Способ обработки металла при непрерывной разливке

 

Способ вакуумной обработки металла при непрерывной разливке заключается в том, что подают жидкий металл из разливочного ковша в вакуум-камеру, создают в ней остаточное давление, обрабатывают металл в вакуум-камере посредством углеродного раскисления, подают металл в промежуточный ковш через сливной патрубок и далее в кристаллизаторы, определяют химический состав разливаемого металла до и после его вакуумирования. Металл подают из вакуум-камеры в промежуточный ковш с помощью дополнительного патрубка, после подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижних торцев патрубков и герметизации вакуум-камеры жидким металлом осуществляют циркуляционное вакуумирование металла, находящегося в промежуточном ковше, посредством подачи инертного газа во всасывающий патрубок, и осуществляют одновременно циркуляционное вакуумирование металла и его вакуумирование в струе в вакуум-камере. Определяют содержание углерода C₁ в разливочном ковше, определяют содержание углерода C₂ в струе металла, вытекающей из сливного патрубка, и вычисляют разницу ΔC₁= (C₁-C₂), затем вводят в металл раскислитель в виде алюминиевой проволоки под всасывающий патрубок и вторично определяют содержание углерода C₃ в струе металла, вытекающей из сливного патрубка, и вычисляют разницу ΔC₂= (C₂-C₃), на основании значения ΔC₁ определяют интенсивность общего углеродного раскисления металла в струе и в слое металла в вакуум-камере, а на основании значения ΔC₂ определяют интенсивность углеродного раскисления только в струе металла в вакуум-камере и по значению ΔC₃= (ΔC₁-ΔC₂) - только в слое металла в вакуум-камере. 2 з. п. ф - лы, 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, конкретно к непрерывной разливке металлов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ обработки металла при непрерывной разливке, включающий подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуум-камеру, создание в ней разряжения до необходимого по технологии остаточного давления, подачу металла в промежуточный ковш под уровень через патрубок и далее в кристаллизаторы через удлиненные разливочные стаканы. Расход металла из промежуточного ковша регулируют при помощи стопоров. После подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижних торцов патрубков и герметизации вакуум-камеры жидким металлом начинают производить уменьшение остаточного давления в камере и осуществлять обработку металла посредством углеродного раскисления.

Недостатком известного способа является неудовлетворительная производительность и эффективность процесса поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке. Это объясняется тем, что в процессе вакуумирования металла не производят контроль процесса углеродного раскисления металла в вакуум-камере. В процессе непрерывной разливки происходит изменение температуры металла, ее химсостава, изменение габаритов внутренней рабочей полости вакуум-камеры вследствие образования на ее боковых огнеупорных стенках наплывов закристаллизовавшегося металла. Сказанное приводит к снижению эффективности и производительности процесса поточного струйного вакуумирования, не позволяет достигнуть необходимых параметров углеродного раскисления стали.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении производительности и эффективности процесса вакуумной обработки металла при непрерывной разливке.

Указанный технический эффект достигают тем, что подают жидкий металл в вакуум-камеру, создают в ней остаточное давление, обрабатывают металл в струе в вакуум-камере, определяют содержание углерода С₁ в разливочном ковше, подают металл в промежуточный ковш через сливной патрубок и далее в кристаллизаторы.

Подачу металла осуществляют из вакуум-камеры в промежуточный ковш с помощью дополнительного всасывающего патрубка. После подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижних торцов патрубков и герметизации вакуум-камеры жидким металлом осуществляют одновременно вакуумирование металла в струе в вакуум-камере и циркуляционное вакуумирование металла, находящегося в промежуточном ковше, посредством подачи инертного газа во всасывающий патрубок. Затем определяют содержание углерода С₂ в струе металла, вытекающей из сливного патрубка, осуществляют раскисление металла подачей алюминиевой проволоки под всасывающий патрубок и определяют содержание углерода С₃ в струе металла, вытекающей из сливного патрубка. При этом определяют интенсивность общего углеродного раскисления металла в струе и в слое металла в вакуум-камере Δ С₁ С₁-С₂, интенсивность углеродного раскисления только в струе металла в вакуум-камере Δ С₂С₂-С₃ и интенсивность углеродного раскисления только в слое металла в вакуум-камере Δ С₃= Δ С₁- ΔС₂.

