Способ обработки стали в процессе непрерывной разливки

 

Способ обработки металла в процессе непрерывной разливки включает подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуум-камеру, создание в ней остаточного давления, обработку металла в вакуум-камере, подачу металла в промежуточный ковш через патрубок и далее - в кристаллизаторы. Металл подают из вакуум-камеры в промежуточный ковш с помощью дополнительного патрубка. После подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижних торцов патрубков и герметизации вакуум-камеры жидким металлом осуществляют циркуляционное вакуумирование находящегося в промежуточном ковше металла посредством подачи инертного газа в один из патрубков. После создания в вакуум-камере заданного остаточного давления одновременно с циркуляциионным вакуумированием в промежуточном ковше осуществляют обработку металла в вакуум-камере и определяют содержание углерода в стали в промежуточном ковше. В процессе обработки металла расход инертного газа в один из патрубков устанавливают в пределах 4 -24 м³/ч и изменяют его в пределах ± 10 - 50 %10-50% в прямой пропорциональной зависимости от отклонения содержания углерода в стали в промежуточном ковше. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов.

Известен способ обработки металла в процессе непрерывной разливки, включающий подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуум-камеру, создание в ней разрежения до необходимого по технологии остаточного давления, подачу металла из вакуум-камеры через патрубки непосредственно в кристаллизаторы под уровень металла. В этих условиях вакуум-камера служит герметически закрытым промежуточным ковшом, соединенным с вакуум-насосами [1].

Недостатком известного способа является недостаточная производительность и стабильность процесса непрерывной разливки металлов. Это объясняется тем, что в случае нарушения герметичности вакуум-камеры происходит переполнение кристаллизаторов. В этих условиях прекращается процесс непрерывной разливки. Кроме того, при известном способе невозможна регулировка расхода металла в кристаллизаторы в зависимости от изменяющихся технологических параметров процесса разливки.

Наиболее близким по технической сущности является способ обработки металла в процессе непрерывной разливки, включающий подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуум-камеру, создание в ней до необходимого по технологии остаточного давления, подачу металла в промежуточный ковш через отдельный патрубок и далее - в кристаллизаторы. Расход металла из промежуточного ковша регулируют при помощи стопоров. После подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижних торцов патрубков и герметизации вакуум-камеры жидким металлом начинают производить уменьшение остаточного давления в камере [2].

Недостатком известного способа является неудовлетворительное качество разливаемого металла. Это объясняется тем, что часть плавки разливается в условиях отсутствия вакуумирования вследствие необходимости создания необходимого остаточного давления в вакуум-камере. Эта операция производится во времени. Кроме того, весь объем металла, находящийся в начале разливки в промежуточном ковше, не повергается вакуумированию. В результате этого в металле непрерывнолитых слитков не уменьшается содержание кислорода, водорода, азота и неметаллических включений, это приводит к браку непрерывнолитых слитков. При этом снижается производительность получения непрерывнолитых слитков высокого качества.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении производительности получения непрерывнолитых слитков высокого качества.

Это достигается тем, что подают жидкий металл из разливочного ковша в вакуум-камеру, создают в ней остаточное давление, обрабатывают металл в вакуум-камере, подают металл в промежуточный ковш через патрубок и далее - в кристаллизаторы.

Металл подают из вакуум-камеры в промежуточный ковш с помощью дополнительного патрубка. После подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижних торцов патрубков и герметизации вакуум-камеры жидким металлом осуществляют циркуляционное вакуумирование находящегося в промежуточном ковше металла посредством подачи инертного газа в один из патрубков.

После создания в вакуум-камере заданного остаточного давления одновременно с циркуляционным вакуумированием в промежуточном ковше осуществляют обработку металла в вакуум-камере и определяют содержание углерода в стали в промежуточном ковше. В процессе обработки металла расход инертного газа в один из патрубков устанавливают в пределах 4-24 м³/ч и изменяют его в пределах ±10-50% в прямой пропорциональной зависимости от отклонения содержания углерода в стали в промежуточном ковше.

