Устройство для обработки металла в процессе непрерывной разливки

 

Устройство для обработки металла в процессе непрерывной разливки содержит вакуум-камеру с патрубком, установленным в днище камеры и входящим в промежуточный ковш, а также вакуум-провод. Вакуум-камера снабжена дополнительным патрубком, оборудованным подводящими трубопроводами, а в промежуточном ковше с внешней стороны патрубков установлены поперечные перегородки, расстояния между которыми составляет 1,6-2,5 расстояния между осями патрубков. Перегородки установлены симметрично патрубкам. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов.

Известно устройство для обработки металла в процессе непрерывной разливки, включающее вакуум-камеру с патрубком для подачи металла непосредственно в кристаллизатор. В этих условиях вакуум-камера служит герметически закрытым промежуточным ковшом, соединенным с вакуум-насосами [1].

Недостатком известного устройства является недостаточная производительность и стабильность процесса непрерывной разливки металла. Это объясняется тем, что в случае нарушения герметичности вакуум-камеры происходит переполнение кристаллизаторов. В этих условиях прекращается процесс непрерывной разливки. Кроме того при применении известной вакуум-камеры невозможна регулировка расхода металла в кристаллизаторы в зависимости от изменяющихся технологических параметров процесса разливки.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для обработки металла в процессе непрерывной разливки, включающее вакуум-камеру с патрубком, установленным в днище камеры, для подачи металла в промежуточный ковш, а также вакуум-провод. В свою очередь промежуточный ковш снабжен стопорами и разливочными стаканами для подачи металла в кристаллизаторы [2] .

Недостатком известного устройства является неудовлетворительное качество разливаемого металла. Это объясняется тем, что часть плавки из сталеразливочного ковша разливается в условиях отсутствия вакуумирования. Весь объем металла, находящийся в начале разливки в промежуточном ковше, не подвергается вакуумированию. В результате этого в части разливаемого металла не уменьшается содержание углерода, кислорода, водорода, азота и неметаллических включений, что приводит к браку непрерывнолитых слитков. При этом снижается производительность получения непрерывнолитых слитков высокого качества.

Цель изобретения - повышение производительности получения непрерывнолитых слитков высокого качества.

Цель достигается тем, что устройство включает вакуум-камеру с патрубком, установленным в днище камеры и входящим в промежуточный ковш, а также вакуум-провод. Вакуум-камера снабжена дополнительным патрубком, оборудованным подводящим трубопроводами, а в промежуточном ковше с внешней стороны патрубков установлены поперечные перегородки, расстояние между которыми составляет 1,6-2,5 расстояния между осями патрубков, при этом перегородки установлены симметрично патрубкам.

Повышение производительности получения непрерывнолитых слитков высокого качества будет происходить вследствие повышения эффективности процесса вакуумирования в условиях одновременного совмещения двух видов вакуумирования : циркуляционного и дегазационного струи и слоя металла в вакуум-камере. При этом процессу вакуумирования будет подвергаться весь разливаемый металл, начиная с его первых порций, наполняемых в промежуточный ковш в начале непрерывной разливки, за счет циркуляционного вакуумирования через оба патрубка.

Наличие на одном из патрубков трубопроводов объясняется необходимостью обеспечения процесса циркуляционного вакуумирования металла посредством пропускания инертного газа.

Наличие поперечных перегородок с внешней стороны патрубков объясняется необходимостью ограничения зоны и объема металла в промежуточном ковше, подвергаемого циркуляционному вакуумированию, что повышает эффективность этого процесса.

Диапазон значений расстояния между поперечными перегородками в пределах 1,6-2,5 от расстояния между осями патрубков объясняется закономерностями распределения конвективных потоков металла в промежуточном ковше при его сливе через один патрубок и подъеме металла в вакуум-камеру по другому патрубку. При меньших значениях уменьшается объем металла, участвующий в процессе циркуляционного вакуумирования. При больших значениях увеличивается объем металла, повторно участвующий в процессе циркуляционного вакуумирования.

Указанный диапазон устанавливается в прямой пропорциональной зависимости от величины расстояния между осями патрубков.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого устройства с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "Изобретательский уровень".

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство для обработки металла в процессе непрерывной разливки состоит из корпуса вакуум-камеры 1, патрубков 2 и 3, вакуум-провода 4, трубопровода 5. Позицией 6 обозначен разливочный ковш, 7-промежуточный ковш, 8 - разливочный стакан, 9 - кристаллизатор, 10 - непрерывнолитой слиток, 11 - уровень металла, 12 - металл, 13 - перегородки, 14 - щели под перегородками.

