Установка для вакуумирования металла

 

Изобретение относится к металлургической промышленности, в частности, к разливке металла на МНЛЗ. Сущность изобретения: установка содержит промежуточный ковш, сливные патрубки, насадки, установленные над сливными патрубками, вакуум-камеру, выполненную в виде автономных элементов над каждой насадкой, имеющих газопроводы с отсечными клапанами. Ковш и вакуум-камеры установлены на катки с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль проемов кристаллизаторов. 1 ил.

Предложение относится к металлургической промышленности, в частности к разновидностям разливки металла на МНЛЗ.

Известен широко применяемый в промышленности ковш МНЛЗ, содержащий огнеупором футерованную емкость, стопорные устройства и сливные патрубки, погруженные под уровень расплава металла в кристаллизаторе. Жидкий металл из промежуточного ковша поступает через сливные патрубки в кристаллизатор по центру его проема. Обладая определенным ферростатическим давлением, струя приникает в объеме расплава металла в кристаллизаторе на глубину до одного метра и образует факелоподобную лунку. В результате этого ухудшаются условия газовыделения, снижается скорость разливки, по причине угрозы прорыва металла в зоне вторичного охлаждения, и ухудшается качество макро- и микроструктуры литой заготовки, в сравнении с структурой литья полученного обычным способом. "Увеличение производительности МНЛЗ путем повышения скорости разливки допустимо только при разливке металла неответственного назначения, как правило, не подвергающегося контролю микроструктуры в готовом прокате. В остальных случаях увеличение скорости разливки приводит к развитию в непрерывных заготовках осевой пористости и ликвации, нарушению оплошности металла, в виде внутренних трещин. Эти дефекты не устраняются полностью при деформации непрерывнолитых заготовок. Применение специальных методов воздействия на кристаллизующийся в условиях непрерывной разливки металл /электромагнитное перемешивание, воздействие ультразвуком, введением инокуляторов и др./ не дало пока принципиальных положительных результатов. Это связано с необходимостью изменения характера кристаллизации в направлении создания особых теплофизических условий "(см. Н.П. Лякишев, ЦНИИчермет, "Сталь" N 9, 1987, стр.1).

Известная установка для внепечного рафинирования металла, содержащая промежуточный ковш МНЛЗ, сливные патрубки, вакуум-камеру, пустотелые огнеупорные тумбы, гидроподъемники, систему вакуумных насосов и кристаллизаторы, которая может быть принята в качестве прототипа (см. а.с СССР, N 1041580, кл. С 21С, 7/10) установка обеспечивает вакуумирование металла в обычном процессе разливки металла через промежуточный ковш МНЛЗ.

Однако известная установка не нашла широкого применения в промышленности, так как по периферийным участкам, расположенным межу вакуум-камерой и стенками емкости промежуточного ковша, где зеркало расплава соприкасается с атмосферой воздуха, образуется застойные зоны стылого металла, из которого на стенках вакуум-камеры и стенках промежуточной емкости намораживаются трудноустраняемые настыли.

При разливке стылого металла периферийные участки "козлятся" в самом начале разливки, хотя разливка стылого металла предпочтительна, так как она обеспечивает хорошие результаты по макро- и микроструктуре отливок. Более того, в силу значительной разности площадей поверхностей жидкого металла под вакуум-колоколом и периферийными участками, которые соприкасаются с барометрическим давлением воздуха, нет условий для удержания полноценного вакуумного разрежения, так как срабатывает эффект весов.

Целью данного предложения является устранением упомянутых недостатков, повышение скорости разливки, улучшение качества макро- и микроструктуры непрерывных слитков.

Эта цель достигается тем, что в известном промежуточном ковше МНЛЗ, содержащем огнеупором футерованную емкость, сливные патрубки, вакуум-камеры, гидроподъемники, систему вакуумных насосов и кристаллизаторы, согласно предложению, каждый из сливных патрубков дополнен огнеупорной насадкой, возвышающейся над подиной футерованной емкости, на размер высоты столба расплава металла в проеме этой емкости и выше на размер высоты столба расплава металла противостоящего барометрическому давлению, при вакуумном разряжении, а на верхнюю часть огнеупорной насадки, соосно сливному патрубку, посажен вакуум-всасывающий стакан, соединяющийся с вакуум-камерой газопроводом, при этом футерованная емкость и вакуум-всасывающее стаканы установлены на катки с возможностью возвратно-поступательного перемещения их вдоль проемов кристаллизаторов.

На чертеже изображен общий вид вакуум-промежуточного ковша в продольном разрезе.

Вакуум-промежуточный ковш состоит из огнеупором футерованной емкости 1, установленной на опорно-транспортные катки 2, сливных патрубков 3, огнеупорных насадок 4, вакуум-всасывающих стаканов 5, закрепленных вертикально на опорно-транспортных катках 6, вакуум-камер 7, подъемных столов 8, гидроцилиндра 9, кристаллизаторов 10, приемного желоба 11, теплоотражателей 12, кронштейнов 13, вертикальных направляющих 14, газоотводов 15 и леток 16.

Монтаж предложенных дополнительных узлов производится на базе и рабочем месте известного в работе промежуточного ковша МНЛЗ.

