Способ получения полуфабриката для металлургического передела и разливочная машина для его осуществления

 

Использование: в области черной металлургии, в частности при производстве новых шихтовых материалов для сталеплавильного производства. Сущность изобретения: способ получения полуфабриката для металлургического передела включает заливку жидким металлом предварительно загруженных в мульду твердых наполнителей, имеющих плотность ниже плотности чугуна, последующее их охлаждение, через 1 - 60 секунд после окончания заливки чугуна на твердые наполнители в мульде дополнительно воздействуют усилием величиной 100 - 10000 Н/м₂. Разливочная машина для осуществления указанного выше способа содержит заливочное устройство 3, раму 4, конвейер 1 с установленными на нем мульдами 2, бункер 5 с питателем для подачи твердых наполнителей, форсунки 7, соединенные с трубопроводом 6 для подачи охлаждающей среды, и прижимным устройством, выполненным в виде кронштейнов с полым роликом 9 и утяжелителем 10, установленным на кронштейне 8 с возможностью перемещения вдоль его продольной оси. Кронштейн 8 одним концом шарнирно установлен в опорах 11 на раме 4, а другим посредством установленного на оси с возможностью вращения ролика опирается на мульду 2. Длина полого ролика равна 0,8 - 0,95 рабочей длины мульды. Внешний диаметр ролика равен 1,1 - 1,4 ширины мульды. Форсунки установлены вблизи ролика и ориентированы в направлении к его боковой поверхности. Способ получения полуфабриката и разливочная машина для его осуществления позволяют получить чушки с однородной гетерогенной системой: в чугунной матрице равномерно по объему расположен твердый окислитель (например, окатыши). 2 с.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для получения шихты для выплавки стали в различных сталеплавильных агрегатах (электропечь, конвертор, мартеновская печь).

Известен способ получения полуфабрикатов для металлургического передела в виде шихтовой заготовки, включающей предварительную загрузку в мульды разливочной машины железорудных окатышей и последующую заливку их жидким чугуном (авт. свид. N985063, кл. C 21C 5/52, 1981.

Недостатком способа является неравномерное распределение окатышей, особенно в мульдах, в которых получают чушки массой 18 и 23 кг.

Известен также способ, в котором окатыши через донные отверстия в питателях попадают в изложницы (мульды). При движении конвейеров питатели округленной частью разравнивают окатыши в изложницах. Заполненные окатышами изложницы перемещаются и заливаются чугуном. Охлаждение жидкого чугуна осуществляется за счет нагрева окатышей, восстановления окислов и нагрева рабочей поверхностью изложницы, контактирующей с чушкой (авт. свид. N1105273, кл. B22D 5/00, 1981 прототип). Данный способ не позволяет получать чушки чугуна с качественной поверхностью при наполнителях с различной плотностью, особенно в чушках массой свыше 12 18 кг.

Техническая задача получение однородной гетерогенной системы в отлитой чушке.

Технический результат достигается тем, что в способе получения полуфабриката для металлургического передела, включающем заливку жидким металлом предварительно загруженных в мульду твердых наполнителей, имеющих плотность ниже плотности чугуна, последующее охлаждение чушки, по изобретению через 1 60 секунд после окончания заливки чугуна на твердые наполнители в мульде на последний дополнительно воздействуют усилием величиной 100 10000 н/м₂.

Дополнительное усилие на материал в мульде необходимо для погружения (утопления) всплывающего (из-за разности плотностей материала и чугуна) материала в донную часть мульды, что обеспечивает равномерное распределение материала в объеме чушки. Величина усилия определяется глубиной погружения материала в мульде и массой "выдавленного" в результате этого чугуна, отнесенной к поверхности приложения усилия. Например, материал окатыши - требуется погрузить в глубь мульды на 5 см. Площадь приложения усилия - боковая поверхность сферической поверхности ролика, контактирующая с гетерогенной системой (окатыши, чугун) чушки, будет равна 20·60 1200 см₂, где 20 см длина дуги ролика, входящая в контакт с материалом в мульде; 60 см длина ролика. Плотность чугуна 7 г/см³. Объем чугуна, выдавленного усилием, будет равен 1200·5 6000 см³ (расчет принят ориентировочный), а его масса 6000 см³·7 г/см₃ 42 кг 420 Н. Удельное давление будет равно 420:1200 0,35 Н/см² или 3500 Н/см². Фактическое давление должно быть выше на усилие, направленное на деформацию образующейся корочки металла.

