СПОСОБ РАЗЛИВКИ РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ В ПРОМЕЖУТОЧНОМ КОВШЕ ПРОТИВОУДАРНОЙ ВСТАВКИ Российский патент 2021 года по МПК B22D11/00 B22D41/00 

Область техники

[0001] Изобретение относится к способу разливки расплавленного металла с использованием в промежуточном ковше противоударной вставки, имеющей сферическую верхнюю часть.

Уровень техники

[0002] Обычно промежуточный ковш представляет собой сварную конструкцию, которая состоит из стальных плит, снабженных ребрами жесткости, и имеет огнеупорное покрытие (футеровку). В днище такого ковша закреплены разливочные стаканы. Известно, что функционирование промежуточного ковша может влиять на качество расплавленного металла непосредственно перед началом разливки из этого ковша. Поэтому совершенствование металлургических процессов, использующих промежуточный ковш, является очень важной проблемой.

[0003] Промежуточный ковш выполняет несколько металлургических функций. Перед разливкой из него он является резервуаром для жидкого расплавленного металла, а во время замены основного разливочного ковша (далее - литейный ковш) направляет расплавленный металл, в частности расплавленную сталь, по индивидуальным разливочным путям (ручьям). Кроме того, он сводит к минимуму разбрызгивание разливаемого потока, понижает ферростатическое давление расплавленного металла, гомогенизирует химический состав расплавленного металла и его температуру, отделяет жидкий металл от шлака, регулирует скорость разливки, отслеживает температуру расплавленного металла, выравнивает скорость разливки, поддерживает устойчивый постоянный поток расплавленного металла и постоянный уровень жидкого металла в кристаллизаторе. В добавление к этому, в промежуточном ковше отфильтровываются неметаллические включения, а также предусматривается возможность выполнения таких новых металлургических операций, как, например, легирование. Путем управления потоком в промежуточном ковше можно регулировать время пребывания, а также мертвый объем и другие подобные параметры. В настоящее время главной задачей применения промежуточного ковша является использование его в качестве средства, минимизирующего нестабильные зоны и мертвые объемы.

[0004] Конечное качество стали зависит от возможности уменьшить увлечение шлака и максимально понизить содержание неметаллических включений, а для этого необходимо сформировать в промежуточном ковше оптимальный поток. Проходящий через промежуточный ковш поток расплавленного металла имеет гидродинамический характер. Конкретно, он состоит из однофазной турбулентной составляющей и многофазной составляющей. Когда время пребывания неоптимально, количество включений увеличивается в соответствии с их движением, имеет место перемещение тепловой энергии, а в начале и конце процесса разливки образуется завихрение. Для получения оптимального литьевого потока и, таким образом, металла повышенной чистоты важно, чтобы были выполнены следующие условия: повышенное усредненное время пребывания; уменьшение сильной турбулентности и мертвых зон; ускорение коагуляции в возможных турбулентных зонах и обеспечение покрытия текучих включений посредством активного шлака, а также устранение так называемого открытого "красного глаза" (англ. open "red eye"), создаваемого воронкой на поверхности расплавленного металла и вызывающего поглощение воздуха. Металл и шлак, оставшиеся в промежуточном ковше после разливки, должны быть механически удалены до начала следующей разливки. В противном случае этот шлак будет циклично попадать в новую разливку. Однако такое удаление представляет собой трудоемкую процедуру и удлиняет время непрерывной разливки. Другой проблемой является наличие мертвого объема, приводящее к потере тепла и к образованию скоплений вблизи стаканов промежуточного ковша с последующим закупориванием данных стаканов. Поэтому в промежуточном ковше необходимо обеспечить оптимальный контроль направления потока и тепловых градиентов.

[0005] До сих пор находит применение специальное оборудование для промежуточного ковша, используемое в качестве необходимых гасителей, заслонок, перегородок, противоударных элементов, а также блоков, обеспечивающих продувание инертным газом.