После монтажа и подготовки промежуточного ковша к работе на сливные патрубки 3 одевают легкоплавкие жестяные уплотнительные колпачки, а затравки в кристаллизаторах 10 поднимают до упора с колпаками и начинают заполнять футерованную емкость 1 расплавом металла. Одновременно с заполнением емкости 1 металлом из сталеразливочного ковша, в вакуум-камере 7 создают нормальное вакуумное разрежение, при этом газопроводы 15, соединяющие вакуум-камеры 7 с вакуум-всасывающими стаканами 5, должны быть перекрыты отсечными клапанами.

При достижении рабочего уровня металла в футерованной емкости 1 и нормального вакуумного разрежения в вакуум-камерах 7, отсечные клапаны открываются. Под воздействием атмосферного давления и вакуумного разрежения металл начинает в темпе заполнять свободные объемы вакуумного разрежения, находящегося между насадкой 4 и вакуум-всасывающим стаканом 5.

При достижении уровня металла выше верхней насадки 4 металл начинает переливаться в воронкообразные полости насадок и в каналы сливных патрубков 3. В это время футерованная емкость, с помощью подъемных столов 8, должна быть установлена на такой отметке, что, с помощью ее подъема или опускания вниз, она может свободно регулировать поступление нужного количества металла в полости насадок 4, в широких пределах.

В таком варианте заполнение сливных патрубков 3 и воронкообразных полостей насадок 4 идет в темпе, обеспечивающем своевременное заполнение всего свободного объема, до начала расплавления жестяных колпачков и набора необходимого объеме металла, способного обеспечить устойчивые жидкие ферробарометрические затворы в сливных патрубках 3. С установлением верхних и нижних устойчивых ферробарометрических затворов промежуточный ковш переходит в нормальный рабочий режим разливки металла по кристаллизаторам.

Это значит, что жидкий металл из сталеразливочного ковша, струей определенной мощности, поступает на приемный желоб 11, а затем и в емкость 1 и удерживает в ней определенный рабочий уровень.

Регулирование поступления металла, в нужном количестве, по каждому из сливных патрубков, обеспечивается перемещением емкости подъемными столами 8, путем подъема или опускания определенного подъемного стола 8, или их совместной работы. Прекращение подачи металла по кристаллизаторам осуществляется путем опускания футерованной емкости 1 вниз до отметки, когда воздействие вакуума не в силах будет поднять столб жидкого металла в верхнем ферробарометрическом затворе до нужной отметки, обеспечивающей перелив металла через верхние кромки насадок 4.

При установившемся рабочем режиме разливки по кристаллизаторам, с одновременным вакуумированием металла, жидкий металл стекает по наклонным стенкам полости огнеупорных насадок 4 в виде тонкой пленки. В результате этого жидкий металл интенсивно освобождается от газовой фазы и поступает в сливные патрубки 3, а затем по кристаллизаторам.

По мере заполнения кристаллизаторов металлом и ввода их в рабочий режим, включают систему работы гидроцилиндра 9, предназначенного для выполнения возвратно-поступательного перемещения футерованной емкости 1, а вместе с ней и вакуум-всасывающих стаканов 5, которые механически связаны с емкостью 1, с помощью кронштейнов 13, передающих режим движения емкости 1 на вертикальные направляющие, установленные на вакуум-всасывающих стаканах 5, по которым перемещаются кронштейны, при необходимости подъема или опускания емкости. Система работы гидроцилиндра 9 обеспечивается командо-аппаратом, через который задают режим возвратно-поступательного перемещения емкости 1 вдоль кристаллизаторов.

Перед остановкой на ремонт или в аварийных случаях есть необходимость слить весь металл с емкости 1. Это осуществляется таким образом. Некоторую часть металла сливают, как обычно. Оставшуюся часть металла сливают с помощью запасной летки 16, которая подготавливается заранее в насадке 4.

Летку открывают при частично опущенной емкости 1. При этом остальной металл сливают не через кромки насадки 4, а через образовавшуюся летку. Полному удалению всего металла из емкости способствует форма подины емкости.

Если появится необходимость быстро прекратить разливку, то газопроводы перекрывают отсечными клапанами, а футерованную емкость опускают до отметки прекращения поступления металла по кристаллизаторам. Разливка прекращается без каких-либо осложнений. Однако вакуум сохраняется и разливка может быть возобновлена без дополнительных операций.

Предложение может быть осуществлено на металлургическом оборудовании, которое проверено в многолетней работе. Дополнительные узлы предложенного промежуточного ковша могут быть изготовлены силами механослужбы цеха, а затраты окупятся за несколько смен одной декады.

В перспективе намечена постройка новых широкополосных станов. Для широкополосных станов потребуются широкие слябовые заготовки.

Предложенный промежуточный ковш МНЛЗ имеет значительное существенное отличие от ранее известных приемов разливки металла, состоящее в том, что оно позволяет получать заготовки по новому принципу: чем шире литая заготовка, тем лучше ожидается ее макро- и микроструктура.

Формула изобретения

Установка для вакуумирования металла, содержащая промежуточный ковш, сливные патрубки, насадки, установленные над сливными патрубками, вакуум-камеру, грузоподъемники, систему вакуумных насосов, кристаллизаторы, отличающаяся тем, что вакуум-камера выполнена в виде автономных элементов, установленных над каждой насадкой и имеющих газопроводы с отсечными клапанами, а промежуточный ковш и вакуум-камеры установлены на катки с возможностью возвратно-поступательного перемещения их вдоль проемов кристаллизаторов.

РИСУНКИ

Рисунок 1