Дата опублнкования описания 14.07.77 (53) УДК 669.187.2 (088.8) (72) Авторы изобретения А. И. Чижиков, Б. H. Мангасаров, Б. В. Солодовников, И. Г. Кузнецов и В. H. Логвиненко (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ И РАЗЛИВКИ

МЕТАЛЛОВ В ВАКУУМЕ

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при внепечной обработке стали вакуумированием в сочетании с отливкой заготовок на установках непрерывной разливки стали.

Известна установка для обработки стали в вакууме и столбе шлака, содержащая вакуумную камеру, соединенную в верхней части с промежуточным устройством или сталеразливочным ковшом и Ват(уумным насосом для создания разрежения в камере, а в нижней части посредством стального, вертикально расположенного футерованного шлакового рукава вЂ” с приемным ковшом, под которым размещена изложница для отливки слитков (1).

Однако недостаточно полная рафинировка металла не позволяет использовать такое устройство на установках непрерывной разливки стали при получении качественных заготовок, особенно крупного сечения, вследствие химической и структурной неоднородности.

Известно также устройство для обработки металла шлаком в вакууме, содержащее вакуумную камеру, соединенную вверху со сталеразливочным ковшом и вакуумной системой, а снизу оно оборудовано шлаковым рукавом с электромагнитными перемешивателями и сочленены с воронкой для накапливания металла f2).

Недостатком известного устройства является получение заготовок с химической и структурной неоднородностью, невозможность получения качественных заготовок крупного сечения из высоколегированных сталей, а также невозможность использования его при отливке слитков способом послойного периодического намораживания.

Целью изобретения является получение

10 непрерывного слитка из легированных и высоколегированных сталей, лишенного химической и структурной неоднородности в поперечном и продольном его сечениях, особенно при получении крупных слитков, а такжеобе15 спечение возможности использования его при отливке слитков с послойным намораживанием корки.

Это достигается тем, что предлагаемое устройство для обработки и разливки металлов

20 в вакууме, включаютцее вакуумную камеру, соединенную вакуумплотно снизу с кристаллизатором для формования слитка, а сверху со сталеразливочным ковшом, с трубой для подключения к вакуумной системе и подвиж25 но установленным кристаллизатором для намораживания корки, расположенным соосно с кристаллизатором для формованпя слитка, и дозаторамп для дозирования интенсификатора, которые выполнены в виде трубы с ус30 тановленнымп снаружи их электромагнитами, 563439 снао.кено усгановленной íа верхнем торне кристаллизатора для формования слитка огнеупорной шайбой, в боковых противоположных стенках «акуумной камеры выполнены закрытые цилиндрические полости, связанные между собой соединительными каналами, а в центральной части стенки, ограничивающей каждую полость, выполнено отверстие, соединяющее полость с внутренней частью вакуумной камеры, при этом отверстие нижней полости расположено от ее донной части на расстоянии 0,1 вЂ” 0,2, а верхней вЂ” на расстоянии 0,7 вЂ” 0,8 высоты рабочей части вакуумной камеры. С наружной стороны вакуумной камеры соосно цилиндрическим полостям установлены электромагниты, из центральной части соединительного канала и из внутренней донной части вакуумной камеры выведены нарухку вакуумной камеры токонодводящие контакты для подключения к источнику тока. Дозаторы снабжены металлической трубкой для подачи инертного газа, расположенной соосно с трубкой дозатора и заглубленной в нее.

Расположение отверстия нижней полости па расстоянии 0,1 вЂ” 0,2 высоты рабочей части вакуумной камеры определяется необходимостью подачи струй металла вблизи днища указанной камеры для смыва загрязнений с, торца затвердевающего слитка, который располагается на данном уровне.

Расположение отверстия верхней полости на расстоянии 0,7 вЂ” 0,8 высоты рабочей части вакуумной камеры обеспечивает перекачку наиболее горячего металла в нижние уровни камеры (через нижнюю полость), а также обеспечивает возможность при уровне металла, равном 0,6 высоты камеры, осуществлять при необходимости фонтанирование металла и более интенсивное его вакуумирование.

На чертеже представлено предлагаемое устройство для обработки и разливки металлов в вакууме, общий вид.

