Способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке

 

Сущность изобретения: способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке включает подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуум-камеру, создание разрежения в ней до необходимого по технологии остаточного давления, подачу металла из вакуум-камеры в промежуточный ковш и далее в кристаллизатор, а также вытягивание из него слитка с переменной скоростью. Для повышения производительности и стабильности процесса непрерывной разливки уменьшение остаточного давления в вакуум-камере производят в три этапа, при этом сначала необходимое остаточное давление создают в отключенном от вакуум-камеры вакуум-проводе, затем после подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижнего торца патрубка и герметизации вакуум-камеры жидким металлом понижают остаточное давление и вакуум-камере от атмосферного до 20 - 28кПа со скоростью 2 - 6кПа/с и далее до достижения необходимого по технологии остаточного давления - со скоростью 0,4 - 0,8кПа/с, а повышение давления в вакуум-камере до атмосферного производят в один этап со скоростью 2 - 6кПа/с. 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 вакуум-камеру, из нее в промежуточный ковш и далее в кристаллизатор, вытягивание слитка из кристаллизатора с переменной скоростью. При этом разряжение в вакуум-камере создают при помощи пароэжекторного насоса с интенсивностью в пределах 80-100 кг/ч. Разряжение в вакуум-камере создают в пределах 0,3-1 мм рт.ст.

Недостатком известного способа является низкая стабильность и недостаточная точность регулирования процесса вакуумирования жидкого металла в начальный и конечный периоды создания разряжения в вакуум-камере. Это объясняется тем, что не регулируется скорость уменьшения остаточного давления в вакуум-камере при начале процесса разливки, а также увеличения остаточного давления в вакуум-камере в конце разливки очередного разливочного ковша. В этих условиях происходит прорыв металла из промежуточного ковша через подающий патрубок в вакуум-камеру и далее в узел задвижек вакуум-провода. При окончании процесса разливки увеличение остаточного давления с указанной интенсивностью приводит к переполнению жидким металлом промежуточного ковша.

Это приводит к прекращению процесса разливки и вакуумирования металла в начале разливки, а в конце разливки к аварийным ситуациям.

Сказанное приводит к снижению производительности процесса непрерывной разливки металла и уменьшению выхода годного вакуумированного металла.

Технический эффект при использовании изобретения повышение производительности и стабильности процесса непрерывной разливки при поточном вакуумировании металла.

Указанный технический эффект достигают тем, что подают жидкий металл из разливочного ковша в вакуум-камеру, создают разрежение в ней до необходимого по технологии остаточного давления, из вакуум-камеры металл подают в промежуточный ковш и далее в кристаллизатор, из которого вытягивают слиток с переменной скоростью.

Уменьшение остаточного давления в вакуум-камере производят в три этапа, при этом сначала необходимое остаточное давление создают в отключенном от вакуум-камеры вакуум-провода, затем после подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижнего торца патрубка и герметизации вакуум-камеры жидким металлом понижают остаточное давление в вакуум-камере от атмосферного до 20-28 кПа со скоростью 2-6 кПа/с и далее до достижения необходимого по технологии остаточного давления со скоростью 0,4-0,8 кПа/с, а повышение давления в вакуум-камере до атмосферного производят в один этап со скоростью 2-6 кПа/с.

Повышение производительности и стабильности процесса непрерывной разливки при поточном вакуумировании металла будет происходить вследствие регулирования процесса создания разрежения в вакуум-камере в несколько этапов с определенной скоростью в начале поточного вакуумирования и после него. В этих условиях устраняются случаи "прорыва" металла из промежуточного ковша в вакуум-камеру и в вакуум-провод, а также выход патрубка из-под уровня металла в промежуточном ковше и его переполнение металлом.

Предварительное создание разрежения в отключенном вакуум-проводе объясняется необходимостью быстрой эвакуации воздуха из вакуум-камеры в начале подачи в нее жидкого металла из разливочного ковша.

Диапазон значений промежуточного остаточного давления в вакуум-камере в пределах 20-28 кПа объясняется величиной высоты столба металла в патрубке, подводящем его из вакуум-камеры в промежуточный ковш. В этих условиях величину высоты столба металла составляет длина патрубка. При больших значениях возможен выход патрубка из-под уровня металла в промежуточном ковше, что исключит герметизацию вакуум-камеры. Меньшие значения устанавливать не имеет смысла, так как в этих условиях жидкий металл будет проникать в рабочую полость вакуум-камеры в самом начале создания разрежения.

Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от весового расхода металла из разливочного ковша.

Диапазон значений скорости понижения остаточного давления в вакуум-камере в пределах 2-6 кПа/с объясняется закономерностями вакуумирования первых порций металла, поступающих из разливочного ковша. При меньших значениях будет увеличиваться время снижения остаточного давления до необходимого значения, что приводит к увеличению количества невакуумированного металла. При больших значениях будет происходить выброс металла из промежуточного ковша в вакуум-камеру и далее в вакуум-провод, что приведет к прекращению процесса вакуумирования.

Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от весового расхода металла из разливочного ковша.

Диапазон значений скорости понижения остаточного давления в вакуум-камере в пределах 0,4-0,8 кПа/с объясняется закономерностями вакуумирования первых и последних порций металла.