В случаях при работе с чугуном с повышенной вязкостью (чугун с температурой, близкой к затвердеванию) усилие для утопления (погружения) материала в мульде потребуется значительно больше приведенного в расчете - 10000 Н/м².

Если величина усилия на материал в мульде меньше 100 Н/м², то эффект погружения твердого окислителя окатышей будет незначительный и окатыши не будут распределены равномерно по объему чушки (в донной части мульды окатышей практически не будет). При величине усилия на материал больше 1000 Н/м² усложняется механизм погружения окатышей, увеличиваются габариты его узлов, будут создаваться неблагоприятные влияния на разливочную машину в целом, что усложняет ее эксплуатацию.

Время с момента заливки материала чугуном и началом приложения усилия для погружения (утопления) материала в мульде зависит, в основном, от температуры заливаемого в мульды чугуна. Если температура чугуна находится в зонах, близких к затвердеванию (1230 1260^oC), то для утопления материала в мульде усилие необходимо приложить практически немедленно после окончания заливки, т.е. через 1 секунду. После того, как чугун в мульде застынет, погрузить материал в него практически невозможно.

Если же чугун разливается физически горячим, то время приложения усилия для утопления (погружения) материала в глубь мульды может быть равным одной минуте после окончания заливки чугуна. Для изменения времени приложения усилия на материал с целью его погружения (утопления) в мульде прижимное устройство (ролик с кронштейном и грузом) при необходимости может быть перемещен, приближаясь или удаляясь от места заливки чугуна в мульды. Приложение усилия на поверхность материала в мульде после 1 минуты с момента окончания заполнения мульды практически нецелесообразно, так как в данной ситуации произойдет затвердевание чугуна в верхней части чушки.

Известна разливочная машина, содержащая заливочное устройство, изложницы и бункер с питателем для подачи наполнителя, причем питатель представляет собой систему трубопроводов, по которым посредством газа сыпучие материалы подаются в струю металла (патент Бельгии N752378, кл. B22D, опубл. 1969). Однако такое выполнение питателя усложняет конструкцию машины и не обеспечивает равномерное распределение сыпучих наполнителей по продольному сечению изложниц (чушек).

Известна разливочная машина для отливки чушек, содержащая заливочное устройство, изложницы, бункер с питателем для подачи наполнителя, при этом питатель выполнен в виде желоба с отверстием в донной части, один конец которого шарнирно соединен с бункером, а другой взаимодействует с изложницами (авт. свид. N1105273 прототип). Конструкция указанной выше разливочной машины не позволяет получить однородную гетерогенную систему чушку с равномерно распределенным наполнителем по всему объему чушки. Имеет место также в чушке разновидность характера металлической основы.

Техническая задача получение однородной гетерогенной системы в объеме чушки и однородной структуры чугунной матрицы.

Технический результат достигается тем, что разливочная машина для получения полуфабриката металлургического передела, содержащая заливочное устройство, раму, конвейер с установленными на нем мульдами, бункер с питателем для подачи твердых наполнителей, снабжена форсунками, соединенными с трубопроводом для подачи охлаждающей среды, и прижимным устройством, выполненным в виде кронштейна с полым роликом и утяжелителем, установленным на кронштейне с возможностью перемещения вдоль его продольной оси, при этом кронштейн одним концом шарнирно установлен в опорах на раме, а другим посредством установленного на оси с возможностью вращения ролика опирается на мульду, при этом длина полого ролика равна 0,80 0,95 рабочей длины мульды, а внешний диаметр ролика равен 1,2 1,3 ширины мульды, причем форсунки установлены вблизи ролика и ориентированы в направлении к его боковой поверхности.

На чертеже показана разливочная машина для получения полуфабриката металлургического передела.

Разливочная машина состоит из цепных конвейеров 1 с укрепленными на них мульдами 2, заливочного устройства 3, рамы 4, бункера 5 с питателем для подачи твердых наполнителей 5, трубопровода 6 для подачи охлаждающей среды, соединенного с форсунками 7, кронштейна 8 с полым роликом 9 и утяжелителем 10, установленным на кронштейне 8 с возможностью перемещения вдоль его продольной оси. При этом кронштейн одним концом шарнирно установлен в опорах 11 на раме 4, а другим посредством установленного на оси с возможностью вращения ролика опирается на мульду.

