Устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке

 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к непрерывной разливке металлов. Устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке включает разливочный ковш с разливочным стаканом в его днище, расположенную под ним вакуумную камеру с патрубком в ее днище, заглубленным в полость промежуточного ковша, и вакуум-провод, соединенный с вакуум-насосом, патрубок выполнен глуходонным с боковыми наклонными к низу патрубка выходными отверстиями, угол наклона осей которых к продольной оси патрубка составляет 5-60 градусов, а суммарная площадь сечений выходных отверстий составляет 0,8-1,6 площади сечения проходного канала в патрубке. 1 ил. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к непрерывной разливке металла.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, включающее разливочный ковш с разливочным стаканом в его днище, расположенную под ним вакуум-камеру с патрубком в ее днище, заглубленным в полость промежуточного ковша, и вакуум-провод, соединенный с вакуум-насосом. Патрубок выполнен с прямолинейным проходным каналом со сквозным отверстием на нижнем торце.

Недостатком известного устройства является неудовлетворительное качество непрерывнолитых слитков и недостаточная стойкость футеровки промежуточного ковша. Это объясняется тем, что при подаче металла из вакуум-камеры через прямоточный патрубок в промежуточный ковш происходит интенсивное разрушение его огнеупорной футеровки. Последнее вызывает брак непрерывнолитых слитков по увеличенному содержанию в них неметаллических включений сверх допустимых значений. Кроме того, неорганизованное и ненаправленное течение потоков металла затрудняет всплывание частичек неметаллических включений из металла, находящегося в промежуточном ковше, а также их ассимиляцию слоем шлаковой смеси.

Повышение содержания в металле неметаллических включений приводит к их отложению в разливочных стаканах промежуточного ковша и, как следствие, прекращению поступления металла в кристаллизатор.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в улучшении качества непрерывнолитых слитков и повышении стойкости промежуточных ковшей.

Указанный технический эффект достигается тем, что устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке включает разливочный ковш с разливочным стаканом в его днище, расположенную под ним вакуумную камеру с патрубком в его днище, заглубленным в полость промежуточного ковша, и вакуум-провод, соединенный с вакуум-насосом.

Патрубок выполнен глуходонным с боковыми наклонными к низу патрубка выходными отверстиями. Угол наклона осей боковых отверстий к продольной оси патрубка составляет 5-60 градусов.

Суммарная площадь выходных отверстий составляет 0,8-1,6 площади проходного канала в патрубке.

Повышение стойкости футеровки промежуточного ковша будет происходить вследствие организации направленных потоков металла, вытекающего из патрубка вакуум-камеры. При этом снижается кинетическая энергия потоков металла, что сохраняет футеровку промежуточного ковша от разрушения.

Улучшение качества непрерывнолитых слитков будет происходить вследствие уменьшения количества неметаллических включений, содержащихся в металле, а также вследствие увеличения интенсивности всплывания неметаллических включений и их ассимиляции слоем шлаковой смеси, находящегося на зеркале металла в промежуточном ковше.

Диапазон значений угла наклона осей боковых отверстий к продольной оси патрубка в пределах 5-60 градусов объясняется закономерностями истечения металла из патрубка вакуум-камеры. При меньших значениях будет происходить разрушение футеровки промежуточного ковша потоками металла. При больших значениях неметаллические включения, содержащиеся в разливаемом металле, не будут успевать всплывать и ассимилироваться слоем шлака.

Указанный диапазон устанавливается в обратной пропорциональной зависимости от глубины погружения патрубка под уровень металла в промежуточном ковше.

Диапазон значения суммарной площади боковых выходных отверстий в пределах 0,8-1,6 площади проходного канала в патрубке объясняется закономерностями истечения металла из патрубка. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимый расход металла из патрубка. При больших значениях не будет обеспечиваться равномерное распределение металла по боковым выходным отверстиям.

Указанный диапазон устанавливается в прямой пропорциональной зависимости от весового расхода металла из патрубка.

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".

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения, со ссылкой на чертеж, на котором показана схема устройства для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке.

Устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке состоит из разливочного ковша 1, вакуум-камеры 2, патрубка 3 с боковыми выходными отверстиями 4, промежуточного ковша 5 с разливочными стаканами 6, кристаллизаторов 7, вакуум-провода 8. Позицией 9 обозначен жидкий металл, 10 уровень металла, 11 непрерывнолитые слитки, α угол наклона оси бокового отверстия, h глубина погружения патрубка.

Устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке работает следующим образом.

Пример. В начале процесса непрерывной разливки подается жидкая нераскисленная сталь 9 марки ст3 из разливочного ковша 1 емкостью 350 т в вакуум-камеру 2 и создается в ней разряжение до необходимого по технологии остаточного давления в пределах 0,2-0,6 кПа в зависимости от раскисленности стали. Разряжение создается посредством вакуум-провода 8, соединенного с вакуум-насосом. Металл 9 подается из вакуум-камеры 2 в промежуточный ковш 5 через огнеупорный патрубок 3 с боковыми выходными отверстиями 4. Далее металл 9 подается из промежуточного ковша 5 через удлиненные огнеупорные стаканы 6 в кристаллизаторы 7 под уровень металла. Из кристаллизаторов 7 вытягиваются непрерывнолитые слитки 11. Расход металла из промежуточного ковша регулируется при помощи стопорных механизмов (на чертеже не показаны). Зеркало металла 10 в промежуточном ковше 5 покрывается слоем шлаковой смеси на основе CaO-SiO₂-Al₂O₃.

В начале наполнение промежуточного ковша 5 металлом 9 выше боковых отверстий 4, заглубления патрубка на глубину "h" и герметизации вакуум-камеры 2 уровнем металла 10 производится струйное поточное вакуумирование металла 9 в вакуум-камере 2.

Патрубок 3 выполнен глуходонным с боковыми наклонными к низу патрубка выходными отверстиями 4. Угол наклона осей боковых отверстий 4 к продольной оси патрубка 3 составляет 5-60 градусов. Суммарная площадь выходных отверстий 4 составляет 0,8-1,6 площади проходного канала в патрубке 3.

При подаче металла 9 из вакуум-камеры 2 через патрубок 3 с выходными отверстиями 4 обеспечивается снижение кинетической энергии струй вытекающего металла, обеспечиваются их организация и направление, снижающие интенсивность разрушения футеровки промежуточного ковша и ускоряющие всплывание неметаллических включений, а также их ассимиляция слоем шлаковой смеси.

В таблице приведены примеры работы устройства с различными технологическими параметрами.

В первом примере вследствие большой величины угла наклона осей боковых выходных отверстий в патрубке неметаллические включения не успевают всплыть и ассимилироваться слоем шлака. Кроме того, вследствие незначительной величины площади выходных боковых отверстий не обеспечивается необходимый весовой расход металла из патрубка вакуум-камеры.

В пятом примере вследствие малой величины угла наклона осей боковых выходных отверстий происходит разрушение футеровки промежуточного ковша потоками металла, что сопровождается увеличением в металле содержания неметаллических включений. При этом вследствие значительной величины площади боковых выходных отверстий не достигается равномерное распределение потоков металла по боковым выходным отверстиям.

В шестом примере, прототипе, вследствие прямоточного расположения канала патрубка и отсутствия боковых выходных отверстий происходит разрушение футеровки промежуточного ковша, что приводит к увеличению содержания неметаллических включений в металле и, как следствие, к браку непрерывнолитых слитков по качеству макроструктуры.

В примерах 2-4 вследствие наличия в патрубке боковых наклонных проходных отверстий с оптимальными углами наклона и их габаритами позволяет обеспечивать необходимые организацию и направление потоков металла, вытекающих из патрубка вакуум-камеры. В этих условиях снижается интенсивность разрушения и размывания футеровки промежуточного ковша, в металле, поступающем в кристаллизаторы, снижается содержание неметаллических включений менее допустимых значений, уменьшается интенсивность отложения неметаллических включений в разливочных стаканах промежуточного ковша.

Применение предлагаемого устройства позволяет уменьшить брак непрерывнолитых слитков по качеству макроструктуры на 8-10% а также повысить стойкость промежуточных ковшей на 5-6% Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принято устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, применяемое на Новолипецком металлургическом комбинате.

Формула изобретения

Устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, включающее разливочный ковш с разливочным стаканом в его днище, расположенную под ним вакуум-камеру с патрубком в ее днище, заглубленным в полость промежуточного ковша, и вакуум-провод, соединенный с вакуум-насосом, отличающееся тем, что патрубок выполнен глуходонным с боковыми, наклонными к низу патрубка, выходными отверстиями, при этом угол наклона осей боковых отверстий к продольной оси патрубка составляет 5 60 ^o, а суммарная площадь поперечных сечений выходных отверстий равна 0,8 1,6 площади поперечного сечения проходного канала патрубка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2