Устройство для обработки и разливки металлов в вакууме Советский патент 1977 года по МПК C21C7/10 B22D11/112 B22D11/113 

1

Изобретение относится к 0:бласти металлургии и может быть использовано при внепечной обработке стали вакуумированием в сочетании с отливкой заготовок на установках непрерывной разливки стали.

Известна установка для обработки стали в вакууме и столбе шлака, содержащая вакуумную камеру, соединенную в верхней части с промежуточным устройством или сталеразливочным ковшом и вакуумным насосом для создания разрежения в камере, а в нижней части посредством стального, вертикально расположенного футерованного шлакового рукава - с приемным ковшом, под которым размещена изложпица для отливки слитков 1.

Однако недостаточно полная рафинировка металла не позволяет использовать такое устройство на устаиовках непрерывной разливки стали при получении качественных заготовок, особеино крупного сечения, вследствие химической и структурной неоднородности.

Известно также устройство для обработки металла шлаком в вакууме, содержащее вакуумную камеру, соединенную вверху со сталеразливочным ковшом и вакуумной системой, а снизу оно оборудовано шлаковым рукавом с электромагнитными перемешивателями и сочленены с воронкой для накапливания металла 2.

Недостатком известного устройства является получение заготовок с химической и структурной неоднородностью, невозмол ;ность получения качественных заготовок крупного сечения из высоколегированных сталей, а также невозможность использования его при отливке слитков способом послойного периодического намораживания.

Целью изобретения является получение непрерывного слитка из легированных и высоколегированных сталей, лишенного химической и структурной неоднородности в поперечном и продольном его сечениях, особенно при получении крупных слитков, а также обеспечение возможности использования его при отливке слитков с послойным намораживанием корки.

