Способ непрерывной разливки свинецсодержащих сталей Советский патент 1992 года по МПК B22D11/10 C22C33/04 

Изобретение относится к черной металлургии и предназначено для введения свинца в сталь при производстве непрерывнолитых заготовок.

Известен способ введения свинца о расплав стали при ее непрерывной разливке, согласно которому с помощью погружного стакана, прикрепленного к затвору шиберного типа разливочного ковша, жидкую сталь перемешивают на стадии заливки в закрытый крышкой промежуточный ковш. Упомянутый стакан размещают под зеркалом расплава в промежуточном ковше по месту падения на него струи стали из разливочного ковша. Возникающий вследствие торможения струи стали стаканом i турбулентный поток дополнительно перемешивают подачей в ту же зону через фурму потока

газа, несущего гранулы свинца, Активное перемешивание приводит к юму. что гранулы свинца быстро расплавляются, диспергируются и рассеиваются а объеме стали промежуточного ковша, равномерно распределяясь по каналам ручьев каждого кристаллизатора. Однако данный способ не позволяет избежать загрязнения свинцом промежуточного ковша и получать свинец- содержащую сталь с одного ручья, а также осложняется решение задачи по осуществлению локальной аспирации необходимостью очистки больших объемов газа от свинца, испаряющегося с зеркала расплава промежуточного коаша.

Известен способ легирования стали свинцом, отличающийся применением искусственного локального нагрева расплава

VI VJ

О

о

4 00

стали в месте подачи гранул свинца газовым потоком. Недостатком данного способа является необходимость очистки отходящих газов не только от свинца, но и от продуктов горения электрической дуги: окислов азота, озона, соединений химического взаимодействия этих газов с выделением из стали парами свинца, включая и особенно экологически опасную в связи с высокой растворимостью в воде соль азотнокислого свинца. Объемы таких выделений при легировании стали на установках непрерывной разливки возрастают соразмерно общему увеличению производительности, причем схема введения, основанная на применении несущего потока газа, малопригодна для предупреждения загрязнения свинцом оборудования.

Известен (принятый за прототип) способ введения всталеразливочный или промежуточный ковш со сталью жидкого свинца. Основным недостатком способа является невозможность в полной мере реали- зовать преимущества, обусловленные применением в процессе легирования стали свинца в жидком состоянии. Схема подачи его в расплав, благодаря большой площади поверхности испарения, и поскольку энергоемкость процесса испарения свинца из жидкой фазы падает, не позволяет избежать возрастающих потерь его на угар, следовательно, более интенсивного поступления свинца ватмосферу, атакже не решает проблем связанных с неизбежным загрязнением свинцом металлургического оборудования. Кроме того, для достижения однородного распределения свинца в отливке (заготовке) требуются дополнительные, направленные на интенсификацию диспергирования свинца в стали, мероприятия.

Цель изобретения - повышения степени усвоения свинца сталью за счет увеличения его диспергирования и однородности распределения в объеме жидкой стали, уменьшение выбросов паров свинца в атмосферу,

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе легирования стали, включающем введение свинца в струю металла под промежуточным ковшом посредством патрубка, согласно предложению введение свинца осуществляют в жидком виде с температурой 1400-1500°С, а выходному торцу патрубка сообщают возвратно- поступательныеперемещения симметрично относительно продольной оси струи металла с частотой 0,1-1,0 Гц; при этом периодически изменяют объемный расход свинца по зависимости:

V,

рв

V&Z- С п+КЬ Ррв

где Урь - объемный расход свинца; n содержание свинца в стали; К - эмпирический коэффициент; PCI и /эре - плотность соответственно стали и свинца;

S и V - сечение и скорость стали.

Для осуществления предложенного способа использовали технически чистый свинец, имеющий при 350°С плотность 10503 кг/м3 и поверхностное натяжение

0,451 н/м. Свинец загружали в стальной толстостенный стакан емкостью 5 л (дм3), снабженный съемной крышкой, который размещали в электропечи (типа С Ш О Л) с вертикальным муфелем и нагревали до 350400°С, переводя свинец в жидкое состояние. Методом вытеснения сжатым воздухом при давлении 3-6 ат. жидкий свинец подавали через трубку-сифон, проходящую вместе с пневмотрактом через

теплоизолирующую крышку печи, в канал катетора. Магистраль, связывающая кате- тор с упомянутым стаканом, на всей длине до печи под слоем теплоизоляции снабжена электроподогревающей обмоткой, позволяющей поддерживать температуру жидкого свинца при его движении по магистрали в интервале 350-550°С. Катетор в свою очередь оснащен автономным устройством электроподогрева свинца до 1400-1500°С,

теплоизолирующим кожухом и разъемным соединением для связи канала катетора с питающей магистралью, содержащей модулятор объемного расхода свинца, а с противоположной от разъемного соединения

стороны из теплоизолирующего кожуха катетора выведен патрубок с каналом подачи струи свинца длиной, равной (10-1,5) do, где do - наименьший размер поперечного сечения потока стали, который при легировании

стали свинцом вводили в ниспадающий из промежуточного ковша поток стали Результирующий объемный расход свинца изменением давления в вытеснительной емкости поддерживали равным

V,

рв

-S.vЈ(n+k),

где S - площадь сечения непрерывнолитой заготовки (потока стали из промежуточного ковша ) ;

V - скорость движения непрерывнолитой заготовки в кристаллизаторе (скорость потока стали):

рст

- плотность стали без свинца;

РР$- плотность свинца ;

п - содержание свинца в стали, предусмотренное техническими решениями или ГОСТом;

К - расходный коэффициент, учитывающий непроизводительные потери свинца.

