Способ непрерывной разливки металлов методом плавка на плавку

 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов методом плавка на плавку. Технический результат - повышение выхода годных слитков и производительности процесса непрерывной разливки металлов. Способ непрерывной разливки металлов методом плавка на плавку включает подачу металла из промежуточного ковша в кристаллизатор через погружной разливочный стакан под уровень металла, подачу на мениск металла в кристаллизаторе в процессе разливки очередного промежуточного ковша теплоизолирующей шлаковой смеси с рабочим расходом, вытягивание слитка из кристаллизатора с переменной скоростью и осуществление последовательной смены промежуточных ковшей в процессе непрерывной разливки. За 1-5 мин до смены очередного промежуточного ковша начинают уменьшать расход теплоизолирующей шлаковой смеси и подают экзотермическую шлаковую смесь с увеличением ее расхода до рабочего значения. Суммарный расход теплоизолирующей и экзотермической шлаковых смесей устанавливают постоянным и равным рабочему значению расхода теплоизолирующей шлаковой смеси. После смены промежуточного ковша прекращают подачу экзотермической шлаковой смеси и начинают подавать теплоизолирующую шлаковую смесь с рабочим расходом. Расход экзотермической шлаковой смеси желательно устанавливать в пределах 0,2-0,5 кг/мин•м² площади мениска металла в кристаллизаторе. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке методом плавка на плавку.

Наиболее близким по технической сущности является способ непрерывной разливки металлов методом плавка на плавку, включающий подачу металла из промежуточного ковша в кристаллизатор через погружной разливочный стакан под уровень металла, подачу на мениск металла в кристаллизаторе в процессе разливки очередного промежуточного ковша теплоизолирующей смеси с рабочим расходом и вытягивание слитка из кристаллизатора с переменной скоростью, а также осуществление последовательной смены промежуточных ковшей в процессе непрерывной разливки методом плавка на плавку.

При смене промежуточных ковшей прекращают подачу теплоизолирующей смеси в кристаллизатор /см. Защита стали в процессе непрерывной разливки. Лейтес А.В., М., Металлургия, 1984, с.151-152/.

Недостатком известного способа является неудовлетворительное качество непрерывно-литых слитков. Это объясняется тем, что при смене промежуточных ковшей в процессе непрерывной разливки методом плавка на плавку прекращают подачу металла в кристаллизатор при одновременном снижении скорости вытягивания слитка или его остановки. В этих условиях на мениске металла в процессе смены промежуточных ковшей образуется корочка затвердевшего металла вследствие переохлаждения мениска, происходит усадка оболочки слитка, образуется усадочная раковина. При начале подачи металла из следующего промежуточного ковша не происходит надежного сваривания предыдущего и последующего металлов, между оболочкой слитка и стенками кристаллизатора проникает жидкий металл на значительную глубину кристаллизатора, на слитке образуются заливины, ужимины, пояса и т.д. Кроме того, при выходе слитка из кристаллизатора с указанными дефектами происходят прорывы металла.

Сказанное приводит к снижению выхода годных слитков, а также к сокращению производительности процесса непрерывной разливки металлов.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении выхода годных слитков и производительности процесса непрерывной разливки металлов.

Указанный технический эффект достигают тем, что способ непрерывной разливки металлов методом плавка на плавку включает подачу металла из промежуточного ковша в кристаллизатор через погружной разливочный стакан под уровень металла, подачу на мениск металла в кристаллизаторе в процессе разливки очередного ковша теплоизолирующей шлаковой смеси с рабочим расходом и вытягивание слитка из кристаллизатора с переменной скоростью, а также осуществление последовательной смены промежуточных ковшей в процессе непрерывной разливки методом плавка на плавку.

За 1-5 мин до смены очередного промежуточного ковша начинают уменьшать расход теплоизолирующей шлаковой смеси и подавать экзотермическую шлаковую смесь с увеличением ее расхода до рабочего значения. Суммарный расход теплоизолирующей и экзотермической смесей устанавливают постоянным и равным рабочему значению расхода теплоизолирующей шлаковой смеси. После смены промежуточного ковша прекращают подачу экзотермической шлаковой смеси и начинают подавать теплоизолирующую шлаковую смесь с рабочим расходом. Расход экзотермической смеси устанавливают в пределах 0,2-0,5 кг/м²•мин площади мениска металла в кристаллизаторе.

Повышение выхода годных слитков будет происходить вследствие устранения переохлаждения мениска металла при смене промежуточных ковшей из-за подачи в кристаллизатор экзотермической шлаковой смеси. В этих условиях из-за высокой температуры на мениске не образуется корочка затвердевшего металла, устраняется усадка оболочки слитка, не образуются завороты оболочки слитка, заливины, пояса на поверхности слитка и т.д.

Повышение производительности процесса непрерывной разливки металлов будет происходить вследствие устранения прорывов металла под кристаллизатором при возобновлении подачи металла из нового промежуточного ковша.

Диапазон величины времени до смены промежуточного ковша в пределах 1-5 мин объясняется теплофизическими закономерностями охлаждения мениска металла под слоем шлакообразующей смеси. При меньших значениях будет происходить переохлаждение мениска в процессе смены промежуточного ковша. При больших значениях будет нарушаться необходимый режим образования шлакового гарнисажа между оболочкой слитка и стенками кристаллизатора.

