Та oe т(:.(Ië÷åcl:oå рсшснп(. Обладает
СУ ЦP.С3 (3ЕН!I I(. !. ДОстc3 !KО! (, ЭЭКЛ(ОЧЭ(О(((имся В и":3 I dc(II(r(IA окислительном 0о тен(3иал О и " .с (3."(ст:- -";, fi) î è1 -3,f3 !off forO K с(руе ь;еталл..;:ið: цессе (3 3эл «II w, что приво(!ит к ка: ., I,(..fi:ro (<е(алпа f l cëoродом, (.303>ЯСЧЯЕТС> -. O ПОДСОС<3М OIye инертного газа и взаимодейст(.".3 у: е во".Ду(н(,о-и;(,".ртной гэзэвой см .-.:;; г(о(3".рхность о рэзливаемого еталл"„ l-i,;. гахс l f спо,"обе г(. эктически ие?ащи(цае1сп,.олoc Г(. ff?r(03хе способ 3BU,vlòû ñòðóè металла. r3xii;f; (эю цнй подачу инертного гаээ от днищ \ ео(3(((а э виде двух кольцевых струй, нару .нс-i и внутренне(1, создаваемых вокруг струи расплавленного металла, при этом сf..çp(3còü f3HyTðeHíåé газовой струи в двэ и б з((ее рээ превыгоа т скорость наружной газовой с руи. И хотя f3 этом решении внутрен((яя активная газовая струя защищена б»ле, . пассивной наружной газовой струей, оно обладает существенным недостатком, заключа(ощимся во взаимодействии наружной эжектируемой струи с конве ;т.;вными потоками окружающего воздуха, в х в;3аимном по(36речном проникновении и с(:сщении, что г(риводит к подсосу в активную внутреннюю струю инертного r азз ьозду(((но-инертной газовой смеси, при зтг(;--: гоэдает достаточную сТепень окислите (-ного потенциала пространства, Окружаю(ц;го струю расплавленного металла.
В связи с тек!. что струя м талла создает вокруг себя в z!;!le истечения значительное разрежен(3е, наружн"-.я и вну-ренняя газовые струи, истока(ощие параллельно, активно подсасываются к струе металла, что
ПРИВО,(Ит К Åf Р 3С".ИР "HL Ю И ",ЗаиМОДЕйСтвует с ней кэк с продольном, так и в поперечном напрэвпе -.ия>., на ышая последнюю окислительн;;i;-;омпонентами.
Наибглее ",."(÷ýêèff по своей технической сущност. -., Дсс и-ае эму эффекту, внало ично г(рг;,л(агземому решению. являетс" спссс:Г за,,ты и:браоотки струи ме аЛЛЭ ПРИ Р .:.ЛЬ гЕ ИЭ VOÂ((3à B мечллопр..((::,:3кл.» ающ: r!0!.3 (y защитного гаээ от д «" I,а r((3(;!а вокруг струи металла в виде .- (, :i »»й кольцевой расхо!
1Я((=I ..F. : !, 1 ." ;(.i ;3 i 0
ДЯЩВ.(СЯ СтРУ, ..O .;CНГ УЛаэ;,нНO.(У . Cf3 :3 . (.1: I i((rl«3!<3 i 3. " В Ь(! (. ВНУТР fff3CiО СХОДЯЦ«:. Vr» V С3Л Ц.:3»ГО r Г3тОКЭ НапргвляЮт на < 3рзбо струи
55 распла (л Hflofo металла путем их вэаимоде;lcTr!I ., а другую;есть газа в виде наружного ра бродя(цегос(3 потока направляют ff3 создание наружной защитной оболочки.
Данное те.<ническое решение Обладает следующими недостагками. Наружный поток инертно(о газа при в(-(сокоскоросто(ом истечении через сопло Лаваля в значительной. мере насыщается кислородом о;рука(ощего воздуха за счет подсоса в зону истечения, где фор ируется эона активного разрежения, прн этом снижается безокислительный потенциал защитной оболочки.
