Способ скоростной разливки спокойной стали и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к черной металлургии, к разливке стали сверху в изложницы. Цель изобретения - уменьшение времени разливки, турбулентности струи и гидродинамического удара о дно изложницы, пленои трещинообразования путем исключения явления закручивания жидкого металла и захвата им окисленной пленки с поверхности металла в промежуточной емкости и передачи ее в тело слитка, а также увеличение выхода годного и снижение газонасыщенности стали. Согласно изобретению подачу металла в промемкость осуществляют через два отверстия сталеразливочного ковша, образуя встречные потоки непосредственно в промемкость перед ее выпускным стаканом-коллектором. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 8 ил.З табл. % (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

091 И1) А1 (Д1)5 В 22 11 41/01 рюш

МТЕН1 110 - Т

ЬИЬЛИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

flPH fHHT СССР (21) 4659635/02 (22) 06.03.89 (46) 07.09.91 Бюл. 11 33 (71) Череповецкий металлургический комбинат им. 50-летия СССР и Череповецкий филиал Вологодского политехнического института (72) А.И. Агарышев, Л.В. Белуничев, С.Н. Пронских, В.В. Барышев, D.Í. Гущин, С.З Ракевич, А.А. Алымов

Ю.В. Луканин, Л.M. Васильев и Л.П. Робинзон-Крузо (53) 621.744.06 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1180400. кл. В 22 Р 41/00, 1983. (54) СПОСОБ СКОРОСТНОЙ РАЗЛИВКИ СПОК0АНОА СТАЛИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

О СЛ(Е СТВЛЕН ИЯ (57) Изобретение относится к черной

Изобретение относится к черной металлургии, к разливке стали сверху в изложницы.

Цель изобретения - уменьшение времени разливки, турбулентности струи и гидродинамического удара о дно изложницы, уменьшение плено- и трещинообразования путем исключения явления закручивания жидкого металла и захвата им окисной пленки с поверхности металла в промежуточной емкости и передачи ее в тело слитка, а также увеличение выхода годного и снижение газонасыщенности стали.

На фиг.l приведена зависимость скорости истечения стали из разливочного ковша оТ различных I<ñièÃi.ii.ë öèé

2 металлургии, к разливке стали сверху в изложницы. Цель изобретения уменьшение времени разливки, турбулентности струи и гидродинамического удара о дно изложницы, плено- и трещинообразования путем исключения явления закручивания жидкого металла и захвата им окисленной пленки с поверхности металла в промежуточной емкости и передачи ее в тело слитка, а также увеличение выхода годного и снижение газонасыщенности стали. Согласно изобретению подачу металла в промемкость осуществляют через два отверстия сталеразливочного ковша, образуя встречные потоки непосредственно в промЪмкость перед ее выпускным 3 стаканом-коллектором. 2 с. и 1 з.п.. ф-лы, 8 ил.3 табл. диаметров стаканов ковша, практически используемых в промышленности; на фиг.2 - устройство для скоростной разливки стали с элементами крепления на сталеразливочном ковше, продольный разрез; на фиг.3 - то же, поперечный разрез; на фиг.4-8 - пррекции устройства с выполнением огнеупорной перегородки и арки.

В табл.! приведены данные, пояснякнцие предлагаемый способ .

Устройство для скоростной разливки спокойной стали содержит промежуточнутт бесстопорную емкость 1, перегородку 2 в ее рабочем объеме, стакан-коллектор 3. Промежутс чное устройство прикреплено жестко при

1675047 помощи навесов 4, и на цапфах 5 ковша в ходе всей разливки стакан-коллектор 3, например, диаметром 140 мм расположен в центре донной части емкости 1 под огнеупорной поперечной перегородкой 2. Последняя в виде арки, делящей весь рабочий объем на рав" ные части, обеспечивающие прием жидкой стали из канала шиберного устрой- !0 ства 6.