[0006] Так, до настоящего времени применяется механический экран "Crash tundish pad", представляющий собой амортизирующую вставку в промежуточном ковше и выполненный согласно патенту Словакии №288043. Данный компонент содержит базовую плиту, верхняя, противоударная поверхность которой окружена боковой стенкой с расположенными по периметру каналами. Амортизирующая вставка промежуточного ковша выполнена с возможностью отражать и отклонять подаваемый поток расплавленного металла, что позволяет выводить отклоненный поток через каналы и открытую верхнюю поверхность вставки. Помогают этому контролируемому выведению дугообразные ступенчатые участки, окружающие каналы, и/или стенки типа перегородки. В расплавленном металле разделение и распределение выводимого потока способствуют формированию между амортизирующей вставкой и выпускным отверстием промежуточного ковша закупоривающей составляющей. Поскольку поток жидкого металла разливается по днищу промежуточного ковша, доходя до его стаканов, в верхних углах данного ковша образуются мертвые зоны.

Раскрытие изобретения

[0007] Изобретение предлагает способ разливки расплавленного металла, использующий в промежуточном ковше противоударную вставку, которая устраняет или существенно ослабляет недостатки, отмеченные выше. Сущность изобретения состоит в том, что расплавленный металл подают в промежуточный ковш, у днища которого установлена противоударная вставка, имеющая сферическую верхнюю часть. Данная вставка принимает на себя начальное ударное воздействие потока, а затем поток расплавленного металла ускоряется и оптимизируется в отношении своего суммарного объема. Когда уровень расплавленного металла в промежуточном ковше достигает требуемой высоты, разливочные стаканы промежуточного ковша открывают. При этом верхняя поверхность расплавленного металла не меняет своего положения, поскольку количество заливаемого металла равно количеству металла, разливаемого из промежуточного ковша через его стаканы и попадающего в следующие части установки непрерывной разливки.

[0008] Предлагаемый способ разливки расплавленного металла, использующий противоударную вставку, предназначен, в числе других режимов, для режима, в котором при разливке расплавленного металла характеристики металла изменяются в том смысле, что в следующем литейном ковше качество металла отличается от качества металла в предыдущем литейном ковше. Поэтому промежуточный ковш должен опустошаться настолько, насколько это возможно, т.к. сталь, образуемая в виде смеси содержимого первого и второго разливочных ковшей, является неликвидной. При замене литейного ковша и в ходе других подобных операций скорость разливки изменяется, но предлагаемый инновационный способ продлевает время пребывания и при пониженных, и при повышенных скоростях разливки. Расплавленный металл подают в промежуточный ковш, у днища которого установлена противоударная вставка со сферической верхней частью. Данная вставка принимает на себя начальное ударное воздействие литьевого потока и гасит энергию удара, после чего жидкий металл выводят из промежуточного ковша в потенциально возможном полном объеме через верхние разливочные стаканы и погружные входные стаканы промежуточного ковша в следующие части установки непрерывной разливки.

[0009] Преимущество данного способа, предназначенного для разливки расплавленного металла и использующего противоударную вставку, состоит в том, что даже при низкой скорости разливки не образуется поток, замкнутый сам на себя; в промежуточном ковше не формируются мертвые зоны; удается избежать эффекта "красного глаза" на поверхности расплавленного металла и не происходит затягивания шлака из промежуточного ковша в объем металла. Практически все это оказывает положительное влияние на чистоту металла в отношении включений. Кроме того, при использовании предлагаемого способа разливки устраняются экономические потери, возникающие из-за невозможности продать сталь неопределенного качества, обусловленного недостаточной степенью опустошения промежуточного ковша.

Осуществление изобретения

[0010] Расплавленный металл подают в промежуточный ковш, у днища которого установлена противоударная вставка, имеющая сферическую верхнюю часть. Данная вставка принимает на себя начальное ударное воздействие потока и предотвращает разбрызгивание расплавленного металла. Поток расплавленного металла ускоряется, оптимизируется в отношении своего суммарного объема и гасит энергию удара. Когда уровень расплавленного металла в промежуточном ковше достигает требуемой высоты, стаканы промежуточного ковша открывают. При этом верхняя поверхность расплавленного металла не меняет своего положения, поскольку количество заливаемого металла равно количеству металла, разливаемого из промежуточного ковша через его стаканы и попадающего в следующие части установки непрерывной разливки.