Усиление продольных колебан(й в нэ. ружной кольцевой струе отсекает о поперечном напр",влении конвективные потоки окружающего воздуха от проникновения в межструйную полость, но активно вовлекает подсосанный воздух в зоне истечения струи в г3родольно-колебэтельный процесс, что усугубляет процесс смешения инертного газа с воздухом в направлении движения струи, 3 i o дополнительно снижает базокислительный потенциал защитной струи и повышает степень проникновения воздуха в расплав.
Высокоскоростное истечение газа требует использование газа высоких энергопэраметг3ов, таких как давление и расход до
300 м /ч, что снижает экономичность обработки и безопасность в процессе как эксплуатации, так и его транспортировке за счет возможных утечек в зоне обслуживания. 8 процес=е истечения через сопло Лаваля наступает режим критического истечения газовой струи. что приводит к снижению ее температурного потенциала и к возможности охлаждения струи расплавленного металла, что в свою очередь усложняет процесс разливки и снижает качество металла.
Реализация данного способа требует конструктивно сложного устройства, ч ro дополнительно снижает экономичность обработки металла в процессе разливки.
8ысокочастотные колебания внутренней сходящейся газовой струи приводят к насыщению струн металла кислородом как иэ пространства между струей металла и наружной защитной струей, так и путем активизации массообмена в указанном пространстве и переносу части кислорода. подсосанного в нэружну о с3рую.
Переч((cnei<ныe недостатки ((вляются сущ -ствeнными тэк как в цепом .((3ивод(3т к
СО Рэ((е(3(! Э значитЕЛЬн»й С тв(3ЕН(! Оки(.-лонн«с!и про транстеа во ру(струи рагплэвIIoHHoro ь(елапла, ч;о улудшае3 ",эчество слитке, в особе(носпи !р".ц(!(Очугс3оитепьных марок сталей. l1n y If .I«((Р с(((((ки ха
1704909 рактериэуются значительным браком по тимальнымгазодинамич с инамическим режимом, кутрещине,наличиемдовольнокрупныхнеме- да выделяются газов е зовые пузырьки с зеркала таллических включений. повышенным со- разливаемого мета м талла в изложнице и пары держанием азота и водорода. его компонентов, в ре в, в результате чего происхоЦелью изобретения является повы- 5 дитактивнаяиравномернаядегаэацияжидшение качества металла за счет увеличе- кой стали, чтопреп п епятствует проникновению ния эффективности обработки путем окружающего воздуха в эту область и споповышения степени дегазации в процес- собствует удалению избытка эылеленных се разливки, газов наружной струей инертного газа во
Указанная цель достигается тем, что эа- 10 внешнее пространство. щитныи газ в виде наружной кольцевой При нижнем горничном значении расхоструи подают в количестве 80-90 7 от обще- да защитного газа, равном 60 м /ч, брак по го расхода газа со скоростью истечения 60- трещине в предлагаемом способе сокраща;
80 м/м, а в виде внутренней кольцевой ется в 1,3-1,5 раза. à coдержание неметалструи подают в количестве 10-20 $ от обще- 15 лических включений cíèæàåòñÿ в среднем в го расхода газа со скоростью истечения 7-12 1,8-2,0 раза. м/с при величине общего расхода газа на Снижение общего расхода газа менее струю металла 60-80 м /ч. нижнего предлагаемого предела приводит к
На чертеже схематически показан ста- уменьшению скоростей истечения газовых леразливочныи ковш 1 с выпускным кана- 20 струй, что нарушает газодинамический релом 2, через который истекает струя жим в области под наружной кольцевой расплавленного металла 3, вокруг которой струей, снижает ее сплошность и безокислиформируют наружный кольцевой расходя- тельный потенциал, что создает возможщийся поток защитного газа 4, направлен- ность для локаль о о ный на периметр изложницы 5, и 25 кислородавоэдуха врасплавленныйметалл внутреннии кольцевой сходящийся поток за- и уменьшает эффективность его обработки щитного газа 6, направленный на струю ме- газом. талла в зоне ее поступления в изложницу, При верхнем граничном значении распри этом общий расход защитного газа на хода защитного газа, равном 80 м /ч, брак струю металла составляет 60-80 м /ч. На 30 по трещине сокращается в 1,5-1,7 раза, а формирование наружной струи подают 80- неметаллические включения достаточно
