Способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке

 

Использование: относится к металлургии, к непрерывной разливке металлов. Сущность изобретения: в процессе поточного вакуумирования одновременно подают инертный газ в вакуум-камеру через ее днище и через разливочное отверстие в разливочном ковше, при этом расход газа через днище вакуум-камеры устанавливают в пределах 0,5 - 1,5 от расхода газа через разливочное отверстие разливочного ковша. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов.

Известен способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, включающий подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуумкамеру, создание в ней разрежения до необходимого по технологии остаточного давления, подачу металла из вакуумкамеры через патрубки непосредственно в кристаллизаторы под уровень металла. В этих условиях вакуумкамера служит герметически закрытым промежуточным ковшом, соединенным с вакуумнасосом [1] Недостатком известного способа является неудовлетворительная интенсивность вакуумного обезуглероживания разливаемого металла. Это объясняется тем, что в процессе поточного вакуумирования на поверхности слоя металла, находящегося на днище вакуумкамеры, образуется шлаковая пленка из окислов металла и неметаллических включений, находящихся в разливаемом металле. В результате снижается интенсивность вакуумирования этого слоя металла, что вызывает снижение общей интенсивности вакуумирования металла, вытекающего из вакуумкамеры. Кроме того, недостаточная интенсивность поточного вакуумирования объясняется малой дисперсностью капель металла в струе.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, включающий подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуумкамеру, создание в ней разрежения 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 нижнего торца патрубка и герметизации вакуумкамеры жидким металлом начинают производить уменьшение остаточного давления в вакуумкамере [2] Недостатком этого способа является неудовлетворительная интенсивность вакуумного обезуглероживания разливаемого металла. Это объясняется тем, что в процессе поточного вакуумирования на поверхности слоя металла, находящегося на днище вакуумкамеры, образуется шлаковая пленка из окислов металла и неметаллических включений, находящихся в металле. В результате снижается общая интенсивность вакуумирования металла, состоящая из процесса вакуумирования металла в струи и в слое металла, находящегося на днище вакуумкамеры. Кроме того, интенсивность поточного вакуумирования снижается из-за недостаточной дисперсности капель в струе. В этих условиях повышается брак слитков по неметаллическим включениям, газовым включениям и качеству макроструктуры непрерывнолитых слитков, а также по степени обезуглероживания.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении интенсивности поточного вакуумирования металла в процессе непрерывной разливки и повышении выхода годных непрерывнолитых слитков.

Указанный технический эффект достигают тем, что подают жидкий металл из разливочного ковша в вакуумкамеру, создают в ней разрежение до необходимого по технологии остаточного давления, подают металл в промежуточный ковш через отдельный патрубок и далее в кристаллизаторы. В процессе поточного вакуумирования одновременно подают инертный газ в вакуумкамеру через ее днище и через разливочное отверстие в разливочном ковше, при этом расход газа через днище вакуумкамеры устанавливают в пределах 0,5-1,5 от расхода газа через разливочное отверстие разливочного ковша.

Повышение интенсивности поточного вакуумирования будет происходить, с одной стороны, вследствие перемешивания в слое, находящемся на днище вакуумкамеры, а с другой стороны, вследствие повышения дисперсности или уменьшения размера капель в струе металла при его истечении из разливочного ковша. В этих условиях устраняется шлаковая пленка, имеющаяся на поверхности слоя металла, находящегося на днище вакуумкамеры, и препятствующая его вакуумированию. В то же время подача инертного газа в разливочное отверстие разливочного ковша вследствие увеличения дисперсности капель приводит к увеличению площади металла, участвующего в струйном вакуумировании. В результате повышается конечная интенсивность вакуумного обезуглероживания разливаемого металла, складывающаяся из процессов вакуумирования в струи и в слое металла, находящегося на днище вакуумкамеры. Это приводит к повышению выхода годных непрерывнолитых слитков.

Изменение расходов инертного газа через днище вакуумкамеры в пределах 0,5-1,5 от расхода газа через разливочное отверстие разливочного ковша объясняется закономерностями изменения технологических параметров процессов поточного вакуумирования и непрерывной разливки металла, например весового расхода металла, его окисленности, содержания углерода и т.д. В условиях изменения соотношения расходов аргона через днище вакуумкамеры и через разливочное отверстие разливочного ковша появляется возможность нивелировать нежелательные отклонения технологических параметров и тем самым обеспечивать постоянство оптимальных свойств непрерывнолитых слитков. При этом обеспечивается возможность управления интенсивностью вакуумирования металла как в струе, так и в слое металла, находящегося на днище вакуумкамеры, за счет его перемешивания.

При меньших значениях уменьшается интенсивность вакуумирования слоя металла, находящегося на днище вакуумкамеры. При больших значениях увеличивается перерасход инертного газа без дальнейшего увеличения интенсивности вакуумирования. Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от весового расхода металла из разливочного ковша.

На чертеже показана схема установки для осуществления предлагаемого способа.