Разливочная машина работает следующим образом. На разливочную машину подается ковш с жидким чугуном, а в бункер с питателем загружаются окатыши. Открываются затворы питателей и окатыши попадают в изложницы. Скорость движения прямо пропорционально зависит от расхода окатышей. Заполненные окатышами мульды перемещаются и заливаются чугуном. Через 1 60 сек после заливки чугуна на материал в мульде дополнительно воздействуют усилием величиной 100 10000 Н/м².

Время с момента окончания заливки чугуна в донную мульду и приложения усилия на материал с целью его погружения в глубь этой мульды оговорено выше, так же как и величина прилагаемого усилия для этого в зависимости от условий разливки.

Предложенный способ на опытных разливках осуществлялся следующим образом. После полной заливки чугуна в мульду на формирующуюся чушку дополнительно воздействовали усилием разной величины 3500 Н/м². Это осуществлялось непосредственно полым роликом, установленным на оси кронштейна с расположенным на нем утяжелителем массой 50 100 кг. Длина ролика равна 0,80 0,95 рабочей длины мульды, а внешний диаметр ролика равен 1,1 1,4 ширины мульды.

Соотношение размеров ролика и мульды имеет существенное значение для решения поставленной задачи получения однородной гетерогенной системы, т.е. равномерного распределения окислителей в чугунной матрице.

Если длина ролика меньше 0,80 рабочей длины мульды, то не будет достигнуто равномерное распределение окислителя окатышей в чугуне чушки.

Если длина ролика больше 0,95 рабочей длины мульды, то ролик будет давить на стенки мульды и не будет достигнут процесс погружения материала в жидкий чугун.

Отношение внешнего диаметра ролика к ширине мульды определено экспериментальным путем при разливке металла в мульды различной емкости. К тому же, если внешний диаметр ролика меньше 1,1 ширины мульды, возможно выдавливание материала и чугуна из мульды. Если же внешний диаметр ролика больше 1,4 ширины ролика, то это приведет к тому, что ролик начнет давить на стенки мульды и в нижней части чушки не будет однородной гетерогенной системы.

На опытно-промышленной разливочной машине были проведены испытания предлагаемого способа получения полуфабриката и разливочной машины для его осуществления с применением различных величин усилия на поверхность материала в мульде и времени приложения усилия, а также при различных соотношениях длины ролика к рабочей длине мульды и внешнего диаметра ролика к ширине мульды.

Результаты проведенных экспериментов приведены в таблице 1.

Анализ проведенных испытаний показал, что заявляемый способ и разливочная машина для его осуществления позволяют получить чушки полуфабриката для металлургического передела однородного гетерогенного состава с равномерным распределением окатышей в объеме чушки (4 балла по разработанной пятибалльной системе оценки).

Формула изобретения

1. Способ получения полуфабриката для металлургического передела, включающий заливку жидким металлом предварительно загруженных в мульду твердых наполнителей, имеющих плотность ниже плотности чугуна, последующее их охлаждение, отличающийся тем, что через 1 60 с после окончания заливки чугуна на твердые наполнители в мульде дополнительно воздействуют усилием величиной 100 10000 Н/м².

2. Разливочная машина для получения полуфабриката для металлургического передела, содержащая заливочное устройство, раму, конвейер с установленными на нем мульдами, бункер с питателем для подачи твердых наполнителей, отличающаяся тем, что она снабжена форсунками, соединенными с трубопроводом для подачи охлаждающей среды, и прижимным устройством, выполненным в виде кронштейна с полым роликом и утяжелителем, установленным на кронштейне с возможностью перемещения вдоль его продольной оси, при этом кронштейн одним концом шарнирно установлен в опорах на раме, а другим посредством установленного на оси с возможностью вращения ролика опирается на мульду, при этом длина полого ролика равна 0,80 0,95 рабочей длины мульды, а внешний диаметр ролика равен 1,1 1,4 ширины мульды, причем форсунки установлены вблизи ролика и ориентированы в направлении к его боковой поверхности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2