90 ь от общего расхода газа, поступающего мелки. на устройство со скоростью истечения 60-80 м с, а на формирование внутренней струи верхнего поедлагаемого предела приводит по ают 10-20 г д - аза со скоростью истече- 35 к увеличению скоростей истечения газовых ния 7-12 м/с. В качестве защитного газа струй, что активизирует взаимодействие используют инертный гаэ, например. аргон, внутренней газовой струи с металлом, преормирование внутреннего газового вышает газонасыщенность расплава в изпотока с указанными параметрами и на- ложнице, увеличивает размеры газовых правленностью приводит при наличии на- 40 пузырей и барботаж в целом, а также велиружного газового потока с указанными чину брызг на поверхность изложницы, попараметрами и направленностью к мягкому вышает подсос воздуха к наружной струе. и равномерному обволакиванию струи ме- Это укрупняет неметаллические включения талла с последовательным внедрением газа и ухудшает поверхность слитка эа счет разв жидкий металл в процессе его разливки 45 витого трещинообразования. как через струю, так и через зеркало распла- При нижнем граничном значении скорова в изложнице. Такое внедрение газа в сти истечения наружной струи, равном 60 разливаемую сталь способствует обраэова- м/с, защитный газ практически достигает нию в ней мелкодисперсных газовых пу- горизонтальной плоскости входного торца зырьков, обеспечивающих достаточно 50 изложницы, устраняя при этом боковое проэффективное перемешивание металла в по- никновение окружающего воздуха в полости изложницы, способствуя его рафини- лость изложницы. рованию. Эффективная обработка металла Снижение нижнего предела скорости внутренним газовым потоком возможна при истечения наружной струи приводит к ее одновременной подаче наружного потока в 55 деформации и возможности поступления направлении периметра изложницы при окружающего воздуха в полость изложниукаэанных скоростях истечения струи и при- цы. веденном расходе газа. В этом случае в про- При верхнем граничном значении скостранстве под наружной газовой струей рости истечения наружнойструи, равном 80 создается слаборазреженная область c on- м/с, подсос воздуха в зону истечения струи
1704909 незначителен (1-2 - !:), онер«ность з щитHoQ оболочки прэ".тнч ски сохраняется.
Превышение - ..чего прдела скорости истечени на ой .-.«о ч приводит к активному подccc, -" л лне и н проиэводительн vy г..-- -« . ol!.:ю расхода газа, При нижн гI " R".1 =;"; лискорости истечен л;:нут ..:;, -.н -.. г,и, р",яном 7 м/с, обработан ы с э"тэк "лр..ктеризуется отсутствием <рл-, .,х 1 ..-!;. ием. елких неметалличес < ": ê" -., ".- "1, -рн . том -з-кие включения раа..<о . р- сi и делены по высоте слигка,:,т ;",: о и к повышению механических .;1,, 3 1Г сo n 0 проката, Снижен "1е н 1., i гэ . е 1 .ла скорости истечения е.-«;г. —,:....-р, у.;.е;. ьш зет равномерность б-,.:< э, ил газом струи металла, создает локаг-.í !å газонасыщенные области в жь,дк >" r:;ç i.-.лле.
При верхнем гра:- нч м значении скорости истечения внутоечнел струи 12 м/с металл разливается n""актически сплошной струей и при прэ;.,ланой центровке ковша над изложницей ра 1боызг инанне металла по стенкам изложницы незначительно, что приводит к распо lo>,". ...ю 3 приповерхностном слое слитка d cñ .. зном ме.",ких включений и к сниже !Iio пораженности поверхности пленой.
Превышение верх rn предела с:;орости истечения внутренней .".тр.л повышает брызгообразован, -. ="талл, снижает контакт газа со стр, =.- . еталла в процессе его истечения, что в «ei м ухудшает обработку стали газом.