В каждой из торцовых частей перегородки выполнены проходы 7 в виде полостей, сужающихся в направлении стакана-коллектора 3 так, что отноше- !5 ние площадей $1 просвета при входе в арку (фиг.7) и выходе из нее S< к поперечному сечению Бз стакана-коллектора (фиг.8) взято равным (5,65,8) (2,8-3,0):1. Величина отношения этих площадей установлена экспериментально (табл.2) изменением площадей просветов и их влиянием на турбулентность потока и разбрызгивания металif9 . 25

Стакан-коллектор выполнен выступаюцим над дном емкости на 100-200 мм.

Величина выступа стакана -коллектора установлена экспериментально с учетом объема окисного шлака, образующегося на поверхности металла, и его остатков в промежуточной емкости после наполнения изложницы ° Выполнение выступа менее 100 мм нерационально изэа слива шлака в объем слитка. При выступе более ?00 мм после окончания разливки наблюдается значительное эакозление металлом пройежуточной емкости °

Шамотно-графитовая трубка для ста- 40 кана-коллектора используется длиной

600 мм и диаметром 140 мм.

С помощью навесов устройство жестко крепится на цапфах ковша на весь период разливки. При этом использова- 4> ние устройства не сопровождается при обычных температурных условиях настылеобразованием и может быть использовано многократно без обновления футеровки.

Пля струи из каналов шиберного устройства 6 поступают в левую и правую части рабочего объема емкости 1.

Опробование устройства без огнеупорной перегородки 2 сопровождается как при поступлении одной струи, так и двух одновременно развитием закручивания металла . Оно больше при двух струях, а также при меньшей высоте налива. Последствием такой разливки является истечение стали со значительным разбрызгиванием струи, поступающей в изложницу, и ухудшением качества поверхности, поэтому было осуществлено разделение рабочего объема емкости на равные объемы, что обеспечивает более плавное слияние потоков жидкой стали в один поток при поступлении металла в стакан-коллектор. Емкость каждого рабочего объема составляет 0,37-0,41 м при максимальной высоте налива 0,6 м, выбранной по конструктивным соображениям удобства крепления промежуточной емкости к ковшу. При полном наливе каждого рабочего объема масса жидкой стали колеблется от 2,6 до 2,9 т, что достаточно для скоростного истечения и не создает трудностей контроля за моментом поступления металла в прибыльную надставку, перекрытие струи обеспечивает успешный слив остатков стали в прибыльную надставку и отсутствие подтеков при перемещении ковша к следующей по входу разливки изложнице. Этому способствует размещение стакана-коллектора над дном емкости на

100-200 мм.

Весьма важной характеристикой плотного и компактного формирования струи является выполнение прохода в каждой иэ торцовых частей перегородки в виде арочного прохода с использованием клина торцового М 21, что обеспечивает в сечении сегмент. Такая сферическая полость может изменять площадь просвета в сторону увеличения эа счет снятия одного - двух рядов кирпича толщиной 65 мм. Снижение турбулентности струи достигают тем, что отношение площадей просвета при входе в арку и выходе из нее в стаканколлектор к поперечному сечению последнего взято равным (5,6-5,8):(2,83,0) 1, что обосновано экспериментом (табл.2).

При испытании изучается ряд соотношений площадей просвета в арку и выходе иэ нее в указанном интервале и за пределами значений. При этом контролируют эффективность использования величины показателя для компактности струи, истекающей иэ стакана-коллектора. Разливка компактной струей принимается в качестве удовлетворительной эффективности. Другой положи5 16 тельной характеристикой нормальной разливки принимается отсутствие захвата окисной пленки.

Наилучшие положительные результаты по сравнению с базовым вариантом получены при одновременном использовании отличительных признаков способа и устройства для скоростной разлив ки спокойной стали.

Сводные данные с указанием достигнутых результатов и абсолютных значений отличительных характеристик приведены в табл.3.