Устройство для обработки металла в процессе непрерывной разливки работает следующим образом.

П р и м е р. В начале процесса непрерывной разливки жидкая нераскисленная сталь марки Ст. 3 из разливочного ковша 6 емкостью 350т подается во внутреннюю полость вакуум-камеры 1 и создается в ней разряжение до необходимого по технологии остаточного давления в пределах 0,3-0,6 кПа в зависимости от раскисленности стали. Разрежение создается посредством вакуум-провода 4, соединенного с вакуум-насосом. Металл 12 подается из вакуум-камеры 1 в промежуточный ковш 7 емкостью 50 т по патрубку 3. Далее металл 12 из промежуточного ковша 7 подается через удлиненные огнеупорные стаканы 8 в кристаллизаторы 9 под уровень металла. Из кристаллизаторов 9 вытягиваются непрерывнолитые слитки 10. Расход металла из промежуточного ковша 7 регулируется при помощи стопоров или шиберов (на чертеже не показаны).

В промежуточном ковше 7 установлены поперечные огнеупорные перегородки 13, которые образуют щели 14 с днищем промежуточного ковша. Расстояние между перегородками 14 составляет 1,6-2,5 расстояния между осями патрубков 2 и 3, при этом перегородки установлены симметрично с внешней стороны патрубков.

В начале наполнения промежуточного ковша 7 металлом 12 выше нижних торцов патрубков 2 и 3 и герметизации вакуум-камеры 1 уровнем 11 жидкого металла производится циркуляционное вакуумирование металла, находящегося в промежуточном ковше, посредством подачи инертного газа, например аргона, по трубопроводу 5 в патрубок 2 с расходом в пределах 400-600 л/мин. В этих условиях, когда из вакуум-камеры 1 откачивается воздух, под действием атмосферного давления металл 12 поднимается в вакуум-камеру 1 на барометрическую величину, равную ≈1,5 м, и покрывает подину камеры. Одновременно в патрубок 2 подводится аргон, как транспортирующий газ. Газ, увеличиваясь в объеме, поднимается по патрубку 2, приводит в движение находящийся здесь металл и приподнимает на некоторую величину уровень зеркала металла 12 в вакуум-камере 1. Дегазированный металл 12 стекает по другому патрубку 3 обратно в промежуточный ковш. Одновременно по этому патрубку стекает дегазированный в струе камеры металл. При этом выделившиеся из металла газы удаляются из камеры 1 по вакуум-проводу 4. Перегородки 13 ограничивают зону и объем металла, участвующего в циркуляционном вакуумировании. Через щели 14 отвакуумированный металл перетекает из этой зоны в зоны расположения разливочных стаканов 8.

В таблице приведены примеры работы вакуум-камеры при различных технологических параметрах процесса непрерывной разливки стали.

В первом примере вследствие малого расстояния между поперечными перегородками в промежуточном ковше уменьшается объем металла, участвующий в процессе циркуляционного вакуумирования, что снижает его интенсивность.

В пятом примере вследствие большого расстояния между поперечными перегородками в промежуточном ковше увеличивается объем металла, повторно участвующий в процессе циркуляционного вакуумирования, что снижает производительность обработки разливаемого металла.

В шестом примере, прототипе, вследствие отсутствия второго патрубка не происходит процесса циркуляционного вакуумирования, что приводит к снижению интенсивности вакуумного обезуглероживания разливаемого металла и, как следствие, к уменьшению выхода годных непрерывнолитых слитков.

В примерах 2-4 вследствие оптимального расстояния между поперечными перегородками в промежуточном ковше в зависимости от расстояния между осями патрубков происходит повышение эффективности циркуляционного вакуумирования и, как следствие, общего процесса вакуумной обработки металла.

При этом сокращается объем невакуумированного металла и повышается производительность получения непрерывнолитых слитков высокого качества, снижается брак слитков по неметаллическим включениям и наличие в металле вредных газовых включений.

Применение предлагаемой вакуум-камеры позволяет повысить выход непрерывнолитых слитков высокого качества на 3-5%.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛА В ПРОЦЕССЕ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ, содержащее вакуум-камеру с патрубком, установленным в днище камеры и заглубленным в полость промежуточного ковша, и вакуум-провод, отличающееся тем, что вакуум-камера снабжена дополнительным патрубком с подводящим трубопроводом, а в промежуточном ковше с внешней стороны патрубков симметрично установлены поперечные перегородки, расстояние между которыми составляет 1,6 - 2,5 расстояния между осями патрубков.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2