Обработка струи металла внутренней сходящейся инеотной газовой струей с предлагаемымл параметрами при обязательном наличи,1 на,. /жной расширяющейся газовой стоуи -.на ительно усиливает массопере -:ос а э: ):-,ти металлоприемника, особенно при е 0 оазвитых размерах, например в полост".;;:1стовой изложницы или в полости громко«иа, 3TQ приводит к активиэацли перемен"ивания жидкого металла в объеме металлоприемника, что усредчяет температуру и состав металла, а следовательно и повышает ка ество слитка за счет бол"е оавномернoго распределения неметаллических вк гс ений, в том числе и нитридов, а также остави;ихсэ газов в объеме слитка, Таким обрэзом. -.сэокуп ость отличительных признаков эна- ител но повышает зффективност.-. обраб", -.и за ".чет увеличения степени дегаэа, и при сравнительно низких расходах .r"=+ ;-. егэ.! в известных способах оасход =а-р;она составляет до
300 м"/ч, то в предла ае «.." решении всего
60-80 и /ч, при этом ч металле значительно снижается не только кислород, но также азот и водород.
Пример, Способ осуществляли в условиях мартеновского цеха 4ереповецко5 го меткомбината.
Исходные данные: объект разливки — ковш сталеразливочн= и емкостью 300 т, яид разливки — разливку ведут сверху из
10 ковша в изложницу; количество изложниц в составе 36 шт; диаметр выпускного канала 60 мм; характеристика изложницы: листовая, с входным сечением 455х820 мм;
15 вес слитка 11,30 т; характеристика разливаемой стали— спокойные трещиночувствительные марки типа 15Х-45Х, 18ХГТ, 47ГТ; расстояние между выходным торцом
20 выпускного канала и входным торцом изложницы 300 мм; характеристика инертного газа — аргон с давлением в зоне разливки 1,5-2.0 ати; общий расход инертного газа на струю
25 металла 60-80 м /ч; характеристика сопел: сопла кольцевые, гладкие, равноширинные; скорость истечения наружной инертной струи 60-80 M/C;
30 скорость истечения внутренней инертной струи 7-t2 м/с.
Результаты опытно-промышленного опробования предлагаемого способа, Для сопоставления результатов разлив35 ку проводили двумя ковшами: известным способом и предлагаемым. Общее число разлитых ковшей 50.
Брак по трещине по данным ОТК уменьшился в среднем в 1,5 раза, что хорошо
40 корреспондируется с данными металлографического анализа, показывающими резкое уменьшение содержания окислов (в 1,8-2,2 раза) и данными газового анализа. отмечающими снижение содержания азота на 1045 20 и содержания водорода на 20-40 7. (см, табл. 1).
При снижении общего расхода газа менее предлагаемого нижнего предела, на50 пример при 50-59 м /ч, брак по трещине в э обоих способах идентичен по величине, а содержание неметаллических включений в слитках, разлитых по предлагаемому способу, снижается незначительно (на 5-8 (,).
55 При увеличении общего расхода газа более предлагаемого верхнего предела. например при 81-90 м /ч, снижение брака по э трещине практически не происходит и возрастают размеры неметаллических включений (на 20-30 7ь).
Таблица
Об.ц !й эктериг.тики струи расход газа
Не, !! /ч
3 с!!и;х ние
COPePI!!alt!It! окислов сниьение блэка по снигкение вредных газов, скорость истек! нил газа, м/с количество газа в 3 от обк!его
3 расхода 2 скорость иг.т . !!енияя гд эа, и/с количество газа в ь об о!.!с!его расхода т р e!!tlttlt ем, п/раз
»
50
50-90
11 !
I!
?О
15-3
II
1!
tl!
1»
II
II
ll
10
60
50-90
°
ll
1!
ll
It !
„И»
Il
lI
1!
It
11 и !
11
11
11
»l I
ll
tl
11
11
II н
ll
ll
II
11
ll
II
11
1,8
1,9
1,9
О
1,9
2,0
2,0
II
II
II
II
I1
11
II
11
0
l,3
l,3
1,4
0
1,4
1,3
1,4
О !
1,4
I,5
1,5
l5
0
S0
l,8
2,0
1„9
»11«
II!
11 !!
ll
tl
II
l!»
II
11
90
II
tl
11 !!
11
1!
11
11
«11»
II !
i !
11
II
II
1,3
l,9
1,4
I 5
1,5
l5
О!!
11
ll
II !!
II
II
tl
II
1I
II !
11
Il
II
10
1,5
1,5
1,4
О!!
