Устройство для поточного вакуумирования стали при непрерывной разливке

 

Устройство для поточного вакуумирования стали при непрерывной разливке содержит сталеразливочный ковш, состыкованный с вакуумной камерой, снабженной вакуумпроводом и сливным патрубком, входящим в промежуточный ковш. Ковш выполнен с разливочными стаканами, входящими в кристаллизаторы и разделен двумя поперечными перегородками на три сообщающиеся между собой зоны. Каждая зона промежуточного ковша снабжена сливным желобом, при этом сливные желоба в крайних зонах расположены на одном уровне, а уровень сливного желоба в средней зоне расположен ниже уровня сливных желобов в крайних зонах на величину, равную 0,01-0,08 высоты рабочей полости промежуточного ковша. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к непрерывной разливке металлов.

Известен способ поточного вакуумирования стали при непрерывной разливке и устройство для его осуществления, которое включает сталеразливочный ковш, состыкованный с вакуумной камерой со сливным патрубком в ее днище, заглубленным в полость промежуточного ковша, и вакуумпровод. Промежуточный ковш разделен двумя поперечными перегородками на три зоны, сообщающиеся между собой через щели, расположенные под нижним торцем перегородок и днищем промежуточного ковша. Устройство снабжено трайбаппаратом для подачи алюминиевой проволоки в среднюю зону промежуточного ковша. В днище промежуточного ковша установлены разливочные стаканы, входящие в кристаллизаторы. Поперечные перегородки выполнены на всю высоту промежуточного ковша, а сливной патрубок входит в среднюю зону промежуточного ковша (патент РФ N 2031755, кл. B 22 D 11/10, бюлл. изобр. N 9, 1995).

Недостатком известного устройства является неудовлетворительное качество непрерывнолитых слитков. Это объясняется тем, что не происходит удаление и обновление шлака из зон промежуточного ковша. В этих условиях не производится регулирование толщины слоя шлака в зонах промежуточного ковша, что приводит к невозможности регулирования интенсивности ассимиляции всплывающих неметаллических включений, имеющихся в металле и образующихся в процессе его раскисления и легирования алюминием. В результате изменяется качество макроструктуры по длине непрерывнолитых слитков по количеству в них неметаллических включений, что приводит к необходимости отбраковки отлитых слитков.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении качества непрерывнолитых слитков.

Указанный технический эффект достигается тем, что устройство для поточного вакуумирования стали при непрерывной разливке включает сталеразливочный ковш, состыкованный с вакуумной камерой, снабженной вакуумпроводом и сливным патрубком, входящим в промежуточный ковш, который снабжен разливочными стаканами, входящими в кристаллизаторы, и разделен двумя поперечными перегородками на три сообщающиеся между собой зоны, а также трайбаппараты.

Каждая зона промежуточного ковша снабжена сливным желобом, при этом сливные желоба в крайних зонах расположены на одном уровне, а уровень сливного желоба в средней зоне расположен ниже уровня сливных желобов в крайних зонах на величину, равную 0,01-0,08 высоты рабочей полости промежуточного ковша.

Улучшение качества непрерывнолитых слитков будет происходить вследствие обеспечения необходимой толщины слоя шлака в крайних и средней зонах промежуточного ковша, в которой производят раскисление стали и ее легирование алюминием. При этом обеспечивается необходимая интенсивность всплывания образующихся в средней и крайних зонах промежуточного ковша неметаллических включений и их удаление с мениска стали, а также обновление отработанного шлака. В этих условиях будет обеспечиваться постоянство распределения оставшихся в стали в минимальных количествах неметаллических включений по длине непрерывнолитых слитков.

Диапазон значений разницы в положении уровней сливных желобов в крайних и средней зонах в пределах 0,01-0,08 высоты рабочей полости промежуточного ковша объясняется физико-химическими закономерностями ассимиляции всплывающих неметаллических включений слоем шлака в средней и крайних зонах промежуточного ковша. При меньших значениях толщина слоя шлака в средней зоне будет недостаточной для ассимиляции и удаления неметаллических включений, образующихся при раскислении и легировании в этой зоне стали алюминием. При этом также будет удаляться шлак из крайних зон промежуточного ковша, необходимый для соответствующей ассимиляции неметаллических включений, находящихся в стали в этих зонах. При больших значениях будет происходить обратное возвращение неметаллических включений из слоя шлака в средней зоне в металл из-за его перемешивания под действием струи металла, вытекающего из сливного патрубка вакуумкамеры.

Указанный диапазон устанавливается в прямой зависимости от высоты рабочей полости промежуточного ковша.

Выполнение в каждой зоне промежуточного ковша сливных желобов на разных уровнях объясняется различной интенсивностью образования и всплывания неметаллических включений. В средней зоне производится раскисление и легирование разливаемой стали алюминием, что вызывает интенсивное образование неметаллических включений в виде оксидов алюминия, подлежащих активной ассимиляции шлаком и удалению из промежуточного ковша. В крайних зонах всплывают и подлежат удалению оставшиеся в стали неметаллические включения по мере поступления стали из средней зоны через соответствующие щели в перегородках.

