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, вакуумную камеру с патрубком, установленным в днище вакуум-камеры и входящим в рабочую полость промежуточного ковша, вакуум-провод и разливочные стаканы, установленные в днище промежуточного ковша. Внутренняя полость промежуточного ковша разделена на три зоны при помощи перегородок, расположенных симметрично относительно патрубка, выполненных трапецеидальной формы в поперечном сечении с углом наклона граней у основания в пределах 5-30 градусов, при этом расстояние между осями перегородок составляет 0,4-0,6 расстояния между осями разливочных стаканов. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, включающее разливочный ковш, вакуумную камеру с патрубком, установленным в днище вакуум-камеры и входящим в рабочую полость промежуточного ковша, вакуум-провод и разливочные стаканы, установленные в днище промежуточного ковша (см. авт. свид. N 295607, кл. В 22 D 11/10, 1971).

Недостатком известного устройства является неудовлетворительное качество непрерывнолитых слитков. Это объясняется тем, что при подаче металла из вакуум-камеры через патрубок возникают интенсивные неорганические потоки металла в рабочей полости промежуточного ковша. В этих условиях происходит интенсивное разрушение футеровки промежуточного ковша, что приводит к увеличению содержания неметаллических включений в непрерывнолитых слитках сверх допустимых значений. Кроме того, вследствие неорганических потоков в металле не происходит усреднение металла, подаваемого в кристаллизаторы, по температуре и количеству неметаллических включений, что приводит к нарушению стабильности формирования и кристаллизации непрерывнолитых слитков и к их браку по внутренним и наружным трещинам. Увеличение содержания в металле неметаллических включений приводит к их отложению в разливочных стаканах, что приводит к уменьшению их проходного канала и прекращению процесса непрерывной разливки.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в улучшении качества непрерывнолитых слитков и повышении производительности процесса непрерывной разливки.

Указанный технический эффект достигается тем, что устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке включает разливочный ковш, вакуумную камеру с патрубком, установленным в днище вакуум-камеры и входящим в рабочую полость промежуточного ковша, вакуум-провод и разливочные стаканы, установленные в днище промежуточного ковша.

Внутренняя полость промежуточного ковша разделена на три зоны при помощи двух перегородок, расположенных симметрично относительно патрубка, выполненных трапецеидальной формы в поперечном сечении с углом наклона граней у основания в пределах 5-30 градусов, при этом расстояние между осями перегородок составляет 0,4-0,6 расстояния между осями разливочных стаканов.

Улучшение качества непрерывнолитых слитков будет происходить вследствие упорядочения и необходимого направления потоков металла, вытекающего из патрубка вакуум-камеры. Кроме того, наличие перегородок препятствует проникновению неметаллических включений через разливочные стаканы в кристаллизаторы. В этих условиях интенсифицируется процесс всплывания неметаллических включений в промежуточном ковше и их ассимиляция шлаковой смесью, уменьшается разрушение его футеровки, происходит усреднение металла, поступающего в кристаллизаторы, по температуре и неметаллическим включениям.

Выполнение перегородок трапецеидальной формы в поперечном сечении объясняется необходимостью упорядочения и соответствующего направления потоков металла, вытекающего из патрубка вакуум-камеры и переливающегося через перегородки.

Диапазон угла наклона граней перегородок трапецеидального сечения в пределах 5-30 градусов объясняется закономерностями распределения и направления потоков металла в зонах промежуточного ковша между перегородками и за ними. При меньших значениях направление потоков металла будет приводить к его турбулизации. При больших значениях будет происходить интенсивный износ перегородок.

Указанный диапазон устанавливается в прямой пропорциональной зависимости от высоты перегородок.

Диапазон расстояний между осями перегородок в пределах 0,4-0,6 расстояния между осями разливочных стаканов объясняется закономерностями распределения потоков металла, вытекающего из патрубка вакуум-камеры, в рабочей полости промежуточного ковша. При меньших значениях время пребывания металла в средней зоне промежуточного ковша будет не достаточным для всплывания неметаллических включений и их ассимиляции. При больших значениях не будет обеспечиваться необходимое направление потоков металла при его переливе через перегородки.

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, промежуточного ковша 4, разливочных стаканов 5, перегородок 6, кристаллизаторов 7, вакуум-провода 8. Позицией 9 обозначен жидкий металл, 10 уровень металла, 11 непрерывнолитой слиток.