Повышение производительности получения непрерывнолитых слитков высокого качества будет происходить вследствие повышения эффективности процесса вакуумирования в условиях одновременного совмещения двух видов вакуумирования: циркуляционного и дегазации струи и слоя металла в проточной вакуум-камере.

При этом процессу вакуумирования будет подвергаться весь разливаемый металл, начиная с его первых порций, наполняющих промежуточный ковш в начале непрерывной разливки, за счет циркуляционного вакуумирования.

Изменение расхода инертного газа в пределах 4-24 м³/ч объясняется необходимостью поддерживания постоянной интенсивности вакуумного обезуглероживания стали и обеспечения постоянства химсостава стали по длине непрерывнолитых слитков. В практике непрерывной разливки сталь, находящаяся в сталеразливочном ковше, с течением времени расслаивается по химсоставу по высоте ковша. Кроме того, слой металла, находящийся на подине вакуумной камеры, в процессе вакуумирования покрывается шлаковой пленкой, что снижает интенсивность вакуумирования этого слоя металла.

Изменение расхода инертного газа, идущего на циркуляционное вакуумирование, позволяет изменять интенсивность процесса вакуумирования разливаемого металла, поддерживая постоянной степень вакуумного обезуглероживания стали. При меньших значениях не будет обеспечиваться достижение оптимальной интенсивности вакуумного обезуглероживания стали в процессе ее обработки. Большие значения устанавливать не имеет смысла, так как при этом при помощи циркуляционного вакуумирования не будет обеспечиваться дальнейшее повышение интенсивности вакуумного обезуглероживания стали.

Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от текущего значения степени обезуглероживания разливаемой стали.

Диапазон изменения расхода инертного газа в один из патрубков в пределах ±10-50% от оптимального значения объясняется необходимостью поддержания интенсивности вакуумного обезуглероживания стали в оптимальных значениях и обеспечения постоянства химсостава стали по длине непрерывнолитых слитков. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимая интенсивность циркуляционного вакуумирования. Большие значения устанавливать не имеет смысла, так как не будет обеспечиваться дальнейшее повышение интенсивности циркуляционного вакуумирования.

Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от отклонения содержания углерода в стали, находящейся в промежуточном ковше, от оптимального значения.

На чертеже показана схема установки для обработки металла в процессе непрерывной разливки.

Установка для осуществления способа обработки металла в процессе непрерывной разливки состоит из разливочного ковша 1, вакуум-камеры 2, патрубков 3, промежуточного ковша 4, разливочных стаканов 5, кристаллизаторов 6, вакуум-провода 7, трубопровода 8. Позицией 9 обозначен жидкий металл, 10 - уровень металла в промежуточном ковше, 11 - непрерывнолитой слиток.

Способ обработки металла в процессе непрерывной разливки осуществляют следующим образом.

П р и м е р. В начале процесса непрерывной разливки подают жидкую нераскисленную сталь 9 марки ст.3 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. Разряжение создают посредством вакуум-провода 7, соединенного с вакуум-насосом. Металл 9 подают из вакуум-камеры 2 в промежуточный ковш 4 емкостью 50 т двумя струями через два огнеупорных патрубка 3. Далее металл 9 из промежуточного ковша 4 подают через удлиненные огнеупорные стаканы 5 в кристаллизаторы 6 под уровень металла, из которых вытягивают непрерывнолитые слитки 11. Расход металла из промежуточного ковша 4 регулируют при помощи стопорных механизмов (на чертеже не показаны).

В начале наполнения промежуточного ковша 4 металлом 9 выше нижних торцов патрубков 3 и герметизации вакуум-камеры 2 уровнем 10 жидкого металла производят циркуляционное вакуумирование металла, находящегося в промежуточном ковше, посредством подачи инертного газа, например аргона, по трубопроводу 8 в один из патрубков 3 с переменным расходом.

