Способ непрерывной разливки стали

Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывному литью заготовок, и может быть использовано в машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Способ включает подачу металла из промежуточного ковша через погружной стакан в кристаллизатор, совершающий качание «вверх-вниз», и газоимпульсное перемешивание жидкой фазы заготовки в кристаллизаторе путем циклического выталкивания порций металла из погружного стакана инертным газом. Циклическое выталкивание порции металла из погружного стакана осуществляют на фазе качания кристаллизатора «вниз» при давлении газа не менее ферростатического напора столба h выталкиваемого из кристаллизатора металла на глубине 0,4÷0,5 его высоты и сброс газа - на фазе качания «вверх». Изобретение позволяет осуществлять газоимпульсное перемешивание металла при непрерывной разливке стали, что существенно интенсифицирует тепло-массообменные процессы в кристаллизаторе и позволяет повысить производительность МНЛЗ до 10%, при этом повышается качество литых заготовок за счет повышения плотности и дисперсности их кристаллических структур, снижения осевой пористости и ликвации. 1 ил.

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывному литью заготовок, и может быть использовано для повышения производительности машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) и получения литых заготовок повышенного качества.

Известен способ непрерывной разливки стали с перемешиванием затвердевающего металла в кристаллизаторе МНЛЗ путем его периодического вакуумного всасывания и выталкивания через дополнительную огнеупорную трубу при помощи инертного газа (В.Н. Баранова, Р.Я. Якобше, В.Л. Найдек и др. Влияние газоимпульсного перемешивания жидкого металла на качество слитков и непрерывнолитых заготовок // Процессы литья. - 2010. - №6. - С. 20-26).

Известен также способ непрерывной разливки стали с перемешиванием жидкого металла в кристаллизаторе МНЛЗ путем его периодического выталкивания из сталеразливочного стакана, подавая в него инертный газ через штуцера, которые вмонтированы в верхней части стакана (патент РФ №2011470 от 03.04.1991 г., МПК B22D 11/00, опубл. 30.04.1994 г.).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ непрерывной разливки стали с газоимпульсным перемешиванием стали в кристаллизаторе МНЛЗ путем циклического его выталкивания из полости сталеразливочного стакана, подавая в него инертный газ через штуцера, которые вмонтированы в тело специального фланца, установленного между промежуточным ковшом и стаканом (патент UA №83140 от 18.03.2013 г., МПК B22D 11/00, B22D 11/14, опубл. 27.08.2013 г.).

Недостатком всех известных способов непрерывной разливки стали является отсутствие синхронности частоты выталкивания металла из стакана с частотой качания кристаллизатора МНЛЗ, из-за чего происходит существенные колебания уровня металла в нем, что чревато разрушением шлакового покрытия на поверхности расплава. Разрушение покрытия на поверхности расплава может вызвать затягивание шлаков в тело затвердевающего металла и ухудшить качество заготовок. В связи с этим, для всех известных способов ограничены пределы регулирования параметров газоимпульсного перемешивания (объем выталкиваемого металла), что, в свою очередь, снижает интенсивность тепло- массообменных процессов в кристаллизаторе.

Техническим результатом является устранение указанных недостатков и улучшение качества литых заготовок путем повышения плотности и дисперсности их кристаллических структур, снижения осевой пористости и ликвации, а также повышение производительности МНЛЗ.

Технический результат достигается тем, что циклическое выталкивание порции металла из стакана осуществляется при давлении газа не менее ферростатического напора столба h выталкиваемого из кристаллизатора металла на глубине 0,4÷0,5 его высоты на фазе движения вниз и, наоборот, на фазе движения кристаллизатора вверх - сброс газа. При этом, объем выталкиваемой порции металла высотой h равен объему металла между наружной поверхностью стакана и стенкой кристаллизатора высотой h₁, равной амплитуде качания кристаллизатора.

Сущность заявляемого способа поясняется чертежом (фиг. 1), где показана схема непрерывной разливки стали с газоимпульсным перемешиванием металла в кристаллизаторе МНЛЗ. На чертеже изображен промежуточный ковш 1, дополнительно оснащенный плитой 2 с каналом для подвода газа и гнездом для установки сталеразливочного стакана 3. Стакан 3, закрепленный в гнезде плиты 2 при помощи фланца 4, опущен в кристаллизатор 5. Подачу инертного газа в сталеразливочный стакан осуществляется при помощи устройства, состоящего из вентиля 6, редукционного клапана 7, ресивера 8 с манометром 9 и трехходового механического клапана 10 с переключателем 11.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Аргон из сети газопровода через вентиль 6 подается в ресивер 8 и при достижении в нем заданного давления закрывается редукционным клапаном подачи 7. Ресивер 8 через трехходовой клапан 10 соединен с полостью погружного стакана 3. При совершении кристаллизатором 5 движения вниз прикрепленный к нему переключатель 11 переводит клапан 10 в режим впуска аргона в полость стакана 3. В результате этого в полости погружного стакана 3 давление повышается до значения, необходимого для снижения уровня металла в нем на глубину h, чтобы исключить попадание аргона в расплав. При подъеме кристаллизатора в верхнее положение переключатель 11 переводит клапан 10 в режим стравливания избыточного аргона из полости погружного стакана в атмосферу. В дальнейшем происходит заполнение полости погружного стакана поступающим из промежуточного ковша металлом. И таким образом цикл повторяется с частотой, равной частоте качания кристаллизатора.

Предложенный способ газоимпульсного перемешивания металла при непрерывной разливке стали существенно интенсифицирует тепло-массообменные процессы в кристаллизаторе и как результат этого позволяет повысить производительность МНЛЗ до 10%. При этом достигается улучшение качества литых заготовок за счет повышения плотности и дисперсности их кристаллических структур, снижения осевой пористости и ликвации.

Способ непрерывной разливки стали с газоимпульсным перемешиванием металла в кристаллизаторе, включающий подачу металла из промежуточного ковша через погружной стакан в кристаллизатор, совершающий качание «вверх-вниз», и газоимпульсное перемешивание жидкой фазы заготовки в кристаллизаторе путем циклического выталкивания порций металла из погружного стакана инертным газом, отличающийся тем, что циклическое выталкивание порции металла из погружного стакана осуществляют на фазе качания кристаллизатора «вниз» при давлении газа не менее ферростатического напора столба h выталкиваемого из кристаллизатора металла на глубине 0,4÷0,5 его высоты и сброс газа - на фазе качания «вверх», при этом объем выталкиваемой порции металла высотой h равен объему металла между наружной поверхностью стакана и стенкой кристаллизатора высотой h₁, равной амплитуде качания кристаллизатора.