Модулятор объемного расхода свинца, выполненный в виде отдельного блока, ус- танавливали по месту соединения питающей магистрали с каналом катетора. Действие его основано на периодическом изменении рабочего сечения магистрали (канала) при вращении эксцентричного ва- лика, привод которого кинематически связан с поворотной опорой катетора таким образом, что расход свинца достигает наибольшего значения периодически в разных от поворота к повороту катетора точках ду- ги, описываемой погруженным в поток стали патрубком. Аспирацию зоны легирования стального потока жидким свинцом удается реализовать с применением простейшего устройства в виде цилинд- рической оболочки регулируемой высоты, которая в рабочем положении торцами опирается на днище промежуточного ковша и технологическую оснастку (площадку) вокруг горловины кристаллизатора, и которая снабжена на этих торцах уплотнителями, а также имеет воздуховод, связанный с системой вытяжной вентиляции, и технологическое окно для введения в упомянутую зону катетора, оснащенное уплотнением. Дан- ные экспериментальных исследований показывают, что предложенный способ полностью исключает возможность загрязнения свинцом разливочного и промежуточного ковшей, позволяя надежно изолировать атмосферу в зоне обслуживания от загрязнения парами свинца и его соединений, при этом он высокотехнологичен и не требует сколько-нибудь существен- ных изменений в конструкции действующего оборудования.

Предложенный способ позволяет получить непрерывнолитую заготовку, у которой по данным металлографического исследования отсутствуют макровключения свинца в поверхностном слое, граничащим с кристаллизатором, а з массе своей эти включения имеют размеры 2,0-5,0 мкм. Причем потери свинца на угар в зоне легирования не превышают 2-7%. Экономиче- ский эффект от реализации предложенного способа обусловлен повышением устойчивости процесса последующей прокатки не- прерывнолитой заготовки за счет

улучшения захвата металла валками, загрязнение которых свинцом снижается бла- годаря полученной на поверхности заготовки зоны, лишенной макровключений свинца, и снижения вероятности как расщепления жестких концов, так и пробуксовки металла между валками, а так же за счет снижения затрат на аспирацию и последующую очистку от свинца воздуха.

Технологический эффект заключается в том, что отсутствие в поверхностных слоях заготовки макровключений свинца позволяет получить высокоработоспособное блокирующее покрытие на основе алюминия, которое в свою очередь так же способству- ят повышению устойчивости технологического процесса прокатки металла и улучшению условий труда не только обслуживающего персонала, но и оборудования.

Социальный эффект предложенного способа легирования стали свинцом выражается в том, что он позволяет реализовать одновременно комплекс мероприятий по снижению интенсивности поступления свинца в атмосферу и при легировании, и на последующем прокатном переделе, обеспечивая экологически безопасные условия функционирования установки непрерывной разливки стали по критериям минимизации свинецсодержащих выделений в различных формах их существования именно благодаря тому, что мероприятия упомянутого комплекса взаимосвязаны.

Формула изобретения

1.Способ непрерывной разливки свинецсодержащих сталей, включающий введение свинца в струю металла под промежуточным ковшом посредством патрубка, отличающийся тем, что. с целью повышения степени усвоения свинца сталью за счет увеличения его диспергирования, однородности распределения в объеме жидкой стали и уменьшения выбросов паров свинца в атмосферу, введение свинца осуществляют в жидком виде с температурой 1400-1500°С, а выходному торцу патрубка сообщают возвратно-поступательное перемещение симметрично относительно продольной оси струи металла с частотой 0,1 -1,0 Гц, при этом переодически осуществляют изменение объемного расхода свинца.

2.Способ по п.1,отличающийся тем, что периодическое изменение расхода свинца осуществляют по зависимости

+ ю,

Ррв где Vpb - объемный расход свинца;

n - содержание свинца в стали;р - сечение струи стали;

К -эмпирический коэффициент;V - скорость струи стали.

ptr, ррв - плотность соответственно стали и свинца;

Сущность изобретения: в струю металла под промежуточным ковшом вводят жидкий свинец с температурой 1400-1500°С посредством патрубка. Патрубку сообщают возвратно-поступательные перемещения симметрично относительно продольной оси струи металла с частотой 0,1 -1,0 Гц и периодически изменяют объемный расход свинца по зависимости ( рс-1 р$ъ ) (т-К), где Vpb - обьемпый расход свинца; п - содержание свинца в стали; К - эмпирический коэффициент; /Зет и (ЭрВ - плотность соответственно стали и свинца; S - сечение струи стали; V - скорость струи стали. 1 з.п. ф-лы. И/ С