Установка для осуществления способа поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке состоит из разливочного ковша 1, вакуумкамеры 2, патрубка 3, промежуточного ковша 4, разливочных стаканов 5, кристаллизаторов 6, вакуумпровода 7, трубопроводов 8, огнеупорной пористой пробки 9, фланца 10. Позицией 11 обозначен жидкий металл, 12 уровень металла в промежуточном ковше, 13 уровень слоя металла в вакуумкамере, 14 непрерывнолитой слиток, 15 стопор, 16 трубопровод.

Способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке осуществляют следующим образом.

П р и м е р. В процессе непрерывной разливки подают нераскисленную сталь 11 для производства автолиста из разливочного ковша 1 емкостью 350 т в вакуумкамеру 2 и создают в ней разрежение до необходимого по технологии остаточного давления в пределах 0,6-6,5 кПа в зависимости от раскисленности стали. Разрежение создают посредством вакуумпровода 7, соединенного с вакуумнасосом. Металл 11 подают из вакуумкамеры 2 в промежуточный ковш 4 емкостью 50 т одной струей через огнеупорный патрубок 3. Далее металл 11 из промежуточного ковша 4 подают через удлиненные огнеупорные стаканы 5 в кристаллизаторы 6 под уровень металла. Из двух кристаллизаторов 6 вытягивают непрерывнолитые слитки 14. Расход металла из промежуточного ковша 4 регулируют при помощи стопорных или шиберных механизмов (на чертеже не показаны). Расход металла из разливочного ковша 1 регулируют при помощи стопора 15.

Процесс поточного вакуумирования металла 11 начинают после подъема уровня 12 выше нижнего торца патрубка 3 и герметизации вакуумкамеры 2 жидким металлом, находящимся в промежуточном ковше.

В процессе поточного вакуумирования на поверхности 13 металла 11, находящегося на днище вакуумкамеры 2, образуется шлаковая пленка, состоящая из окислов металла и неметаллических включений, попадающих в вакуумкамеру из разливочного ковша 1 вместе с металлом 11. Эта пленка прeпятствует интенсификации процесса вакуумирования этого слоя металла.

Для устранения этого нежелательного явления в процессе поточного вакуумирования производят барботаж слоя металла 11, находящегося на днище вакуумкамеры 2, посредством подачи инертного газа аргона через днище вакуумкамеры.

Аргон подают через огнеупорные пористые пробки 9, установленные в днище вакуумкамеры. В днище вакуумкамеры может быть установлено несколько пробок, например 2-6. Газ подается по трубопроводам 8 под фланцы 10. В результате происходит перемешивание слоя металла 11, что приводит к разрешению шлаковой пленки и интенсификации процесса вакуумирования этого слоя металла.

По трубопроводу 16 подают инертный газ аргон в разливочное отверстие разливочного стакана, установленного в днище разливочного ковша 1. При этом происходит повышение дисперсности металла в струи и уменьшение размера его капель. В этих условиях увеличивается интенсивность процесса вакуумирования металла за счет увеличения числа капель.

В процессе поточного вакуумирования устанавливают расход инертного газа через днище вакуумкамеры в пределах 0,5-1,5 от расхода инертного газа через разливочное отверстие разливочного ковша.

В таблице приведены примеры осуществления способа поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке.

В первом примере вследствие недостаточного расхода аргона через днище вакуумкамеры снижается интенсивность вакуумирования слоя металла, находящегося на днище вакуумкамеры. Это приводит к снижению интенсивности всего процесса вакуумного обезуглероживания разливаемого металла.

В пятом примере вследствие большого расхода аргона через днище вакуумкамеры происходит перерасход газа без дальнейшего увеличения интенсивности всего процесса вакуумного обезуглероживания разливаемого металла.

В шестом примере, прототипе, вследствие отсутствия подачи аргона через днище вакуумкамеры и через разливочное отверстие разливочного ковша снижается интенсивность вакуумного обезуглероживания разливаемого металла, что приводит к уменьшению выхода годных непрерывнолитых слитков.

В примерах 2-4 вследствие подачи аргона в вакуумкамеру через ее днище и через разливочное отверстие в разливочном ковше, а также вследствие оптимального соотношения этих расходов аргона происходит вакуумное обезуглероживание разливаемого металла с интенсивностью, обеспечивающей необходимую раскисленность металла и необходимое содержание углерода в стали.

Применение предлагаемого способа позволяет повысить интенсивность поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке. При этом выход годных непрерывнолитых слитков повышается на 6-8% Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принят способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, применяемый на Новолипецком металлургическом комбинате.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОТОЧНОГО ВАКУУМИРОВАНИЯ МЕТАЛЛА ПРИ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКЕ, 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, отличающийся тем, что в процессе поточного вакуумирования одновременно подают инертный газ в вакуум-камеру через ее днище и через разливочное отверстие в разливочном ковше, при этом расход газа через днище вакуум-камеры устанавливают в пределах 0,5 1,5 расхода газа через разливочное отверстие разливочного ковша.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2