При уменьшении С₂ ниже оптимального значения увеличивают интенсивность углеродного раскисления в струе металла посредством уменьшения остаточного давления в вакуум-камере.

При уменьшении С₃ ниже оптимального значения увеличивают интенсивность углеродного раскисления в слое металла посредством дополнительного ввода инертного газа через днище вакуум-камеры.

Повышение производительности и эффективности процесса вакуумной обработки металла при непрерывной разливке будет происходить вследствие оперативного определения интенсивности углеродного раскисления стали в вакуумной камере посредством сравнения наличия содержания окислов в стали до и после ввода алюминия под струю металла, вытекающего из сливного патрубка. Своевременное регулирование величины остаточного давления в вакуум-камере и подача инертного газа в вакуум-камеру позволяет стабилизировать процесс поточного вакуумирования стали и повысить его эффективность и производительность.

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

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.

Способ обработки металла при непрерывной разливке осуществляют следующим образом.

П р и м е р. В процессе непрерывной разливки подают жидкую нераскисленную сталь марки 08Ю из разливочного ковша емкостью 350 т в вакуум-камеру и создают в ней разряжение до необходимого по технологии остаточного давления в зависимости от раскисленности стали. Разряжение создают посредством вакуум-провода, соединенного с вакуум-насосом. Металл из вакуум-камеры подают в промежуточный ковш емкостью 50 т через огнеупорный сливной патрубок. Далее металл из промежуточного ковша подают через удлиненные огнеупорные стаканы в кристаллизаторы под уровень металла. Из кристаллизаторов вытягивают два непрерывнолитых слитка сечением 250х1600 мм со скоростью 0,6-1,2 м/мин. Расходы металла из разливочного и промежуточного ковшей регулируют при помощи стопоров.

Металл подают из вакуум-камеры в промежуточный ковш с помощью дополнительного патрубка. После подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижних торцов патрубков и герметизации вакуум-камеры жидким металлом осуществляют циркуляционное вакуумирование металла, находящегося в промежуточном ковше, посредством подачи инертного газа во всасывающий патрубок и осуществляют одновременно циркуляционное вакуумирование металла и его вакуумирование в струе в вакуум-камере.

В процессе непрерывной разливки определяют содержание углерода С₁ в разливочном ковше. Затем определяют содержание углерода С₂ в струе металла, вытекающей из сливного патрубка, осуществляют раскисление металла подачей алюминиевой проволоки под всасывающий патрубок и определяют содержание углерода С₃ в струе металла, вытекающей из сливного патрубка. При этом определяют интенсивность общего углеродного раскисления металла в струе и в слое металла в вакуум-камере ΔС₁ С₁-С₂, интенсивность углеродного раскисления только в струе металла в вакуум-камере Δ С₂=С₂-С₃ и интенсивность углеродного раскисления только в слое металла в вакуум-камере Δ С₃ ΔС₁-ΔС₂.

Пpи уменьшении С₂ ниже оптимального значения увеличивают интенсивность углеродного раскисления в струе металла посредством уменьшения остаточного давления в вакуум-камере. При уменьшении С₃ ниже оптимального значения увеличивают интенсивность углеродного раскисления в слое металла посредством дополнительного ввода инертного газа через днище вакуум-камеры.

В процессе непрерывной разливки периодически отбирают пробу металла из-под сливного патрубка и проводят экспресс-анализ химсостава стали на содержание в ней углерода с периодом 10-30 мин. При уменьшении содержания углерода в пробе от необходимого значения под всасывающий патрубок вводят алюминиевую проволоку диаметром 12 мм с расходом 15-450 кг/т стали в прямой пропорциональной зависимости от весового расхода металла. Проволоку вводят в течение 1-5 мин в прямой пропорциональной зависимости от емкости промежуточного ковша. Величину отбора проб и ввода алюминиевой проволоки устанавливают в обратной пропорциональной зависимости от весового расхода металла. В вакуум-камере поддерживают рабочее значение остаточного давления, равное 0,8 кПа, при помощи вакуум-провода, соединенного с вакуум-насосом.