При меньших значениях увеличивается время изменения величины остаточного давления, что увеличивает объем невакуумированного металла. При больших значениях возможен "выброс" жидкого металла в вакуум-провод, что приводит к прекращению процессов разливки и вакуумирования, а также к выходу из строя вакуумного оборудования.

Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от весового расхода металла из разливочного ковша.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков предлагаемого способа с признаками известных технических решений. На основе 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 установки поточного вакуумирования при непрерывной разливке.

Установка для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке состоит из разливочного ковша 1, вакуум-камеры 2, патрубка 3, промежуточного ковша 4, разливочного стакана 5, кристаллизатора 6, вакуум-провода 7, вентиля 8, вакуумного насоса 9. Позицией 10 обозначен жидкий металл, 11 уровень металла в промежуточном ковше, 12 непрерывнолитой слиток. Цифрами указаны значения остаточного давления на различных уровнях, 100 кПа атмосферное давление.

Способ поточного вакуумирования осуществляют следующим образом.

П р и м е р. В процессе непрерывной разливки сталь 10 марки 3 сп подают из сталеразливочного ковша 1 в вакуум-камеру 2, где производят вакуумирование стали. Из вакуум-камеры 2 сталь 10 подают по патрубку 3 в промежуточный ковш 4 под уровень металла 11. Из промежуточного ковша 4 сталь 10 через разливочный стакан 5 подают в кристаллизатор 6, из которого вытягивают слиток 12. Из промежуточного ковша 4 сталь 10 подают в два кристаллизатора 6.

Разрежение в вакуум-камере 2 создают посредством откачивания воздуха при помощи вакуумного насоса 9 через вакуум-провод 7, который оборудован вентилями 8, а также приборами измерения давления.

Уменьшение остаточного давления в вакуум-камере 2 производят в три этапа, при этом сначала необходимое остаточное давление создают в отключенном от вакуум-камеры 2 вакуум-проводе 7 при закрытом вентиле 8. Затем после подъема уровня 11 металла 10 в промежуточном ковше 4 выше нижнего торца патрубка 3 и герметизации вакуум-камеры 2 жидким металлом 10 понижают остаточное давление в вакуум-камере от атмосферного до 20-28 кПа со скоростью 2-6 кПа/с. При этом открывают вентиль 8 на вакуум-проводе 7 с необходимой скоростью.

Далее до достижения необходимого по технологии остаточного давления его понижают со скоростью 0,4-0,8 кПа/с посредством дальнейшего открытия вентиля 8.

После окончания вакуумирования очередного сталеразливочного ковша в вакуум-проводе 7 и, следовательно, в вакуум-камере 2 повышают давление посредством их соединения с атмосферой со скоростью 2-6 кПа/с в один этап.

Необходимое по технологии конечное остаточное давление устанавливают в пределах 0,06-2,5 кПа в зависимости от степени раскисленности разливаемого металла. При полностью раскисленной стали это остаточное давление составляет 0,06 кПа, при нераскисленной стали 2,5 кПа.

В таблице приведены примеры осуществления способа поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке с различными технологическими параметрами.

В первом примере металл будет проникать в вакуум-камеру и далее в вакуум-провод вследствие малого значения промежуточного остаточного давления.

В пятом примере патрубок будет выходить из-под уровня металла в промежуточном ковше вследствие большого значения промежуточного остаточного давления из-за понижения уровня металла в нем, что вызовет прекращение процесса вакуумирования. В этих условиях вследствие большой скорости уменьшения давления будет происходить выброс металла, находящегося в патрубке, в вакуум-камеру и далее в вакуум-провод. Кроме того, в конце разливки будет происходить переполнение промежуточного ковша вследствие быстрого увеличения давления в вакуум-камере.

В шестом примере (прототипе) вследствие дискретного быстрого изменения скорости понижения давления будет с одной стороны происходить выброс металла, находящегося в патрубке, в вакуум-камеру и далее в вакуум-провод, а с другой стороны торец патрубка будет выходить из-под уровня металла в промежуточном ковше. В обоих случаях будет прекращаться процесс вакуумирования.

В примерах 2-4 процесс создания необходимого по технологии остаточного давления в вакуум-камере будет регулируемым в оптимальных пределах. В этих условиях устраняются "прорывы" металла из промежуточного ковша в вакуум-камеру и далее в вакуум-провод, а также выход патрубка из-под уровня металла в промежуточном ковше. Вследствие этого повышается стабильность и производительность процесса вакуумирования, устраняются случаи его прекращения, увеличивается выход годного вакуумированного металла.

Применение предлагаемого способа позволяет увеличить выход годного вакуумированного металла на 3,2% 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 разряжения в ней до необходимого по технологии остаточного давления, подачу металла из вакуум-камеры в промежуточный ковш и далее в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, отличающийся тем, что уменьшение остаточного давления в вакуум-камере производят в три этапа, при этом сначала необходимое остаточное давление создают в отключенном от вакуум-камеры вакуум-проводе, затем после подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижнего торца патрубка и герметизации вакуум-камеры жидким металлом понижают остаточное давление в вакуум-камере от атмосферного до 20 - 28 кПа со скоростью 2 - 6 кПа/с и далее до достижения необходимого остаточного давления - со скоростью 0,4 - 0,8 кПа/с, а повышение давления в вакуум-камере до атмосферного производят в один этап со скоростью 2 - 6 кПа/с.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3