Il
lt
1,9 1,9
2,0
О
11
1,3
2,0
2,0
1 5
1,5
1,5
IÔ
II
11
50-90
50-90
91
70
tt
Il
Il
11
II
II
Il
II« !!
I1
1,4
1,4
1,5
О
II
1,3
1,9
l,3
О
tI
l,6
1.9
II
10 !
II
70
l,5
Гдэодинам!".:есиv кар
5-3
1!
1г
12
3
12
3
11
3
15-3
15-3
12
10.
3
12
3
12
3
15-3
11 l 5-3
II
12
3
lj !
1П
Характеристик качества об!раб!атыва1704909
При снижен и скорости истечения наружной струи менее предлагаемого нижнего предела, например при 50-5 м/с, газовая струя не достиг",åò изложницы и количество подсосанного воздуха во внутреннюю полость возрастает на 8-14 .
При увеличении cvcpîcòè истечения наружной струи 6oree предлагаемого верхнего предела, например при 81 — 90 м/с, количество подсосзнного воздуха в зоне истечения струи возрэстзе1 на 10-20% и инертность струи сокращается.
При снижении скорости истечения внутренней струи менее предлагаемого нижнего предела, например 5-6 м/с, наблюдаются очаговые крупные неметаллические включения в теле слитка.
При увеличении скорости истечения внутренней струи более предлагаемого верхнего предела. например при 13-15 м/с, возрастает степень разбрызгивания металла на стенки излох<ницы и во внешнее пространство эоны разливки, что укрупняет приповерхностные неметаллические включения, усложняет процесс разливки и повышает окисленность диспергировзнных частиц металла, Расходэаргона по известному способу
200-300 м /ч, по предлагаемому — 60-80 м /ч.
Брак по трещине уменьшается в среднем в 1.5 раза, содержание окислов — в
1,8 — 2,2 раза, содерм<зние азота — на 10 — 20 и содержание водорода — на 20-40 (см. табл. 2).
При снижении общего расхода газа менее предлагаемого нижнего предела, например при 50-59 м /ч, брак по трещине в э обоих способах идентичен по величине (2,63;ь — известный, 2,59 — предлагаемый), а содержание неметаллических включений в слитках, разлитых по предлагаемому способу, снижается незначительно (площадь, занимаемая оксидзми, уменьшзе1ся с 12,8 до 12,0 мм ° 10
При увеличен <и общего расхода газа более предлагаемого верхнего предела, например при 81-90 м /ч, снижение брака по трещине практически не происходит в воэ5
50 растают размеры неметзллических включ< ний на 20-30 (со 100-110 до 120-130 мкм ((ри снижении скорости истечения í". ружной струи менее предлагаемого нижне го предела, например при 50-59 м/с газовая струя не достигзет изложницы и кс личество подсосзнного воздуха во внутрен
H Y)K) полость возрастает нз 8-14 (с 4,5-4,i до 5,0-5,2 ), При увеличении скорости истечения на ружной струи более предлагаемого нерхнг го предела, например при 81-90 и/с количество подсосанно о воздуха в зоне ис течения струи возрастает на 10-20% (с 4,54,6 до 5.1 — 5,3 ). и инертность струь сокращается.
При сних<ении скорости истечения внут. ренней струи менее предлагаемого чижнегс предела, например при 5-6 м/с, наблюдаются очаговые крупные (до 150 мкм) неметаллические включения в теле слитка.
При увеличении скорости истечения внутренней струи более предлагаемого верхнего предела, например при 13 — 15 м/с, возрастает степень разбрызгивания металла на стенки изложницы и во внешнее пространство зоны разливки, что укрупняет приповерхностные неметаллические включения (до 140-150 мкм), усложняет процесс разливки и повышает окисленность диспергированных частиц металла.
Формула изобретения
Способ обработки струи расплавленного металла при разливке из ковша в металлоприемник, включающий подачу защитного газа от д ivùà ковша вокруг струи металла в виде кольцевой наружной расходящейся и кольцевой внутренней сходящейся струй, отличающийся тем, что, с целью повышения качества металла за счет увеличения степени дегаэации в процессе разливки, наружнро кольцевую струю подают на периметр метэллоприемника со скоростью истечения ззщ1тного газа 60-00 м/с и его расходом 80-90 от общего расхода защитного газа, а внутреннюю кольцевую струю подают на струю металла в зону
его поступления в металлоприемник со скоростью 7-12 м/с и расходом 10-20 от общего расхода защитного гзэз. который составляет 60-80 м /ч.!
