Установка для внепечной обработки металла

Авторы патента:

ДОНЕЦ АНДРЕЙ ИГОРЕВИЧ

ОКОРОКОВ ГЕОРГИЙ НИКОЛАЕВИЧ

КОСОВ БОРИС ЛЕОНИДОВИЧ

КАЦ ЯКОВ ЛЬВОВИЧ

ШАХНОВИЧ ВАЛЕРИЙ ВИТАЛЬЕВИЧ

КАМАЛОВ АЛЕКСАНДР РАФАЭЛЬВИЧ

C22B9/21 - устройства для этой цели

C21C7 - Обработка расплавленных ферросплавов, например стали, не отнесенная к группам C21C 1/00-C21C 5/00 (обработка расплавленных металлов во время формования B22D 1/00,B22D 27/00; переплавка черных металлов C22B)

Сущность изобретения: установка для внепечной обработки металла включает футерованный ковш, крышку, электроды, источник питания постоянного тока, систему дозирования и подачи материалов, вакуумную систему. В днище ковша выполнена плавильная камера, расположенная по центру и имеющая форму, идентичную форме ковша, причем диаметр этой камеры в любом сечении , перпендикулярном оси ковша, составляет 0,3-0,7 диаметра рабочего пространства на уровне днища, а глубина камеры составляет 0,2-1,0 ее диаметра. 2 ил., 2 табл,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{21) 4842893/02 (22) 21.06.90 (46) 30.04.93. Бюл. N 1 6 (Y1) Центральный научно-исследЬвэтельский институт чарной металлургии им.

И.П.Бардина (72) А.И.Донец, Г.Н,Окороков, БЛКосоа, .

Я.Л,Кэц, В.B.Øàõíîâè÷ и Э,Р.Камалов . (56) Заявка и 61-32365, Япония, кл. С 21 С

5/00, t986; (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛА

Изобретение относится к металлургии, в частности к конструкции установок, используемых в ковшевой металлургии.

Цель изобретения вЂ” сокращение времени обработки металла s ковше и повышение . стойкости огнеупорной футеровки ковша.

На фиг.1 показана схема установки внепечной доводки.

Установка состоит из ковша 1 с плавильной камерой 2, электродами 3 для подвода тока к металлу и пористой пробки 4, крышки

5, плэзмотрона 6, механизма 7 перемещения плазмотрона, источника 8 постоянного тока системы 9 подачи сыпучих материалов, вакуумной системы 10 и тележки, Ход механизма перемещения плазмотрона ььд позволяет опускать его до дна плавильной камеры.

На фиг.2 дан общий вид ковша установки для внепечной обработки, где 0 вЂ” диаметр рабочего пространства, заполненного металлом после выпуска плавки; D> вЂ” диаметр рабочего пространства на уровне днища; диаметр плавильной камеры d =- 0,3-0,1

„„Ы „„1812217 А1 (я)з С 21 С 7/00, С 22 В 9/21 (57) Сущность изобретения: установка для внепечной обработки металла включает футерованный ковш. крышку, электроды, источник питания постоянного тока, систему дозирования и подачи материалов, вакуумную систему. В днище ковша выполнена плавильная камера; расположенная по центру и имеющая форму, идентичную форме ковша, причем диаметр этой камеры в любом сечении, перпендикулярном оси ковша, составля- . ет0,3-0,7диаметра рабочего пространства на уровне днища, а глубина камеры составляет

0,2-1,0 ее диаметра, 2 ил., 2 табл, D1; глубина плавильной камеры Н = 0,2-0,1 о., Эксплуатация предлагаемой конструкции для внепечной обработки металла в ковше осуществляется следующим образом.

Пустой ковш устанавливается на стенде, в него заваливаются легирующие, раскислители и другие металлические материалы, которые необходимо ввести в металл, выплавляемый в сталеплавильном агрегате, плазмотрон опускается до контакта с расплавляемыми материалами и зажигается дуга. После этого производится завалка шлакообразующих. Когда загруженные в ковш материалы расплавятся и металл в сталеплавильном агрегате будет готов к выпуску, производится подача ковша к сталеплавильному агрегату и выпуск s него плавки. Одновременно с плавлением легирующих и шлакообразующих происходит также высокотемпературный разогрев футеровки ковша, причем для этого не требуется специального стенда и времени, затем проводится дополнительная обработка в ков1812217 ше, либо он непосредственно передается на разливку.