В этих условиях, когда из вакуум-камеры 2 начинают откачивать воздух под действием атмосферного давления металл поднимается в вакуумную камеру на барометрическую величину, равную примерно 1,4 м, и покрывает подину камеры.

Одновременно в нижнюю часть одного из патрубков 3 подводится аргон как транспортирующий газ. Газ, увеличиваясь в объеме, поднимается по патрубку, приводит в движение находящийся здесь металл и приподнимает на некоторую величину уровень зеркала металла 9 в камере 2. Дегазированный металл 9 стекает по другому патрубку 3 обратно в промежуточный ковш 4. При этом выделившийся газ удаляется из камеры 2 по вакуум-проводу 7.

После герметизации патрубков 3 жидким металлом начинается понижение давления в вакуум-камере до необходимого значения. Объем металла, находящегося в промежуточном ковше и вновь поступающий в вакуум-камеру, подвергается циркуляционному вакуумированию. В дальнейшем после создания в вакуум-камере необходимого остаточного давления разливку ведут в условиях совместного вакуумирования металла: посредством его пропускания через вакуум-камеру и циркуляции металла через патрубки.

В процессе обработки металла определяют содержание углерода в стали, находящейся в промежуточном ковше, посредством отбора проб и проведения химанализа. Расход инертного газа в один из патрубков 3 устанавливают в пределах 4-24 м³/ч и изменяют его в пределах ±10-50% в прямой пропорциональной зависимости от отклонения содержания углерода в стали от оптимального значения.

В таблице приведены примеры осуществления способа обработки металла в процессе непрерывной разливки с различными технологическими параметрами.

В первом примере вследствие недостаточного увеличения расхода аргона в патрубок не обеспечивается достижение оптимального значения содержания углерода в стали; в пятом примере вследствие значительного увеличения расхода аргона в патрубок будет происходить его излишний перерасход; в шестом примере (прототипе) вследствие отсутствия циркуляционного вакуумирования не обеспечивается необходимая интенсивность вакуумного обезуглероживания стали в оптимальных пределах.

В примерах 2-4 вследствие своевременного изменения расхода аргона для циркуляционного вакуумирования обеспечивается достижение необходимого обезуглероживания стали в оптимальных пределах.

В общем случае процесс разливки можно производить в трех вариантах: только пропусканием металла через вакуум-камеру, только при помощи циркуляции металла через патрубки и, наконец, при совмещении этих процессов вакуумирования. В этих условиях повышается эффективность процесса вакуумирования металла в зависимости от раскисленности металла и его весового расхода. При этом сокращаются объемы невакуумированного металла и повышается производительность получения непрерывнолитых слитков высокого качества, снижается брак слитков по неметаллическим включениям и наличия в металле вредных газовых включений.

Применение предлагаемого способа позволяет повысить выход непрерывнолитых слитков высокого качества на 8-9%.

Формула изобретения

СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТАЛИ В ПРОЦЕССЕ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ, включающий подачу жидкой стали из разливочного ковша через вакуум-камеру с патрубком в промежуточный ковш, обработку стали в вакуум-камере и подачу стали из промежуточного ковша в кристаллизаторы, при этом вакуум-камеру устанавливают с заглублением патрубка в полость промежуточного ковша, отличающийся тем, что подачу стали из вакуум-камеры в промежуточный ковш осуществляют с помощью дополнительного патрубка, после подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижних торцов патрубков и герметизации вакуум-камеры жидким металлом осуществляют циркуляционное вакуумирование находящегося в промежуточном ковше металла посредством подачи инертного газа в один из патрубков, а затем одновременно с циркуляционным вакуумированием в промежуточном ковше осуществляют обработку стали в вакуум-камере, при этом определяют содержание углерода в стали в промежуточном ковше, а подачу инертного газа в один из патрубков осуществляют с расходом 4 - 24 м³/ч и его изменением в пределах ± 10 - 50% в прямой пропорциональной зависимости от отклонения содержания углерода в стали от оптимального значения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3