередного сталеразливочного ковша последний удаляется со стенда и в горловину вакуум-камеры вводят графитовый электрод или газовую горелку.

Перед началом подачи металла из очередного разливочного ковша производят нагрев футеровки рабочего объема вакуум-камеры до необходимой по технологии температуры и поддерживают ее неизменной до начала разливки ковша.

Нагрев футеровки рабочего объема вакуум-камеры производят при помощи графитового электрода, работающего как элемент сопротивления электрическому току. При этом к электроду подводят электрическую мощность в пределах 0,5 - 5,0 кВт/м³ объема камеры при нагреве до необходимой температуры. При ее достижении подводимую мощность электрического тока уменьшают в 1,5-2,5 раза.

В случае нагрева вакуум-камеры при помощи горючего газа в смеси с окислителем его расход устанавливают в пределах 0,2 1,2 м³/ч на 1 м³ объема камеры. При достижении температуры футеровки необходимого значения расход горючего газа уменьшается в 1,6-2,4 раза.

Процесс нагрева вакуум-камеры производят в течение всего времени до установки на подъемный стенд сталеразливочного ковша. После установки ковша производят его стыковку с горловиной вакуум-камеры, предварительно убрав из нее электрод или газовую горелку. После этого в вакуум-камеру подают нераскисленную сталь и далее в промежуточный ковш через сливной патрубок под уровень металла. После герметизации сливного патрубка жидким металлом в вакуум-камере создают остаточное давление в пределах 0,6 0,8 КПа посредством вакуум-провода, соединенного с вакуум-насосом. Из промежуточного ковша сталь через удлиненные разливочные стаканы подается в два кристаллизатора, из которых вытягивают непрерывнолитые слитки сечением 250х1600 мм со скоростью 0,8 1,2 м/мин.

Процесс нагрева футеровки вакуум-камеры производят также при использовании вакуум-камеры с новой футеровкой.

Вследствие нагрева футеровки камеры от начальной температуры до необходимого значения на ее поверхности не образуются настыли и наплывы при начале подачи в вакуум-камеры стали из сталеразливочного ковша. В качестве горючего газа возможно применение, например, природного газа, пропана и др.

В таблице приведены примеры осуществления способа с различными технологическими параметрами.

В первом примере вследствие малой подводимой мощности к электроду и малого расхода горючего газа не обеспечивается необходимая температура нагрева футеровки вакуум-камеры.

В пятом примере происходит перерасход электроэнергии и горючего газа без дальнейшего увеличения температуры футеровки вакуум-камеры.

В шестом примере, прототипе, вследствие отсутствия подогрева рабочего объема вакуум-камеры между окончанием разливки предыдущего ковша и началом разливки последующего, а также при использовании вакуум-камеры с новой футеровкой на ее стенках и днище образуются наплывы и наросты застывшего металла вследствие его переохлаждения в начале разливки.

В примерах 2-4 вследствие нагрева футеровки вакуум-камеры с определенными параметрами на стенках и днище вакуум-камеры не образуются наплывы и настыли затвердевшего металла, что приводит к сохранению постоянного объема рабочей полости вакуум-камеры.

Применение способа позволяет повысить производительность и стабильность процесса поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке на 10-12% за счет снижения сохранения постоянным объема рабочей полости вакуум-камеры.

Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принят способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке.

Использование: металлургия, конкретнее процесс поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке. Сущность изобретения: в процессе поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке подают жидкий металл из разливочного ковша в состыкованную с ним вакуум-камеру. Перед началом подачи металла из очередного разливочного ковша производят нагрев футеровки вакуум-камеры до необходимой по технологии температуры. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, включающий поочередную стыковку разливочных ковшей с вакуум-камерой, создание в ней остаточного давления, подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуум-камеру, далее в промежуточный ковш "под уровень" через сливной патрубок и через удлиненные разливочные стаканы "под уровень" в кристаллизаторы, отличающийся тем, что в период между поочередными стыковками разливочных ковшей с вакуум-камерой осуществляют нагрев рабочей футеровки вакуум-камеры до заданной температуры, величину которой поддерживают неизменной. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев рабочей футеровки вакуум-камеры осуществляют посредством графитового электрода, к которому подводят электрическую мощность в пределах 0,5 5,0 кВт/м³ объема камеры, а при достижении заданной температуры подводимую мощность электрического тока уменьшают в 1,5 2,5 раза. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев рабочей футеровки вакуум-камеры осуществляют подачей горючего газа в смеси с окислителем с расходом 0,2 1,2 м³/ч на 1 м³ объема камеры, а при достижении заданной температуры расход горючего газа уменьшают в 1,6 2,4 раза.