" т
ППФФрг" м,,!.Ф.
1;ФГ, и . 1
6 7
II
11
ФI
° 1
11
II
II
7
I,3
О !
1,5
l5 о
30 о
° !
l5 !
to
ФФ
z,ю
2,1 г,! о
1,6
1,6
1,6 о
25 зо
2l о
Ф\
° I
° I
3
IS=3
5о
60!
11
1!
I I
12
1О
l,9
1,3
l,9
1,3
1,5
1,4 о
zo
О l 0 !
15 о
tl
° 1
7о
ФI!
5 ! 1
1 °
1,9
1,9 г,о
1,5
i, 4
1,6
10 го
° 1
lt
II
It
l0
3
IS
° Ф
° I
В!
ВВ
II
tl
Il
tI
II г,1
2,0 г,! о
20 го !
О
40 о
1,з
1,6
l,6
to
3
IS 3
° 1
50 90
II
° 1
so
50-90
So ео
7о
30 го
15 3
О
О
I,6 г,о
1,9
1\
1 °
11
l5
3
I5 ! г
11
It
11
zo
15 го о
3о
О г,о
1,6 г,о
О!
О
3
1г ! г
8o
15 го
zo о
ВВ
1 °
Зо
35 о
2,1
2,2
2,2 о! о
I °
20
9о
6о
15-3
15- 3
О
90! о
15 ! г
1,6
1,6
1,6
20. ! о
О г,о
2,0
1,9
1 °! о
II
11
Фl
20 го
15 о
1,6
I,6
1,1
4о
tl
II
I!
11
II
It
2,0
1.9
l,9
tI
II
ll ао
ВВ
I,1
l,6
i,7 го г,г,l
I °
20 го
IФ!
15-3
О
9о
50-90
II
Ф I
90
S0-9о
1О
91 зо
20 !
О
I5-3!
ФI
tI
I!
Ф
I Ф т-- --A р н ФФ ч $ и ч t!. 9: . QJ ° 6 f Q I I т, Ф-.O ctð,!ttòt tttt!. ВиФВм ФВачестФФа стали, !!с т Ф Фноч Ф Ф лс! си !г,! Ф .и 1 сл, сгт. у, и!» -Ф „..ВФачлст с ВФ, t.!Ф ФФФ("ь «а t ", ), и,Ф; т I c ó iI,I:ФФ! ГаФВФФВ В lto сл Фс яу.
t I N3 t ttIO l.ll
t QttCC lQtI j
\I
11
ll
tI
1!
I!
It
1 °
1 °
ll
II
11
11
11
ll
II
ll
II
II
II
II
It
II
II
11
tI
tl
11
II
11
I1
11
11
ВВ
I1
II
11
I1 11
° 1
11
1
1г о
3
1 ° 5
1,6
l,6t
О
t1
1,6
1,5
1,5
О
11
1,6
l,7
1,7
ТаГлица 2,p ;.: r. pi;cx ка I."ài -cTu a металла
Спосеб предлагает т иавлсп,,>is
1,75
2,51
6,0-7.0
0,0066-0,0071
12,5-1 3,5
0,М19 -О,Я". .
1,60-1,Г:0
2,",0 >,a(.
- +lРнер лоьш
«ф.. б, CocTD" (p,.,) -;,,;„,.
J t . . д / .„rin чц ал
Редактор 3. Слега
<
Зак;:з 1-Ц
1 Ира;
1 " - I "- .: fj. . " " " . ге;,; ,,-,. - - "-""" """"" ""Г"т"" r„ rr,)fT Cccr ре 3flc;,iT D -ии" тлp,;„„„-,,и.,;,„„. -V„
": с" т, .Р l;. v/l.Ãà ;.Ð,,;, f01 I р а „ l l g 1 >., И„ .. / м 10 )
СОдер. "а. ;ие аЗОта,,ь
Сог, . рмание во,г,, ро р». / Carr, Ф ю