3а базовый вариант принята разливка сверху иэ сталеразливочного ковша через канал шиберного затвора диаметром 40 мм в изложницы без промежуточного устройства. Опытный вариант представлен выбором трех отношений площадей поперечного сечения двух ста канов сталераэливочного ковша к площади поперечного сечения стакана-коллектора (обозначения совпадают с нуме рацией кривых на фиг.1): 4 — оптималь ный вариант(два стакана И 60 мм) отношение 0,3 /, 3 - нижний предельный вариант, отношение 0,32; 5 — верхний предельный вариант, отношение 0,44.

Запредельные варианты опробования способа, как показавшие наихудшие по сравнению с базовым вариантом результаты, не приводятся.

Как следует из данных табл.3, оптимальными по качеству заготовки являются слитки, отлитые по варианту

4, так как отсутствует брак по трещинам, качество поверхности при визуальном контроле более высокое по срав нению с базовым и оценивается как

"чистое" (свободное от плены и др.).

Варианты 3 и 5 имеют более предпочтительные по сравнению с базовым показатели качества, но более низкие чем в оптимальном варианте, что, в, основном, определяется меньшей компактностью струи, поступающей в изложницу, и ее разбрызгиванием. При варианте 5 имеет место турбулентность струи в начале разливки, что сопровождается увеличением газонасыщенности металла.

75047

Предлагаемые способ и устройство для скоростной разливки стали по сово купности уменьшения дефектов базового варианта обеспечивают увеличение выхода годного на 11.

Пример. Сталь углеродистая и низколегированная выплаеляется

20 — 25

55 в 600-Tcнных мартеновских и ?50-тон ных двухванных печах. После предыдущей плавки и разливки стали в промежуточном устройсее заменяется стакан-коллектор с внутренним диаметром

140 мм и перед разливкой просушивается газовой горелкой. Внутренняя футеровка промежуточной емкости выпол" нена по условиям, соответствующим

Фиг.2 и 3.

Перед подачей сталераэливочного ковша под желоб лля принятия плавки в днище устанавливаются два сталеразливочных стакана каждый диаметром

60 мм, что отвечает условию отношения площадей поперечного сечения двух стаканов и стакана -коллектора промежуточного устройства, равного 0,37.

После выпуска плавки в ковш на цапфы в его донной части навешияается промежуточное устройство и сталеразливочный ковш перемещается на разливочный участок к подвижному составу с изложницами для слитков массой 13,1 т.

Стакан-коллектор наводится по оси изложницы, Перемещением плит шиберного затвора сечения стгканлов ковша открываются полностью, и жидкая сталь двумя струями через отверстие в крышке промежуточного устройства поступает в емкость и иэ нее через стаканколлектор диаметром 140 мм в изложницу. Наполнение тела слитка осуществляется поддержанием максимального уровня жидкости в рабочих объемах промежуточной емкости (до появления просвета в зазоре между иэложницей и прибыльной надставкой), после чего струю сокращают и заканчивают наполнение прибыльной части, допуская слив остатка металла при полностью перекрытых каналах шиберных затворов.

Наполнение тела слитка составляет

40 с, а прибыльной части 50 с. После этого ковш совместно с промежуточным устройством перемещается для наполнения второй изложницы.

Благодаря конструктивным решениям выполнения огнеупорной перегородки промежуточной емкости слияние потоков происходит без значительного развития закручивания металла s рабочих объемах и истечение жидкой стали из стакана-коллектора в изложницу происходит компактной струей.

По сравнению с базовым вариантом разливки способ и устройство для ско1675047 ростной разливки обеспечивают ускорение разливки состава изложниц, уменьшение турбулентности струи и гидродинамического удара ее о дно изложницы, а также уменьшение количества заготовок с дефектами трещин и плены и увеличение выхода годного íà 13. Отмечено снижение концентрации азота и кислорода при оптимальных режимах разлив- 0 ки.

При длительной эксплуатации промежуточного устройства появляются подтеки металла в районе гнезда стакана-коллектора. Для исключения под15 теков металла устанавливают стопор, к стакану-коллектору или шиберные плиты в донной части устройства.

