Камерная установка доводки расплавленного металла Советский патент 1993 года по МПК C21C7/00 B22D11/06 

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к плавильному производству и может быть использовано при внепечной обработке стали в ковше в процессе ее доводки перед разливкой на МНЛЗ или в изложницы,

Другое известное аналогичное решение для решения той же задачи включает продувку расплавленного металла инертным газом с помощью вертикальной подвихшой фурмы (2).

Эти известные решения включают также и ввод сверху в разливочный ковш присадок, например ферросплавов и различных добавок (3).

Перечисленные решения обладают существенными недостатками, заключающимися в низкой степени обработки стали, связанной со слабой дегазацией расплава и значительным уносом металла из ковша,

Для повышения эффективности обработки стали разливочный ковш помещают в камеру, герметизированную крышкой, снабженную отсосом, продувочной фурмой и вводом ферросплавов (4).

Согласно этого известного решения металл подвергают интенсивному перемешиванию- в ковше путем продувки инертным газом с эвакуацией отходящих газов посредством отсоса (насосом) из камеры, что повышает степень дегазации металла.

Однако данное техническое решение характеризуется существенными недостатками, связанными с возможными выбросами металла в процессе его вскипания при продувке, сложностью герметизации камеры, громоздкостью конструкции и значительными энергозатратами, а также и необходимостью развитого энергохозяйства.

(/

с

оэ

СА) О

ь

4 Ю

00

В результате перечисленного снижается эффективность обработки стали, а следовательно и ее качество.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому эффекту является камерная установка доводки расплавленного металла, включающая разливочный сталь ковш с коаксиально расположенным подъемно-опускным футерованным полым цилиндром, внутри которого соосно размещена подвижная продувочная фурма, а его входная часть снабжена желобом для ввода присадок, например ферросплавов и др. материалов (5).

Задача настоящего изобретения заключается в повышении качества стали за счет повышения эффективности обработки ее в разливочном ковше, в процессе ее доводки.

Технический результат достигается тем, что в верхней части футерованного цилиндра, тангенциально его боковой поверхности установлены горелочные устройства, снабженные подводами топлива и окислителя,, Это приводит к тому, что внутреннюю поверхность футеровки, вне зоны расплавленного металла, поддерживают горелочными устройствами на температурном уровне не ниже температуры плавления присаживаемых материалов, что способствует расплавлению мелкодисперсных частиц осевших на поверхности и спуску (стеканию) их в жидком состоянии в расплавленную сталь. При этом также сокращаются и тепловые потери с поверхностью зеркала металла в полости цилиндра. Кроме того, результат достигается и тем, что тангенциальная установка го- релочных устройств приводит в процессе их работы (с формированию вихревого движения газов и, как следствие, к созданию устойчивого реализуемого разрежения внутри вихря, что способствует активной дегазации расплавленной стали непосредственно с ее чистой поверхности, расположенной в полости цилиндра.

На фиг. 1 и фиг. 2 схематически показана камерная установка доводки расплавленного металла.

Она включает разливочный ковш 1 с расплавленной сталью, соосно ковшу на его крышке расположен подъемно-опускной футерованный полый цилиндр 2, внутри которого по его оси размещена подвижная продувочная фурма 3, а его входная часть снабжена желобом 4 для ввода присадок в полость цилиндра. В зависимости от размеров ковша 1, т.е. его емкости внутренний диаметр цилиндра 2 составляет 600-1200 мм, а его высота 1800-2200 мм, при этом общая толщина футерровки на сторону ориентировочно равна 230 мм.

В верхней части цилиндра 2 на расстоянии 1/3-1/2 его высоты установлены горелочные устройства 5, снабженные подводами топлива и окислителя соответственно 6 и 7.

Работает установка следующим образом.

Разливочный ковш 1 состэлью, выпущенной из печи, устанавливают под вертикальным подъемно-опускным футерованным

полым цилиндром 2, который погружают нижней частью в расплав (на 200-400 мм), при этом зеркало металла в ковше вне футе-, рованного полого цилиндра защищают от окислителя шлаком, а внутри цилиндра 2

оставляют чистым, куда через желоб 4 присаживают ферросплавы с легирующими элементами и раскислители, которые вводят внутрь цилиндра 2 сверху в виде кусковых (дробленых) материалов и перемешивают их с расплавом путем продувки через подвижную продувочную погружную фурму 3.