Указанный диапазон устанавливают в прямой зависимости от рабочего расхода металла в кристаллизатор.

Диапазон значений расхода экзотермической шлаковой смеси в пределах 0,2-0,5 кг/мин•м² площади мениска металла в кристаллизаторе объясняется теплофизическими закономерностями поддержания высокой температуры на мениске. При меньших значениях будет происходить переохлаждение мениска металла. При больших значениях будет происходить перерасход экзотермической шлаковой смеси.

Указанный диапазон устанавливают в прямой зависимости от площади мениска металла в кристаллизаторе.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого способа 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.

Способ непрерывной разливки металлов осуществляют следующим образом.

Пример. В процессе непрерывной разливки методом плавка на плавку подают сталь марки Ст3 из промежуточного ковша в кристаллизатор через погружной разливочный стакан под уровень металла. На мениск металла в кристаллизаторе в процессе разливки очередного промежуточного ковша на мениск металла подают теплоизолирующую шлаковую смесь на основе СаО-SiО₂-Аl₂О₃ с рабочим расходом. Из кристаллизатора вытягивают слиток с переменной скоростью. В процессе непрерывной разливки осуществляют последовательную смену промежуточных и сталеразливочных ковшей.

За 1-5 мин до смены очередного промежуточного ковша начинают уменьшать расход теплоизолирующей шлаковой смеси и подавать экзотермическую шлаковую смесь на основе SiO₂-A1₂O₃-Na₂O с увеличением ее расхода до рабочего значения. Суммарный расход теплоизолирующей и экзотермической смесей устанавливают постоянным и равным рабочему значению расхода теплоизолирующей шлаковой смеси. После смены промежуточного ковша прекращают подачу экзотермической шлаковой смеси и начинают подавать теплоизолирующую шлаковую смесь с рабочим расходом. Расход экзотермической смеси устанавливают в пределах 0,2-0,5 кг/мин•м² площади мениска металла в кристаллизаторе.

При такой организации подачи шлаковых смесей при смене промежуточного ковша и прекращения подачи металла в кристаллизатор происходит полная замена теплоизолирующей шлаковой смеси на мениске металла на экзотермическую шлаковую смесь. При этом после окончания подачи металла нагрев мениска металла происходит за счет выделения тепла при расплавлении экзотермической шлаковой смеси. Полная замена видов шлаковых смесей на мениске происходит за счет расхода теплоизолирующей шлаковой смеси в шлаковый гарнисаж между оболочкой слитка и стенками кристаллизатора.

При смене промежуточного ковша слиток останавливают или продолжают вытягивать с уменьшенной скоростью в пределах 0,1-0,2 от рабочего значения. После возобновления подачи металла из нового промежуточного ковша в кристаллизатор начинают подавать теплоизолирующую шлаковую смесь. Увеличение расхода экзотермической и уменьшение расходов теплоизолирующей шлаковых смесей производят с одинаковой интенсивностью в прямо пропорциональной зависимости от текущего времени в пределах 1-5 мин.

Время процесса смены промежуточных ковшей составляет 2-6 мин.

В таблице приведены примеры осуществления способа непрерывной разливки металлов с различными технологическими параметрами. Число плавок в серии при разливке методом плавка на плавку составляет 15-20 сталеразливочных ковшей.

В первом примере вследствие малого расхода экзотермической шлаковой смеси и времени ее подачи в кристаллизатор до начала смены промежуточного ковша не обеспечивается необходимый подогрев мениска металла в кристаллизаторе, при этом на мениске образуется корочка затвердевшего металла.

В пятом примере вследствие большого расхода экзотермической шлаковой смеси и времени до начала смены промежуточного ковша происходит перерасход экзотермической шлаковой смеси.

В оптимальных примерах 2-4 вследствие необходимых параметров процесса замены видов шлакообразующих смесей обеспечивается высокое качество переходного участка слитка без образования "поясов" и не происходят прорывы металла под кристаллизатором.

Применение изобретения позволяет повысить выход годных непрерывно-литых слитков на 2-3% с одновременным увеличением производительности процесса непрерывной разливки металлов на 4-5%.

Формула изобретения

1. Способ непрерывной разливки металлов методом плавка на плавку, включающий подачу металла из промежуточного ковша в кристаллизатор через погружной стакан под уровень металла, подачу на мениск металла в кристаллизаторе в процессе разливки очередного промежуточного ковша теплоизолирующей шлаковой смеси с рабочим расходом, вытягивание слитка из кристаллизатора с переменной скоростью и осуществление последовательной смены промежуточных ковшей в процессе непрерывной разливки, отличающийся тем, что за 1-5 мин до смены очередного промежуточного ковша начинают уменьшать расход теплоизолирующей шлаковой смеси и подавать экзотермическую шлаковую смесь с увеличением ее расхода до рабочего значения, при этом суммарный расход теплоизолирующей и экзотермической шлаковых смесей устанавливают постоянным и равным рабочему значению расхода теплоизолирующей смеси, а после смены промежуточного ковша прекращают подачу экзотермической шлаковой смеси и начинают подавать теплоизолирующую шлаковую смесь с рабочим расходом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расход экзотермической шлаковой смеси устанавливают в пределах 0,2-0,5 кг/мин•м² площади мениска металла в кристаллизаторе.

РИСУНКИ

Рисунок 1