Способ обработки металла в процессе непрерывной разливки

 

Сущность изобретения: способ обработки металла в процессе непрерывной разливки включает подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуумкамеру, обработку металла в вакуумкамере, подачу металла в промежуточный ковш через отдельный патрубок и далее в кристаллизаторы, а также раскисление и легирование металла в промежуточном ковше. Металл подают из вакуумкамеры в промежуточный ковш с помощью дополнительного патрубка, при этом после подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижних торцев патрубков и герметизации вакуумкамере жидким металлом осуществляют циркуляционное вакуумирование находящегося в промежуточном ковше металла посредством подачи инертного газа в один из патрубков. Зону металла в промежуточном ковше, подвергаемого циркуляционному вакуумированию, отделяют от зоны раскисления и легирования металла с помощью, например, перегородок, и одновременно в эти зоны подают инертный газ через днище промежуточного ковша. 1 ил.

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 разряжения до необходимого по технологии остаточного давления, подачу металла из вакуум-камеры через отдельный патрубок непосредственно в кристаллизатор под уровень металла. В этих условиях вакуум-камера служит герметически закрытым промежуточным ковшом, соединенным с вакуум-проводом [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 кристаллизатора. 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 разряжения 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 торцев патрубков и герметизации вакуум-камеры жидким металлом начинают производить уменьшение остаточного давления в камере. Металл в промежуточном ковше подвергают раскислению и легированию [2] Недостатком известного способа является неудовлетворительное качество разливаемого металла. Это объясняется тем, что объем металла, находящийся в начале разливки в промежуточном ковше, не подвергается вакуумированию. Кроме того, не происходит глубокого раскисления и легирования металла в промежуточном ковше, так как раскислители окисляются на воздухе. При этом кислород, находящийся в жидком металле, взаимодействует с раскислителями, что не позволяет произвести глубокое обезуглероживание металла.

Сказанное приводит к браку непрерывнолитых слитков по увеличенному содержанию оксидов. Кроме того, снижается производительность получения непрерывнолитых слитков высокого качества, так как вакуумируется не весь металл.

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

Указанный технический эффект достигают тем, что металл подают из разливочного ковша в вакуум-камеру, создают в ней остаточное давление, обрабатывают металл в вакуум-камере, подают металл в промежуточный ковш через отдельный патрубок и далее в кристаллизаторы, а также раскисляют и легируют металл в промежуточном ковше.

Металл подают из вакуум-камеры в промежуточный ковш с помощью дополнительного патрубка, при этом после подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижних торцев 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, причем отделяют зону металла в промежуточном ковше, подвергаемого циркуляционному вакуумированию, от зон раскисления и легирования металла с помощью, например, перегородок, устанавливаемых в промежуточном ковше и одновременно в эти зоны подают инертный газ через днище промежуточного ковша.

Повышение производительности процесса обработки металла при непрерывной разливке 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 первых порций, наполняющих промежуточный ковш в начале непрерывной разливки.

Кроме того, выделение зоны циркуляционного вакуумирования металла в промежуточном ковше позволяет произвести более глубокое обезуглероживание металла. Проведение процесса раскисления и легирования в отдельных зонах промежуточного ковша позволяет повысить эффективность этих процессов, так как в этих зонах уменьшается содержание кислорода в металле вследствие эффективной его дегазации в зоне циркуляционного вакуумирования. При этом весь объем подаваемых ферросплавов полностью идет только на раскисление и легирование без образования оксидов. Сказанное приводит к улучшению качества непрерывнолитых слитков.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков предлагаемого способа с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.

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

Устройство 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, перегородок 9 и 10, устройств 11 для подачи раскислителей и легирующих, трубопроводов 12, пористых пробок 13, стопоров 14. Позицией 15 обозначен жидкий металл, 16 уровень металла в промежуточном ковше, 17 непрерывнолитой слиток, 18 зона циркуляционного вакуумирования, 19 зоны раскисления и легирования.

Способ обработки металла в процессе непрерывной разливки осуществляют следующим образом.