Устройство для обработки и разливки металлов в вакууме состоит из вакуумной камеры 1, которая вакуумплотно соединена снизу с кристаллизатором 2 для формования слитка 3. Сверху вакуумная камера вакуумплотно соединена со сталеразливочным ковшом, из которого металл 4 через стаканы 5 поступает в вакуумную камеру 1. В верхней части устройства размещена трубка 6 для соединения объема вакуумной камеры с вакуумной системой, для создания в камере необходимого разрежения. В верхней части вакуумной камеры подвижно установлен в огнеупорной трубе 7 кристаллизатор 8 для намораживания корки, расположенный соосно с кристаллизаторо vI 2 для формования слитка. В верхней же части устройства установлены дозаторы 9, выполненные в виде трубы, для дозирования интенсификатора 10 кристаллизации.

С наружной стороны дозаторов установлены электромагниты 11. Внутри дозаторов раз5

1О

2()

65 мешена металлическа» трубка 12, служащая для подачи инертного газа. Металлическая трубка при этом расположена соосно г доватором и заглублепа в него.

В боковых противоположных стенках вакуумной камеры выполнены закрытые цилиндрические полости 13. Цилиндрические полости соединяются с внутренней частью вакуумной камеры через центральные отверстия 14. Выходное отверстие нижней полости расположено над донной частью камеры на расстоянии

0,1 вЂ” 0,2 ее высоты, а верхней вЂ” на расстоянии

0,7- вЂ” 0,8 ее высоты. Ни княя и верхняя полости сообщаются между собой боковым соединительным каналом 15. С наружной стороны вакуумной камеры соосно цилиндрическим полостям 13 установлены электромагниты 16.

Из соединительного канала 15 к наружной стенке вакуумной камеры выведены токоподводящие контакты 17 для подключения к источнику тока через катушки электромагнитов

16. Из внутренней донной части вакуумной камеры также выведен наружу токоподводящий контакт 18 для подключения к сети. Для предохранения от разрушения стенки кристаллизатора 2 и исключения приварки слитка 3 в верхней его части в результате адгезии на торец кристаллизатора 2 устанавливают огнеупорную шайбу 19.

Устройство работает следующим образом.

Сталеразливочный ковш с подготовленным для обработки металлом сочленяют с вакуумной камерой 1. Подключают трубу 6 к вакуумной системе и создают в камере заданное разрежение. После этого через стакан 5 производят выпуск металла из сталеразливочного ковша в вакуумную камеру с непрерывным вакуумированием металла в струе. По достижении необходимого уровня металла в камере 1 сильной струей, например, газообразного аргона, подаваемого по трубке 12, выбрасывается интенсификатор по дозатору 9 в стальную ванну. В этот момент действие электромагнитов ослабляют или полностью устраняют, но после подачи порции интенсификатора электромагниты 11 включаются, а подача аргона прекращается. Интенсификатор 10, попав в жидкую ванну, снимает перегрев ее и дополнительно пер еохлаждает металл, который подхватывается потоком (показан стрелкой), создаваемым электромагнитами 16 и полостями 13, по которым протекает ток, подаваемый через контакты 17 и 18. В результате этого переохлажденный металлоказывается перемещенным в пространство между кристаллизаторами 2 и 8. Интенсификаторы кристаллизации создают в жидком металле дополнительные центры кристаллизации и ускоряют процесс формования отливаемой заготовки, Послойное намораживание слитка осуществляют для получения высококачественного литого металла, для чего кристаллизатор 8 для намораживания корки, выполненный с теплоизолированным кожухом и незащищенным торцом, соприкасают до упора

563439

65 с кристаллизатором 2 для формования слитка

3 и отсекают некоторый объем металла, который намораживают кристаллизатором 8 для наморажпвания корки и приваривают к торцу слитка 3 (или первой порции к затравке). После этого слиток опускают в кристаллизатор 2, оставляя при этом некоторый участок слитка выступающим в ванну для оплавления. Затем поднимают теплоизолированный кожух кристаллизатора 8 для намораживания корки до первоначального положения и включают в действие электромагниты, установленные против цилиндрических полостей. жидкий металл поступает через центральное отверстие верхней цилиндрической полости, проходит через соединительный канал, попадает в нижнюю цилиндрическую полость и через ее центральное отверстие подается в зазор между кристаллизаторами для формования слитка и для намораживания корки.