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

На фиг. 1 показан продольный разрез устройства; на фиг. 2 то же, разрез А-А.

Устройство для поточного вакуумирования стали при непрерывной разливке состоит из разливочного ковша 1, вакуумкамеры 2, уплотнений 3, вакуумпровода 4, сливного патрубка 5, промежуточного ковша 6 со сливными желобами 7, 8 и 9, трайбаппаратов 10, перегородок 11 со щелями 12, разливочных стаканов 13, кристаллизаторов 14, шлаковни 15. Позицией 16 обозначена жидкая сталь, 17 и 18 слои шлаков, H высота рабочей плоскости промежуточного ковша, H - разница в положении уровней сливных желобов 7, 8 и 9.

Устройство для поточного вакуумирования стали при непрерывной разливке работает следующим образом.

Пример. В процессе поточного вакуумирования нераскисленная сталь марки ст3 16 из разливочного ковша 1 подается в вакуумную камеру 2 и в ней создается остаточное давление в пределах 0,2-0,8 кПа при помощи вакуумпровода 4, соединенного с вакуумнасосом. Герметизация стыка сталеразливочного ковша 1 и вакуумкамеры 2 обеспечивается за счет уплотнения 3. Сталь 16 обрабатывается в вакуумкамере 2, подается далее в промежуточный ковш 6 из вакуумкамеры через сливной патрубок 5, установленный в ее днище и далее в кристаллизаторы 14 через удлиненные разливочные стаканы 13 под уровень металла, из которых вытягиваются слитки 19.

Металл 16 из вакуумкамеры 2 подается в среднюю зону в промежуточном ковше 6, разделенном поперечными перегородками 11 на три зоны: две крайние и одну среднюю. Разливочные стаканы 13 установлены в крайних зонах. Поперечные перегородки 11 ограничивают объем металла в средней зоне, где происходит интенсивное перемешивание металла под действием подводимой струи металла из сливного патрубка 5, а также производится раскисление и легирование стали алюминием посредством ввода алюминиевой проволоки 20 при помощи трайбаппаратов 10. Перегородки 11 выполнены на всю высоту рабочей полости промежуточного ковша 6. Через щели 12, выполненные между днищем промежуточного ковша и нижним торцем перегородок 11, металл 16 перетекает из средней зоны промежуточного ковша 6 в крайние зоны.

На мениск металла 16 в промежуточном ковше 6 подается шлаковая смесь 17 с содержанием углерода в пределах 0,1-0,5% Каждая зона промежуточного ковша 6 снабжена сливным желобом 7, 8 и 9. Сливные желоба 7 и 8 в крайних зонах расположены на одном уровне, а уровень сливного желоба 9 в средней зоне расположен ниже уровня сливных желобов 7 и 8 крайних зон на величину H, равную 0,01-0,08 высоты H рабочей полости промежуточного ковша 6.

При таком расположении сливных желобов 7, 8 и 9 обеспечивается необходимая интенсивность обновления шлака 17 в средней зоне промежуточного ковша. При этом расход шлаковой смеси 17 в средней зоне устанавливается в 1,2-2,5 раза больше его расхода в крайних зонах. Слив шлака 17 из желоба 9 в шлаковню 15 производится постоянно в процессе всего периода разливки металла. Из желобов 7 и 8 слив шлака 17 в шлаковни 15 производится по мере повышения его уровня выше сливных поверхностей желобов.

В таблице приведены примеры работы устройства с различными технологическими параметрами.

В первом примере, вследствие малого значения H, толщина слоя шлака в средней зоне незначительна, что приводит к снижению интенсивности ассимиляции неметаллических включений шлаковой смесью и ее обновления.

В пятом примере, вследствие большого значения H, происходит обратное возвращение неметаллических включений из слоя шлака под действием струи металла, вытекающей из сливного патрубка вакуумкамеры.

В шестом примере, прототипе, вследствие отсутствия сливных желобов, не происходит удаление и обновление шлака из зон промежуточного ковша.

В оптимальных примерах 2-4, вследствие расположения сливных желобов на разных уровнях, с необходимой разницей по высоте обеспечивается необходимая интенсивность ассимиляции неметаллических включений слоем шлака и его обновление во всех зонах промежуточного ковша.

Применение устройства позволяет повысить выход годных непрерывнолитых слитков по качеству их макроструктуры, по количеству неметаллических включений на 6-8%

Формула изобретения

Устройство для поточного вакуумирования стали при непрерывной разливке, содержащее сталеразливочный ковш, состыкованный с вакуумной камерой, имеющей вакуумпровод и сливной патрубок, входящий в промежуточный ковш, и трайбаппараты для подачи алюминиевой проволоки, при этом промежуточный ковш выполнен с разливочными стаканами, заглубленными в кристаллизаторы, и разделен двумя поперечными перегородками на сообщенные между собой зоны, отличающееся тем, что каждая зона промежуточного ковша имеет сливной желоб, при этом сливные желоба в крайних зонах расположены на одном уровне, а уровень сливного желоба в средней зоне ниже уровня сливных желобов в крайних зонах на 0,01 - 0,08 высоты рабочей полости промежуточного ковша.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3