В качестве газа для продувки расплава используют аргон или азот. Нижний срез

фурмы 3 находится в объеме металла на расстоянии 500-1000 мм от днища ковша 1. Продолжительность продувки для гомогенизации металла в объеме ковша составляет 3-5 мин, для перемешивания с целью

рафинирования жидкой стали 5-10 мин. В процессе истечения из фурмы 3, в расплаве струйки газа распадаются на мелкие пузырьки и выносятся через зеркало незащищенного шлаком металла, в данном случав

через полость цилиндра 2. Интенсивность выделения газов из жидкого металла будет возрастать при создании разрежения над зеркалом металла. Для доводки стали в ковше в чистый металл через полость цилиндрэ присаживают сверху ферросплавы с легирующими элементами, например FeCr, SiMn, FeSI и раскислители и перемешивают их с расплавом в процессе продувки. При этом интенсивность барботажа

расплаве и выделение газов из расплаве

возрастает. Одновременно внутреннюю поверхность футеровки цилиндра выше границы расплавленного металла поддерживают на температурном уровне не ниже

0 максимальной температуры плавления загружаемых материалов (присадок), например ферросплавов, путем ее дополнительного подогрева горелками 5. В этом случае частицы пыли (мелкодисперсная

5 фракция присадок) расплавляются и при попадании на поверхность футеровки вместе с каплями уносимого металла будут в жидком виде стекать в расплав, при этом их оседание на футеровке прекращается, что исключает настылеобразоеание.

Для Форсированного и экономическогооблегчения выдоленг « з:пя :- :-

процесса плавления частиц на поверхностиобеспечивается дос-пж ат-: и- кг;

футеровки практически достаточно под-ческой однородности. ИЫПЯПНМРЛНР

держание ее температуры на 20-70°С вы-ратуры в объеме стллм. з cm--ж

ше температуры плавления максимальной5 повышение однородное;м о. } м;

Использование: плавильное производство, а именно внепечная обработка стали в ковше в процессе ее доводки перед разливкой на МНЛЗ или в изложницы. Сущность: установка содержит разливочный ковш с ко- аксиально расположенным подъемно-опускным футерованным полым цилиндром, внутри которого соосно размещена подвижная продувочная фурма, а его входная часть снабжена желобом для ввода присадок, например ферросплавов; в верхней части футерованного цилиндра тангенциально его боковой поверхности установлены горелоч- ные устройства, снабженные подводами топлива и окислителя. 2 ил., 1 табл.

Ti

температурь вводимых присадок. Поддер-свойств. Ввод в такой (пре

жанио такого температурного уровня обес-кисленный) мет-лл л«м;р :оишх

печивчет отекание капель металла, осевшихобеспечивает в процессе r.0p;.r ovi n м

на футеровке с ее поверхности обратно вние более чистой стали по г.п,.1:;

жидкий металл, сохраняя футеровку чистой,10 металлических включен;пи Г, ни,и :на которой отсутствуют условия образова-металл незначительного иолммог :;- :

ния настылей. Таким образом, на пути по-дообразующих элементов y. -ix-v-; -.

ступлемпя присадок нет препятствияное влияние азота прп о го пшч.

(повышенного гидравлического сопротив-содержании. Чистота обр-fiu am:;;-1 :

ленмл) со стороны настылей, что повышает15 однородность хммсосгл..;: ofic .n «:

качество доводки стали (с точки зрения нор- стабильность свойств металл; на ;:

мального взвода присадок) и равномер-пределах слитка и ппомкр. мо ;: ;/сгм -

ность удаления отходящих газов. При этомдимой стали при любом сг.ссг.г-;.; ьс гн--устряипется подсос воздуха к зеркалу чис-при этом становится во.яож:;;- -; п-того металла, а температурный потенциал20 производительность елпп.л-нмп.;:

. вводимых присадок повышается - за счетгатов, снизить расход л«тгру-ои : ; ;..;

протироточ ного воздействия высокотемпе--тон, уменьшит;- .-----.--. :.,; м/ .-1

ратуомых газов и увеличения их скорости вСледует также отмепгч.. что oop.o

заданном объеме полости вертикальногостали по данному гехнпчлоламу 0.:.