П р и м е р. В начале процесса непрерывной разливки подают жидкую сталь 15 марки 3сп из разливочного ковша 1 емкостью 350 т в вакуум-камеру 2 и создают в ней разряжение до необходимого по технологии остаточного давления в пределах 0,6-6,5 кПа в зависимости от раскисленности стали. Разряжения создают посредством вакуум-провода, соединенного с вакуум-насосом. Металл 15 подают из вакуум-камеры 2 в промежуточный ковш емкостью 50 т двумя струями через два огнеупорных патрубка 3. Далее металл 15 из промежуточного ковша 4 подают через удлиненные огнеупорные стаканы 5 в кристаллизаторы 6 под уровень металла. Из кристаллизаторов 6 вытягивают непрерывнолитые слитки 17 сечением 250х1600 мм с переменной скоростью в пределах 0,6-1,2 м/мин. Расход металла из промежуточного ковша регулируют при помощи стопоров 14.

В начале разливки после наполнения промежуточного ковша 4 металлом 15 выше нижних торцев патрубков 3 и герметизации вакуум-камеры 2 уровнем 16 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 расходом в пределах 400-600 л/мин. В этих условиях, когда из вакуум-камеры 2 начинают откачивать воздух, под действием атмосферного давления металл подымается в вакуумную камеру 2 на барометрическую величину, равную примерно 1,4 м, и покрывает подину камеры.

Подводимый по трубопроводу 8 газ, увеличиваяcь в объеме, поднимаетcя по патрубку 3, приводит в движение находящийся в нем металл и приподнимает на некоторую величину уровень зеркала металла 15 в камере 2. Дегазированный металл 15 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, находящийся в промежуточном ковше и вновь поступающий в вакуум-камеру, подвергается только 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 отделяют зону 18 металла 15 в промежуточном ковше 4, подвергаемого циркуляционному вакуумированию, от зон 19 раскисления и легирования металла с помощью перегородок 9 и 10, установленных в промежуточном ковше. Металл 15 попадает из зоны 18 в зоны 19 посредством перелива через перегородки 9 и 10. В зоны 19 подают раскислители и легирующие элементы, например, Al, Ti, Ca с помощью устройств 11. Одновременно в зоны 19 подают инертный газ аргон через пористые пробки 13. Газ подводится под давлением по патрубкам 12. Благодаря подачи газа происходит повышение усваиваемости металлом 15 раскислителей и легирующих элементов, способствует всплыванию неметаллических включений.

Применение предлагаемого способа позволяет повысить производительность получения вакуумированного металла за счет обработки всего металла, включая и металл, находящийся в промежуточном ковше в начале непрерывной разливки. При этом повышается эффективность вакуумирования металла за счет сочетания двух видов вакуумирования: в струе в проточной камере и циркуляционного в промежуточном ковше. В то же время за счет разделения зон вакуумирования и раскисления с легированием происходит более глубокое обезуглероживание металла, лучшее усвоение металлом раскислителей и легирующих элементов, что приводит к их экономии.

Применение предлагаемого способа позволяет повысить производительность процесса обработки металла при непрерывной разливке на 10% а также улучшить качество непрерывнолитых слитков за счет уменьшения в них содержания оксидов на 5% Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принят способ обработки металла, применяемый на Новолипецком Металлургическом комбинате.

Формула изобретения

СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛА В ПРОЦЕССЕ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ, включающий подачу жидкого металла из разливочного ковша через вакуум-камеру с патрубком в промежуточный ковш, обработку металла в вакуум-камере, подачу металла из промежуточного ковша в кристаллизаторы, раскисление и легирование металла в промежуточном ковше, при этом вакуум-камеру устанавливают с заглублением патрубка в полость промежуточного ковша, отличающийся тем, что 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, а затем одновременно с циркуляционным вакуумированием осуществляют обработку металла в вакуум-камере и подачу в зоны раскисления и легирования инертного газа через днище промежуточного ковша, при этом зону металла в промежуточном ковше, подвергаемого циркуляционному вакуумированию, отделяют от зон раскисления и легирования, например, с помощью перегородок.

РИСУНКИ

Рисунок 1