В случае необходимости может производиться вакуумная обработка как на время предварительного плавления материалов так и после выпуска плавки. Во время выпуска металла в ковш происходит интенсивное перемешивание его с жидким и высокоактивныM шлаком, легирующими, . раскислителями, s результате чего резко ускоряются процессы рафинирования металла от вредных примесей и достигается однородность состава по всему объему ковша, По сравнению с известными конструк- 1 циями установок внепечной доводки, в том числе по сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция позволяет достичь существенного снижения времени внепечной обработки в результате следующих факто- 2 ров; ускЬрения процессов рафинирования при выпуске металла в ковш.с предварительно расплавленными материалами; по-, вышения удельной вводимой электрической мощности при плавлении твердых материа- 2 лов в плавильной камере неразогретого ковша; повышения рафинирующих свойств шлака вследствие снижения в нем содер>кания окислов, поступающих при разрушении футеровки.

Повышение стойкости огнеупорной футеровки ковша достигается благодаря снижению времени внепечной обработки металла; перемещению шлаковой зоны в процессе обработки из плавильной камеры в верхнюю часть ковша; улучшеник> тепловой работы футеровки при плавлении твердых материалов в плавильной камере неразогретого ковша.

Техническая сущность предлагаемого решения состоит в следующем. Поскольку плавильная камера ковша имеет существенно меньший диаметр, чем сам ковш, то высота слоя расплавляемых материалов, а затем слоя жидких шлака и лигатуры из легирующих и раскислителей будет в этом случае значительно больше, чем в ковше установок известных конструкций, Конкретно это увеличение толщины слоя твердых или жидких материалов, предохраняющих футебовку днища ковша и подовые электрОды от повреждения, будет пропорционально квадрату отношения диаметра ковша (рабочего его пространства) на уровне его перехода в камеру к диаметру камеры в днище, Этим обеспечивается надежная защита футеровки дна плавильной камеры и подовых электродов. Оптимальные параметры предлагаемой установки определены на основании проведения исследовательских работ и большого числа опытных плавок н,.1 экспериментальном стенде для внепечной обработки металла емкостью до 1 т, Если диаметр плавильной камеры превышает 0,7 диаметра рабочего пространства ковша на уровне днища, не обеспечивается достаточный слой расплава для защиты футеровки днища плавильной камеры при расплавлении минимального количества используе0 мых для внепечной обработки материалов (3 Д от объема выпускаемого, в ковш металла). Устранить повреждение футеровки днища и подовых электродов (при их наличии} путем снижения подводимой мощности в

5 этом случае не удается, т.к. материалы, лежащие у стен ковша не плавятся или требуется слишком большое время на их плавление, а также не прогревается до нужной температуры футеровка ковша, 0 Уменьшение диаметра плавильной камеры до менее 0,3 диаметра рабочего пространства на уровне днища ковша ведет к повреждению огнеупоров в верхней части. плавильной камеры и, как следствие, к росту

5 содер>кания окислов футеровки в рафиниро- вочном шлаке, ухудшению его свойств иувеличению времени обработки металла в ковше, Минимальная глубина плавильной ка 0 меры составляет 0,2 величины ее диаметра . и определяется тем, что при увеличении ее до этого значения с соответствующим увеличением глубины слоя расплавленных материалов наблюдается непрерывный рост

35 стойкости футеровки дна плавильной камеры, Т.е. при различном количестве расплавляемых в одном и том же ковше материалов для обработки различных марок сталей весь, расплав до достижения им высоты 0,2 диа40 метра плавильной камеры должен в ней оставаться, при большем его количестве он может переливаться в остальной объем ковШа и закрыть его днище. Глубина плавиль- ной камеры более ее диаметра

45 нецелесообразна, т.к, при этом ухудшается перемешивание расплава, находящегося, т.к. при этом ухудшается перемешивание расплава, находящегося в ней, с металлом, выпускаемым в ковш из плавильного агрега60 та и следовательно, увеличивается время обработки и снижается стойкость огнеупоров.