Формула изобретения

1. Способ скоростной разливки спокойной стали, вклочающий последовательную подачу жидкого металла иэ сталераэливочного ковша в промежуточ- 2 ную емкость и изложницы, поддерживая максимальный уровень жидкости в промежуточной емкости при наполнении тела слитка и сокращая струю до полного перекрытия лишь при заполнении прибыльной части слитка, о т л и ч а30 ю шийся тем, что, с целью уменьшения времени разливки, турбулентности струи и гидродинамического удара о дно изложницы, плена- и трещи- нообразования путем исклочения явления закручивания жидкого металла и захвата им окисленйой пленки с поверхности металла в промежуточной емкости и передачи ее в тело слитка, а также увеличения выхода годного и снижения газонасыщенности стали, подачу металла в проемкость осуществляют двумя струями, при этом потоки, образованные каждой иэ струй в промеI жуточной емкости, направлены встречно друг другу.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что отношение суммар ной площади поперечного сечения струй на входе в промемкость к площади поперечного сечения на выходе из нее составляет 0,32-0,44.

3. Устройство для скоростной разливки спокойной стали, содержащее сталеразливочный ковш и промежуточную бесстопорную емкость со стаканомколлектором и перегородкой, размещенной в ее рабочем объеме, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения времени разливки, турбулентности струй и гидродинамического удара о дно изложницы, плено- и трещинообразования путем исключения явления закручивания жидкого металла и захвата им окисленной пленки с поверхности металла в промежуточной ем кости и передачи ее в тело слитка, а также увеличения выхода годного и снижения газонасыщенности стали, ковш выполнен с двумя сталераэливочными стаканами и жестко связан с промежуточной емкостью, а стакан-коллектор промежуточной емкости расположен в центре ее донной части под перегородкой, выполненной в виде арки и де лящей рабочий объем промежуточной емкости на две равные части, при это в каждой иэ торцовьк частей перегородки выполнены каналы, сообщающие рабочий объем промежуточной емкости со стаканом-коллектором, а каждый . канал выполнен сужающимся в направлении стакана-коллектора из условия соотношения суммы площадей каналов на входе в арку и выходе иэ нее к площади поперечного сечения стаканаколлектора в пределах (5,6-5,8):(2,83, О):1.!

675!747 абпица!

Уровень металла Ih в проневутачноа еиьпгтн epe el «рпнгм игтвченнн иа р.e1llHeo wàão ковчт. н

Скорост ° истечечил стась ит разливочного ковра чкреа ст.т«ан, кг/с, прн Ф стакана, нн

Скорость нстеченик иэ кпвиа через 2 стакана, vf/ñ, Iepv

Уровень металла

° промьеленм:кь

Лианетре стакана, Ь", 5н и 80

?О корее при с воболн ом истечень н

60 60 и,? 1 н соотвг тствуецал с корост ь

152,4

359,8

0,28 С,48 0,6

0,85

303,0

0,6

304,8

4,5

20I,4

С, lс

?71,0

0 l" 0?5,43 054 075

287, 4

268,8

143.7

339. 2

255,5

195,5 e

4,0

С,2? ",37 С,47

0,66

I34,4

182,9, 12

317,3

23п П

3,5

248,8

0,!С С,la С,32 0,40 0,56

293.8

124,4

169, 4

221,3

3,0

О,IЬ 0,27 0,34

268, 2

113,6

154,6

0,г8

0,47

227,2

? 02.0

2,5

С,С67 0,12 П,?I 0,2, 0,38

I8e, 7

I01,6

138;3

203,2

239,9

2,0

175, 8

С 09 "16 С 20

87,9

119,8

156,5

0,28

207 7

0,05

1,5

0,034 0,С6 0,11 0,I35 0

97,8

143, 7

169,6

71,85

1?7,7

1,0

0,017 С,C3 0,05 С,С67 0 С9

50,8

69,2

101,6

120

"".3

0,5

С, .." 3 С, 06 С, С 1 2 С, C I 4 О, С2

45,4

53,6

30,9

22,7

0,1

Табли ца2

Величина показателя

Показатели

5,9:1

5,9 - неудовлетворительная, так как сопровождается захватом окисной пленки с поверхности металла емкости