Расход газа во всасывающий патрубок устанавливают в пределах 600-800 л/мин в прямой пропорциональной зависимости от весового расхода металла.

Содержание алюминия в стали должно быть не менее 0,02% что обеспечивает полное раскисление стали в слое металла в вакуум-камере. Пробу отбирают через 1-5 мин после ввода алюминиевой проволоки под всасывающий патрубок.

В таблице приведены примеры осуществления способа обработки металла при непрерывной разливке.

В начале процесса непрерывной разливки отбирают пробу и вводят алюминиевую проволоку. Полученные результаты определения углерода являются необходимыми значениями при последующей разливке разливочного ковша.

После взятия 2-й пробы определяют, что содержание углерода в стали из сливного патрубка повысилось, что означает уменьшение интенсивности вакуумной обработки стали в вакуум-камере. После ввода алюминиевой проволоки определяют, что уменьшилась интенсивность углеродного раскисления стали в струе металла в вакуум-камере ( Δ С₂ 0,02 вместо 0,03). В этом случае уменьшают величину остаточного давления в вакуум-камере с 0,8 до 0,5 кПа.

После взятия 3-й пробы также определяют, что содержание углерода в стали повысилось, что означает уменьшение интенсивности углеродного раскисления стали в вакуум-камере. После ввода алюминиевой проволоки определяют, что уменьшилась интенсивность углеродного раскисления стали как в струе (Δ С₂ 0,025 вместо 0,03), так и в струе металла (Δ С₃0,005 вместо 0,01). В этом случае уменьшают величину остаточного давления в вакуум-камере с 0,8 до 0,7 кПа и вводят инертный газ аргон в вакуум-камеру через пористую пробку, установленную в ее днище с расходом 100-400 л/мин. Снижение остаточного давления в вакуум-камере приводит к увеличению интенсивности углеродного раскисления стали в струе. Подача инертного газа через днище вакуум-камеры приводит к барботажу слоя металла, находящегося в вакуум-камере, что вызывает увеличение интенсивности углеродного раскисления стали в слое.

Применение предлагаемого способа позволяет повысить производительность процесса обработки металла на 8% и уменьшить выход невакуумированного металла на 6% Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принят способ обработки металла при непрерывной разливке, применяемый на Новолипецком металлургическом комбинате.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛА ПРИ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКЕ, включающий подачу жидкого металла в вакуум-камеру, создание в ней остаточного давления, обработку металла в струе в вакуум-камере, определение содержания углерода C₁ в разливочном ковше, подачу металла в промежуточный ковш через сливной патрубок и далее в кристаллизаторы, отличающийся тем, что подачу металла осуществляют из вакуум-камеры в промежуточный ковш с помощью дополнительного всасывающего патрубка, после подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижних торцов патрубков и герметизации вакуум-камеры жидким металлом осуществляют одновременно вакуумирование металла в струе в вакуум-камере и циркуляционное вакуумирование металла, находящегося в промежуточном ковше, посредством подачи инертного газа во всасывающий патрубок, затем определяют содержание углерода C₂ в струе металла, вытекающей из сливного патрубка, осуществляют раскисление металла подачей алюминиевой проволоки под всасывающий патрубок и определяют содержание углерода C₃ в струе металла, вытекающей из сливного патрубка, при этом определяют интенсивность общего углеродного раскисления металла в струе и в слое металла в вакуум-камере ΔC₁= C₁-C₂, интенсивность углеродного раскисления только в струе металла в вакуум-камере ΔC₂= C₂-C₃ и интенсивность углеродного раскисления только в слое металла в вакуум-камере ΔC₃= ΔC₁-ΔC₂. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при уменьшении C₂ ниже оптимального значения увеличивают интенсивность углеродного раскисления в струе металла посредством уменьшения остаточного давления в вакуум-камере.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при уменьшении C₃ ниже оптимального значения увеличивают интенсивность углеродного раскисления в слое металла посредством дополнительного ввода инертного газа через днище вакуум-камеры.

РИСУНКИ

Рисунок 1