Направленный поток жидкого металла смывают на выступающем конце формуемого слитка часть только что затвердевшей корки и другие паразитические корки, нарастающие на кристаллизаторах.

После этого цикл повторяется, но в этом случае работает дозатор и полости, расположенные на другой стороне емкости.

При необходимости изменения движения потока металла достаточно переключить катушки электромагнитов.

Предлагаемое устройство может быть использовано для многократного вакуумирова,ния разливаемой стали. Для этого из сталеразливочного ковша заливают в вакуумную камеру металл с таким расчетом, чтобы верхние цилиндрические полости не были заглублены в металл. С помощью включенных электромагнитов подают в течение необходимого времени металл из нижних слоев вакуумной камеры через нижнюю цилиндрическую полость в верхнюю полость, а выбрасывается металл фонтаном в пространство над жидким металлом, распыляя подаваемый металл, который дополнительно дегазируется.

Установка может быть также использована для комплексной обработки металла вакуумом и синтетическим шлаком. Для этого в вакуумную камеру предварительно заливают синтетический шлак, а затем через неговЂ” металл. Для многократной обработки металла используют электромагниты, как и в предыдущем случае, только металл многократно обрабатывается и в вакууме, и синтетическим шлаком, так как неминуемо проходит через слой синтетического шлака. В отдельных случаях вакуумирование заменяется созданием нейтральной среды в вакуумной камере.

Устройство может быть использовано также для комплексной обработки металла вакуумированием и щелочными, и щелочно-земельными металлами. Для этого вместо синтетического шлака в вакуумной камере создают или

2О

25 зо

-1О

50 вводят расплав шелочных или шелочнозем льных мета7лов.

Таким образом, предлагаемое устройство для обработки и разливки металлов в вакууме обеспечивает получение непрерывного слитка из легированных и высоколегированных сталей, лишенного химической и структурной неоднородности в поперечном и продольном его сечении, а также позволяет расширить сортамент непрерывных слитков в сторону крупных сечений и приблизить свойства литого мегалла к свойствам деформиро; анного метал. d.

Формула изобретения

Устройство для обработки и разливки металлов в вакууме, включающее вакуумную камеру, соединенную вакуумплотно снизу с кристаллпзатором для формования слитка, а сверху со сталеразливочным ковшом, с вмонтированной в верхней ее части трубой для подсоединения к вакуумной системе и подвижно установленным кристаллизатором для намораживания корки, расположенным соосно с кристаллизатором для формования слитка, и дозаторами для дозирования интенсификатора, выполненными в виде трубки, с наружной стороны когорых смонтированы электромагниты, отличающееся тем, что, с целью увеличения производительности, повышения качесгва литого металла и обеспечения возможности использования его при отливке слитков с послойным намораживанием корки, устройство снабжено установленной на верхнем торце кристаллизатора для формования слитка огнеупорной шайбой, в боковых противоположны.; стенках вакуумной камеры выполнены закрытые цилиндрические полости, сообщающиеся между собой с помощью соединительных каналов, а в центральной части стенки, ограничивающей каждую полость, выполнено отверстие, соединяющее полость с внутренней частью вакуумной камеры, при этом отверстие нижней полости расположено от ее донной части IIB расстоянии 0,1 вЂ” 0,2, а верхней вЂ” на расстоянии 0,7вЂ”

0,8 высоты рабочей части вакуумной камеры, с наружной стороны вакуумной камеры соосно цилиндрическим полостям по"тавлены электромагниты, из центральной ча"ти соединительного канала и из внутренней донной части вакуумной камеры выведены наружу вакуумной камеры токоподводящие контакты для подключения к источнику тока, а дозаторы снабжены металлической трубкой для подачи инертного газа, расположенной соосно с трубой дозатора и заглубленной в нее.

Источники информации, принятые во внимание при экспсртпзе

1. Авто скос свидетельство ¹ 213076, кл.

В 22D 11/10, 1965.

2. Авторское свидетельство М »148234, кл.

С 21С 7/10, 1973.

563439

Составитсль JI. Веревкина

Тскрсд 3. Тараненко

Корректор А. Степанова

Редактор 3. Ходакова

Типография, ир. Сапунова, 2

Виииз 1605/16 Изд. Л 546 Тираж 693 17о.(ïèñttor