цилиндра. Сохранение чистым отводящего25 требует минимальных .итл. н. :.---. ;

тракт, непосредственно над зеркалом ме-гетических затрат мм ео пеа г::г:м-:тзллл увеличивает пропускную способностьусложняет технологию ei; ппом::: оп;

выделяемых газов. Для дополнительногодействующих сталепяаи .-льних :..-:;.

их выделения при заданной степени.пере-Таким обрззог.. i.ie;i;.-;i..-- п

мешиг;. расплава, над зеркалом чисто-30 изобретения позволит не;.;; ч.-.мп- ;:;-;

го метйпла целесообразно поддерживатьность обработки путем устрачечи-; ;..-.;

. регу/чюу- :мое разряжение. Данный техни-ности образования в зо;;:о о

ческий результат достигается принудитель-газов, снижение пылеуноса пр;; :-гп

ным огсосом газов с зеркала чистогоприсадок и кзплеуносч ;к д|;оп

металла путем установки горелочных уст-35 шения степени легазэци:- ;: (РОЙС--В 5 тангенциально боковой поверхно-грева присаживаемых млт

сти цилиндра 2,уменьшения подсоса хол1х;г.нс

П.| 4, тзком (тангенциальном) вводеснижение теплопогерь ч :;:-я::

энергоносителя, в качестве которого ис-линдра. В результате ппрнчнс-./

пользую г топливоокислительную смесь, по-40 растает качество о5роГ-о1 чн давуомую под давлением посредством. экономичность процесса опрзс

горелок 5 о полости цилиндра 2 создаетсяПример конкретного выпо;

пониженное давление, способствующееловиях электростаяег.., :;.но:

вскипанию раскисленной стали, котороеко-Халиловского метксмб . нптг;

уменьч.-эется при восстановлении атмос-45 Исходные данные: Ооь; .к

фермого давления. При создании незначи-сталерэзливочный когми е -:-;пгл тельпого разрежения кипение металла

возобновляется и усиливается приувеличе-. Герметические .н-тп.

нии разрежения. Кипение вызывается выде-линдрз:

лением растворенных в металле газов, т.е.50 - высота -- 1800 мм;

путем изменения разряжения над поверх-. -диаметр внутр. - Н-.Пмм

ностыо металла можно осуществить про-- диаметр наруж. Юй .Ь- м.

цесс дыгазации управляемым. За счетГлубина погружении ципм.

снижонмя парциального давления водородаплав - 200-300 мм.

и азот происходит выделение этих газов из55 Характеристика Футяро ;.;;--.

жидкого металла как путем десорбции с по-ноземистая с содержаниег- /-.;.и

веркности и диффузии растворенных газовУстановка цилиндр - Р

в повесхностный слой, так и путем, диффу-плавильного ковша, соос.-о o.r.v,

зии я о всплывающие пузырьки окиси угле-Отопление цилиндра 3

рода и десорбции в газовую фазу. За счетдушных горелок.

Ti

Расход природного газа на горелки 30- 50м3/ч.

Установка горелок - на боковой поверхности цилиндра, тангенциально ей, на расстоянии 1100 мм от нижнего торца цилиндра.

Характеристика присадок, загружаемых в сталеразливочный ковш - кусковый - FeCr; SlMn; FeSl и др., фракции до 2 мм - 10-15%, tnn 1540°C.

Характеристика обрабатываемой стали спокойные трещмночувствительные марки типа 40 X,

Сопоставление рассматриваемого способа производили в сравнении с решением, взятым в качестве прототипа и используемого е камерной установке доводки стали

эспцохмк,

Результаты опытной проверки

Брак первого передела (трещины, рванины), %

Объем металла с оксидными включениями 5 и более

балла, %

Содержание азота в металле, %

Содержание водорода, мл/100 г Не

r..HLЈ§J I iV .-PyLPT ли

Крышка

0

При составлении проб, отобранных 10- ти плавок сравниваемых решений, получены следующие средние практические результаты, представленные в таблице.

Формула изобретения Камерная установка доводки расплавленного металла, включающая разливочный стальковш с коаксиэльно расположенными подъемно-опускным футерованным полым цилиндром, внутри которого соосно размещена подвих ная продувочная фурма, а его входная часть снабжена желобом для ввода присадок, например ферросплавов, отличающаяся тем, что в верхней части футерованного цилиндра тангенциально его боковой поверхности установлены горелоч- ные устройства, снабженные подводами топлива и окислителя.

Фиг. I