5,8 - нормальная разливка: струя компактная

5,7 - нормальная разливка: струя компактная

5,6 — нормальная разливка: струя компактная

5,5 - неудовлетворительная, развивается турбулизация потока у верхней кромки стакана-коллектора, что приводит к разбрызгиванию металла

3,1:1

3,1 - неудовлетворительная, приводит к захвату окисной пленки

3еΠ— нормальная разливка компактной струей

2,9 - нормальная разливка компактной струей

2,8 - нормальная разливка компактной струей

3,О:!

2,9:1

2,8:!

2,7:1

2,7 - неудовлетворительная, так как развивается турбулизация потока к разбрызгиванию металла

Уровень зеркала металла в сталера з лиромнгм ковwe, и

Отношение площади прос ее та при входе в арку к поперечноиу сечению стаканаколлектора

Отношение площади просвета при выходе из арки к поперечному сечению стакана-коллектора

5,8:1

5,7:1

5,6:!

5,5:1

Эффективность испо73ьзования

290, 1

0,55

276,6

0,50

262, II

0,4S

247,4

0,40

231,4

0,35

214,3

0,3С

195,6

0,25

174,9

0,?C

151,5

0,15 !

23,7

0,10

87,5

О, 05

1675047

Годерканне харахтеристнма стоу» нз стаканакппfewора

Вачество

Иасса стагх> в слитках, т

Нонер плавки, марка стали

Лнае то стакана, >и\ н от азота и киспооода лове рхмостм вн э уа льнов нов>гине

/8955 гт. 45

0,Ь

270,7

1 00

0,15

100

2/5,3

2/6,3

0,37

40!

ПО

31с,0! f>c

0,37

B95II, ст.45

2/5,3

275,3

254,2

0,33

49

0,37

t0П 0,9

1 П !

14,2

5,59

78945, ст. 35

IC0

2 /tt, ft

4,88

t3,6

Разбрызгивание стоу»

Среди

10fl

0,32

3 49

Средняя

10,5

125

3 fit, I

Базовый

Опытный

Грубая рвань

IОС

210,9

0,3

Iof - t,ttt) (О) = 0,0052

Средняя

Плох ая

0,17

1,38

0,5

4,4

100

293,1

? 66,1

Базовый

Опытный

IПП

Разбрыз гн ванне струи

0,32

206,9

268,5

296,6

100

59701, ст.45

1, 04

0,4

2,8

0,44

125

l,2

269,4

125 6,0

2,23

0,44

C,ð брике ты

5,6

257,6

266,4

2,17

Средняя

Средняя

t25

Базовый

Огытный

6,0

0,44

2,25

Разбрызгивание струн

3,$ с5

05 д т

Вари- Способ аит опыта базовый

Отьытный базовый

Опытный

Базовый

Опытный

Базовый

Базовый

Огяп ный

Базовый

Опытный

69!21, с>. 45

89338, ст. 20 4П

108479, ст.t5 40 бп063 ст.45 40

49658, ст,45 40

Ваготов- брак "n трещинам

Средняя

Чис тая

Средняя

Чистая

Чистая

Чистая

Средняя

Средняя

Средняя

Средняя

Чистая

7аблица3 (И! - 0,0065 (01 0,0С35 (П) * 0>0086 (0) - C,0062 (Н) - 0,0072

1N! 0,0086

1615047

1675047

Риг. б

1675047

l б е г б б /

1 1

Составитель В. Сазонов

Редактор И. Горная Техред M,Mîðãåíòàë Корректор Н. Ревская

Заказ 3974 Ти раж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при CP

113035, Москва, M-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагар

1I I! . Гага ина 101