Это достигается тем, что предлагаемое устройство для обработки и разливки металлов в вакууме, включающее вакуумную камеру, соединенную вакуумплотно снизу с кристаллизатором для формования слитка, а сверху со сталеразливочным ковшом, с трубой для подключения к вакуумной системе и подвижно установленным кристаллизатором для намораживания корки, расположенным соосно с кристаллизатором для формоваиия слитка, и дозаторами для дозирования интенсификатора, которые выполнены в виде трубы с установленными снаружи их электромагнитами, снаожено становленной на верхнем торце кристаллизатора для формования слитка огнеуиориой шайбой, в боковых противоположных стенках вакуумной камеры выполнены закрытые цилиндрические иолости, связанные между собой соединительными каналами, а в центральной части стенки, ограничивающей каждую полость, выиолнено отверстие, соединяюш,ее полость с внутренней частью вакуумной камеры, при этом отверстие нижней полости расположено от ее донной части на расстоянии 0,1-0,2, а верхней-на расстоянии 0,7-0,8 высоты рабочей части вакуумной камеры. С наружной стороиы вакуумной камеры соосно цилиндрическим полостям устаиовлены электромагниты, из центральной части соединительного канала и из внутренней донной части вакуумной камеры вь 1 едены наружу вакуумной камеры токоподводяпдие контакты для подключения к источнику тока. Дозаторы снабжены металлической трубкой для подачи инертного газа, расиоложенной соосно с трубкой дозатора и заглубленной в нее. Расположение отверстия ннжней полости на расстоянии 0,1-0,2 высоты рабочей части вакуумной камеры определяется необходимостью подачи струй металла вблизи днища указанной камеры для смыва загрязнений с, торца затвердевающего слитка, который располагается иа даином уровне. Расположение отверстия верхней иолости иа расстояпии 0,7-0,8 высоты рабочей части вакуумной камеры обесиечивает иерекачку наиболее горячего металла в нижние уровни камеры (через нижнюю полость), а также обеспечивает возможность при уровне металла, равном 0,6 высоты камеры, осуществлять при необходимости фонтанирование металла и более интенсивное его вакуумирование. На чертеже представлено предлагаемое устройство для обработки и разливки металлов в вакууме, общий вид. Устройство для обработки и разливки металлов в вакууме состоит из вакуумной камеры 1, которая вакуумплотно соединена снизу с кристаллизатором 2 для формования слитка 3. Сверху вакуумная камера BaKyy.viилотно соединена со сталеразливочным ковиюм, из которого металл 4 через стаканы 5 поступает в вакуумную камеру 1. В верхней части устройства размещена трубка 6 для соединения объема вакуумной камеры с вакуумной системой, для создаиия в камере необходимого разрежеиия. В верхней части вакуумиой камеры иодвижно установлен в огнеупорной трубе 7 кристаллизатор 8 для намораживания корки, расположенный соосно с кристаллизатором 2 для формования слитка. В верхней же части устройства установлены дозаторы 9, выполненные в виде трубы, для дозирования интенсификатора 10 кристаллизации. С нарул ной стороны дозаторов установлены электромагниты И. Внутри дозаторов размешена металлическая трубка 12, служащая для подачи инертного газа. Металлическая трубка нрн этом расположена соосно с дозатором и заглублена в него. В боковых противоположных стенках вакуумной камеры выиолнены закрытые цилиидрические полости 13. Цилиндрические иолости соединяются с внутренней частью вакуумной камеры через центральные отверстия 14. Выходное отверстие нижней полости расположено над донной частью камеры на расстоянии 0,1-0,2 ее высоты, а верхней-на расстоянии 0,7-0,8 ее высоты. Нижняя и верхняя иолости сообщаются между собой боковым соединительным каиалом 15. С наружной стороны вакуумной камеры соосно цилиндрическим иолостям 13 установлены электромагниты 16. Из соединительного канала 15 к наружной стенке вакуумной камеры вьп едены токонодводящие сонтакты 17 для подключения к источнику тока через катущки электромагнитов 16. Из внутренней донной части вакуумной камеры также выведен наружу токоподводящий контакт 18 для подключепия к сети. Для предохранения от разрушения стенки кристаллизатора 2 и исключения приварки слитка 3 в верхней его части в результате адгезии на торец кристаллизатора 2 устанавливают огнеупорную шайбу 19. Устройство работает следующим образом. Сталеразливочный ковш с подготовленным для обработки металлом сочлеияют с вакуумной камерой 1. Нодключают трубу 6 к вакуумной системе и создают в камере задаиное разрежение. Носле этого через стакан 5 производят выпуск металла из сталеразливочного ковша в вакуумную камеру с непрерывным вакуумированием металла в струе. По достижении необходимого уровня металла в камере 1 сильной струей, например, газообразного аргона, подаваемого по трубке 12, выбрасывается иптенсификатор ио дозатору 9 в стальную ванну. В этот момент действие электромагнитов ослабляют или полностью устраняют, ио иосле подачи порции интенсификатора электромагниты 11 включаются, а подача аргона прекращается. Иитенсификатор 10, попав в жидкую ванну, снимает перегрев ее и дополнительно переохлаждает металл, который подхватывается потоком (показан стрелкой), создаваемым электромагнитами 16 и полостями 13, ио которым протекает ток, подаваемый через контакты 17 и 18. В результате этого переохлажденный металл оказывается неремещенным в пространство между кристаллизаторами 2 и 8. Интенсификаторы кристаллизации создают в жидком металле дополнительные центры кристаллизации и ускоряют процесс формования отливаемой заготовки. Послойное намораживание слитка осуществляют для получения высококачественного литого металла, для чего кристаллизатор 8 для намораживания корки, выполиенный с теплоизолированным кожухом и незащищенным торцом, соирикасают до упора

5

с кристаллизатором 2 для формования слитка 3 и отсекают некоторый объем металла, который намораживают кристаллизатором 8 для намораживания корки и приваривают к торцу слитка 3 (или первой порции к затравке). После этого слиток опускают в кристаллизатор 2, оставляя при этом некоторый участок слитка выступающим в ванну для онлавления. Затем поднимают теплоизолированный кожух кристаллизатора 8 для намораживания корки до первоначального положения и включают в действие электромагниты, установленные против цилиндрических полостей. Жидкий металл поступает через центральное отверстие верхней цилиндрической полости, проходит через соединительный канал, попадает в нижнюю цилиндрическую полость и через ее центральное отверстие подается в зазор между кристаллизаторами для формования слитка и для намораживания корки.