[0011] Предлагаемый способ разливки расплавленного металла, использующий противоударную вставку, предназначен, в числе других режимов, для режима, в котором при разливке расплавленного металла характеристики металла изменяются в том смысле, что в следующем литейном ковше качество металла отличается от качества металла в предыдущем литейном ковше. Поэтому промежуточный ковш должен опустошаться настолько, насколько это возможно, т.к. сталь, образуемая в виде смеси содержимого первого и второго разливочных ковшей, является неликвидной. При замене литейного ковша и в ходе других подобных операций скорость разливки изменяется, но предлагаемый инновационный способ продлевает время пребывания при пониженных и повышенных скоростях разливки. Расплавленный металл подают в промежуточный ковш, у днища которого установлена противоударная вставка со сферической верхней частью. Данная вставка принимает на себя начальное ударное воздействие литьевого потока и гасит энергию удара, после чего жидкий металл выводят из промежуточного ковша в потенциально возможном полном объеме через верхние разливочные стаканы и погружные входные стаканы промежуточного ковша в следующие части установки непрерывной разливки.

Промышленная применимость

[0012] Изобретение может найти промышленное применение в области металлургии, в частности для производства стальных сплавов. Оно позволяет совместить работу больших сталеплавильных заводов с получением небольших количеств стальных сплавов и обеспечивает экономически эффективное использование уже существующего оборудования.

Список источников

[0013] Патентная литература: SK 288043.

Изобретение относится к непрерывной разливке. Способ непрерывной разливки расплавленного металла включает подачу металла в промежуточный ковш и его выпуск из промежуточного ковша через разливочные стаканы в следующие части установки непрерывной разливки. На днище промежуточного ковша устанавливают огнеупорную противоударную вставку в виде кубоида со сферической верхней поверхностью. Скорость разливки изменяют, при этом количество металла, заливаемого в промежуточный ковш и разливаемого из него, устанавливают равным, чем обеспечивают неизменность положения поверхности расплавленного металла в промежуточном ковше. При изменении характеристик разливаемого металла из промежуточного ковша предварительно выводят находящийся в нем металл в потенциально возможном полном объеме. Выполнение огнеупорной противоударной вставки в виде кубоида со сферической верхней поверхностью позволяет оптимизировать направление струи металла, увеличить ее скорость и исключить образование замкнутого потока. Обеспечивается снижение содержания включений в разливаемом металле за счет предотвращения формирования «мертвых зон» и «красного глаза» в промежуточном ковше. 2 н.п. ф-лы.

1. Способ непрерывной разливки расплавленного металла, включающий подачу расплавленного металла в промежуточный ковш и его выпуск из промежуточного ковша через разливочные стаканы в следующие части установки непрерывной разливки, причем при подаче расплавленного металла в промежуточный ковш осуществляют изменение скорости разливки путем ее повышения или понижения, при этом количество заливаемого в промежуточный ковш расплавленного металла выбирают равным количеству металла, разливаемого из промежуточного ковша, с обеспечением неизменности положения верхней поверхности расплавленного металла в промежуточном ковше, отличающийся тем, что до разливки металла на днище промежуточного ковша устанавливают заранее изготовленную огнеупорную противоударную вставку в виде кубоида со сферической верхней поверхностью.

2. Способ непрерывной разливки расплавленного металла, включающий подачу расплавленного металла в промежуточный ковш и его выпуск из промежуточного ковша через разливочные стаканы в следующие части установки непрерывной разливки, причем при подаче расплавленного металла в промежуточный ковш осуществляют изменение скорости разливки путем ее повышения или понижения, а при изменении характеристики подаваемого расплавленного металла в промежуточный ковш выводят из промежуточного ковша находящийся в нем расплавленный металл в потенциально возможном полном объеме через его верхние разливочные стаканы и погружные входные стаканы, отличающийся тем, что до разливки металла на днище промежуточного ковша устанавливают заранее изготовленную огнеупорную противоударную вставку в виде кубоида со сферической верхней поверхностью.