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

Пример. В начале процесса непрерывной разливки подают жидкую нераскисленную сталь 9 марки ст3 из разливочного ковша 1 емкостью 350 т в вакуум-камеру 2, и создают в ней разряжение до необходимого по технологии остаточного давления в пределах 0,3-0,6 кПа в зависимости от раскисленности стали после герметизации вакуум-камеры 2 уровнем жидкого металла 10 в промежуточном ковше 4. Разряжение создают посредством вакуум-провода 8, соединенного с вакуум-насосом. Металл 9 подают из вакуум-камеры 2 в промежуточный ковш 4 через огнеупорный патрубок 3 под уровень металла 10. Далее металл 9 из промежуточного ковша 4 подают удлиненные огнеупорные стаканы 5 в кристаллизаторы 7 под уровень металла. Из кристаллизаторов 7 вытягивают непрерывнолитые слитки 11. Расход металла из промежуточного ковша 4 регулируют при помощи стопорных механизмов (на чертеже не показаны).

Внутренняя полость промежуточного ковша 4 разделена на три зоны при помощи двух перегородок 6, расположенных симметрично относительно патрубка 3, выполненных трапецеидальной формы в поперечном сечении с углом наклона граней у основания в пределах 5-30 градусов. Расстояние между осями перегородок 6 составляет 0,4-0,6 расстояния между осями разливочных стаканов 5. Уровень металла 10 покрывается слоем шлаковой смеси на основе CaO SiO₂ - Al₂O₃.

При наличии перегородок 6 трапецеидальной формы происходит образование направленных потоков металла 9, вытекающего из патрубка 3, обеспечивающих всплывание неметаллических включений и их ассимиляцию шлаковой смесью с необходимой интенсивностью. При этом снижается разрушение футеровки промежуточного ковша, происходят усреднение температуры металла и равномерное распределение неметаллических включений по объему металла, проходящего через разливочные стаканы 5 в кристаллизаторы 7. Кроме того, в разливочных стаканах не происходит отложение неметаллических включений.

В таблице приведены примеры работы устройства для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке с различными технологическими и конструктивными параметрами.

В первом примере вследствие малого расстояния между осями перегородок и угла наклона их граней не обеспечивается необходимое направление потоков металла. В этих условиях не увеличиваются интенсивность всплывания и ассимиляция неметаллических включений, а также не обеспечивается необходимое усреднение металла по температуре и распределению неметаллических включений по объему, происходит разрушение футеровки промежуточного ковша потоками металла, в разливочных стаканах происходит отложение неметаллических включений, что приводит к прекращению процесса непрерывной разливки.

В пятом примере вследствие большого расстояния между осями перегородок и большого угла наклона граней перегородок происходит переохлаждение металла в зоне между перегородками, происходит интенсивный износ перегородок под действием потоков металла. При этом не обеспечивается необходимое направление потоков металла в промежуточном ковше, происходит интенсивное разрушение футеровки промежуточного ковша.

В шестом примере, прототипе, вследствие отсутствия перегородок и разделения рабочей полости промежуточного ковша на отдельные зоны образуются неорганизованные турбулентные потоки металла, вытекающего из патрубка вакуум-камеры. В этих условиях происходит интенсивное разрушение футеровки промежуточного ковша, снижается интенсивность ассимиляции неметаллических включений в слое шлаковой смеси. Сказанное приводит к увеличению содержания в слитках неметаллических включений сверх допустимых значений, происходит интенсивное отложение неметаллических включений в разливочных стаканах, что вызывает брак непрерывнолитых слитков по качеству макроструктуры и прекращению процесса непрерывной разливки.

В примерах 2-4 вследствие наличия в промежуточном ковше перегородок оптимальных размеров обеспечиваются необходимые организация и направление потоков металла, вытекающего из патрубка вакуум-камеры. В этих условиях снижается интенсивность разрушения футеровки промежуточного ковша, увеличивается интенсивность ассимиляции неметаллических включений в слое шлаковой смеси, устраняется выход из строя разливочных стаканов. При этом происходит усреднение металла по температуре и неметаллическим включениям.

Применение предлагаемого устройства позволяет повысить выход годных непрерывнолитых слитков по качеству макроструктуры на 9% а также увеличить производительность процесса непрерывной разливки вакуумированного металла на 5% Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принято устройство для поточного вакуумированного металла при непрерывной разливке, применяемое на Новолипецком металлургическом комбинате.

Формула изобретения

Устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, содержащее разливочный ковш, промежуточный ковш, вакуумную камеру с патрубком в днище вакуумкамеры, входящим в рабочую полость промежуточного ковша, вакуумпровод и разливочные стаканы в днище промежуточного ковша, отличающееся тем, что внутренняя полость промежуточного ковша снабжена двумя перегородками, разделяющими ее на три зоны, причем перегородки расположены симметрично относительно патрубка и выполнены трапецеидальной формы в поперечном сечении с углом наклона граней у основания в пределах 5 30^o, при этом расстояние между осями перегородок составляет 0,4 0,6 расстояния между осями разливочных стаканов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2