Направленный ноток жидкого металла смывают на выступающем конце формуемого слитка часть только что затвердевшей корки и другие паразитические корки, нарастающие на кристаллизаторах.

После этого цикл повторяется, но в этом случае работает дозатор и иолости, расположенные на другой стороне емкости.

При необходимости изменения движения нотока металла достаточно переключить катушки электромагнитов.

Предлагаемое устройство может быть использовано для многократного вакуумирования разливаемой стали. Для этого из сталеразливочного ковша заливают в вакуумную камеру металл с таким расчетом, чтобы верхние нилиндрические полости не были заглублены в металл. С помощью включенных электромагнитов подают в течение необходимого времени металл из нижних слоев вакуумной камеры через нижнюю цилиндрическую полость в верхнюю полость, а выбрасывается металл фонтаном в пространство над жидким металлом, распыляя подаваемый металл, который дополнительно дегазируется.

Установка может быть также использована для комплексной обработки металла вакуумом и синтетическим щлаком. Для этого в вакуумную камеру предварительно заливают синтетический щлак, а затем через него - металл. Для многократной обработки металла используют электромагниты, как и в предыдущем случае, только металл многократно обрабатывается и в вакууме, и синтетическим щлаком, так как неминуемо нроходит через слой синтетического шлака. В отдельных случаях вакуумирование заменяется созданием нейтральной среды в вакуумной камере.

Устройство может быть использовано также для комплексной обработки металла вакуумированием и щелочными, и щелочно-земельиыми металлами. Для этого вместо синтетического щлака в вакуумной камере создают или

6

вводят расплав щелочных или щелочноземельных металлов.

Таким образом, предлагаемое устройство для обработки и разливки металлов в вакууме обеспечивает получение непрерывного слитка из легированных и высоколегированных сталей, лишенного химической и структурной неоднородности в поперечном и продольном его сечении, а позволяет расширить сортамент непрерывных слитков в сторону крупных сечений и приблизить свойства литого мегалла к свойствам деформиро1анного металла.

Формула изобретения

Устройство для обработки и разливки металлов в вакууме, включающее вакуумную камеру, соединенную вакуумнлотно снизу с

кристаллизатором для формования слитка, а сверху со сталеразливочным ковщом, с вмонтированной в верхней ее части трубой для иодсоединения к вакуумной системе и иодвижно установленным кристаллизатором для

намораживания корки, расположенным соосно с кристаллизатором для формования слитка, и дозаторами для дозирования интенсификатора, Выполненными в виде трубки, с наружной стороны которых смонтированы электромапшты, отличающееся тем, что, с целью увеличения производительности, повыщения качества литого металла и обеспечеиия возможности использования его при отливке слитков с послойным наморал иванием

корки, устройство снабжено установленной на верхнем торце кристаллизатора для формования слитка огнеупорной шайбой, в боковых противоположиых стенках вакуумной камеры выполнены закрытые цилиндрические

полости, сообщающиеся собой с помощью соединительных каналов, а в центральной части стенки, ограничивающей каждую полость, выполнено отверстие, соединяющее нолость с внутренней частью вакуумной

камеры, при этом отверстие полости расположено от ее донной части на расстоянии 0,1-0,2, а верхней - на расстоянии 0,7- 0,8 высоты рабочей части вакуумной камеры, с нарул ной стороны вакуумной камеры соосно цилиидрическим полостя.м поставлены электромагниты, из центральной части соединительного канала и из внутренней донной части вакуумной камеры выведены наружу вакуумной камеры токоиодводящие контакты

для нодключения к источнику тока, а дозаторы снабжены металлической трубкой для подачи инертного газа, располол енной соосно с трубой дозатора и заглублеиной в нее.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство N° 213076, кл. В 22D 11/10, 1965.

2.Авторское свидетельство Х 448234, кл. С 21С 7/10, 1973.

S

1