В соответствии с формулой изобретения спроектирована и изготовлена установ55 ка для внепечной доводки металла емкостью 1 т. Эта установка работает в паре с плазменной печью емкостью 1 т, в которой производится выплавка исходного металла.

Схема этой установки показана на фиг.1.

Установка состоит из сталелозной тележки, 1812217

Табл и ца 1 на которой устанавливается ковш, ковша, крышки и стенда для подогрева, имеющего в свойм составе один плазмотрон, рабочую площадку и тиристорный источник питания постоянного тока на ток до 5 кА и напряжение до 400 В, Кроме этого, установка содержит вакуумную систему, позволяющую создавать разряжение до 0,1 мм рт.ст„систему снабжения технологическими газами, систему подачи кусковых материалов, зонд для взятия проб металла и замера температуры. Три гидравлических цилиндра для подъема крышки установлены на рабочей площадке. В случае, если производится вакуумирование, на ковш устанавливается специальная вакуумная крышка, Подвод тока к подовым электродам ковша осуществляется с помощью контакта, установленного на тележке, который прижимается к контакту на ковше при его установке. К тележке также подведен шланг от рампы с баллоном, и после установки на нее ковша производится подключение аргона к коробке пористой пробки. На фиг. 3 представлен эскйз ковша данной установки емкостью до 1 т. Футеровка ковша изготавливается из двух слоев. Первый слой (внешний) выполняется иэ шамотного кирпича, а второй слой (рабочий) набивной, изготавливается из доломитовой массы, Для этого сначала футеруется днище плавильной камеры, затем вводится шаблон, по которому набиваются стенки плавильной камеры. После этого вводится второй шаблон, по которому набиваются стенки рабочего пространства ковша, Затем оба шаблона извлекаются и производится сушка футеровки. Перед набивкой стен плавильной камеры в ковше устанавливаются два металлокерамических электрода для провода тока к расплавляем ым материалам, а затем к обрабатываемому металлу. Как видно из рисунка на фиг,3, диаметр рабочего объема ковща на уровне днища составляет 520 мм„а диаметр верха плавильной камеры равен 320 мм, т,е. составляет 0,62 диаметра рабочего объема на уровне днища. Диаметр низа плавильной камеры 290 мм, т,е. составляет 0,56 диаметра рабочего

5 объема на уровне днища, Глубина плавильной камерй равна 0,21 м, что составляет 0,66 ее диаметра в верхней плоскости 0,72 ее диаметра в нижней пло10 скости и в обоих случаях находится в заявляемых пределах, Ковш имеет свободное пространство над уровнем расплава во время обработки около 40 см на случай увеличения объема при его "вскипании".

15. Не. опытной установке описанного устройства были опробованы плавки конструкционной стали 09Г2ФБ и электротехнической стали 34А. При этом размеры плавильной камеры варьировались в заявляемых преде20 лах, а также выходящих за эти пределы, Для сравнения часть плавок была обработана в ковше без плавильной камеры (прототип). Результаты опробования приводятся в табл.1 и

2. Как видно из этих данных, изобретение

25 позволяет существенно снизить время внепечной обработки и повысить стойкость огнеупорной футеровки ковша.

Формула изобретения

Установка для внепечной обработки металла, включающая футерованный ковш, крышку, электроды, источник питания пЬстоянного тока, систему дозиравания и под35 ачи материалов, вакуумную систему, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью сокращения времени обработки металла в ковше и повышения стойкости огнеупорной футеровки, в днище ковша выполнена плавильная каме40 ра, расположенная по центру и имеющая форму, идентичную форме ковша, причем диаметр этой камеры в любом сечении, перпендикулярном оси ковша, составляет 0,30,7 диаметра рабочего пространства на

45 уровне днища, а глубина камеры составляет 0,2-1,0 ее диаметра, 1812217

Продолжение таблицы 1

* Предельные. величины заявляемых размеров плавильной камеры.

Таблица 2 Г1оедельные величины Заявляемых размеров плавильной камеры.

1812217

° °

° ° °

° °

° 1

° °

° В

° °