способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, включающий подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуум-камеру, создание в ней остаточного давления, обработку металла в вакуум-камере, подачу металла из нее в промежуточный ковш под уровень через сливной патрубок и далее в кристаллизаторы, отличающийся тем, что в процессе разливки периодически осуществляют подъем уровня металла в вакуум-камере посредством уменьшения скорости истечения струи металла через сливной патрубок в пределах 10 60% от рабочего значения в прямой пропорциональной зависимости от массового расхода металла из разливочного ковша.

2. Устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, содержащее вакуум-камеру со сливным патрубком, установленным в ее днище и входящим в промежуточный ковш, отличающееся тем, что сливной патрубок выполнен с электромагнитным тормозом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов.

Известен способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке и устройство для его осуществления, включающие подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуум-камеру, создание в ней разрежения до необходимого по технологии остаточного давления, подачу металла из вакуум-камеры через отдельный патрубок непосредственно в кристаллизатор под уровень металла. В этих условиях вакуум-камера служит герметически закрытым промежуточным ковшом, соединенным с вакуум-проводом. Уровень металла в вакуум-камере поддерживают постоянным [2]

Недостатками известного способа являются недостаточные производительность и стабильность процесса непрерывной разливки металлов. Это объясняется тем, что в случае нарушения герметичности вакуум-камеры происходит переполнение кристаллизатора. В этих условиях прекращается процесс непрерывной разливки. Кроме того, при известном способе невозможна регулировка расхода металла в кристаллизаторы в зависимости от изменяющихся технологических параметров процесса разливки.

Наиболее близкими по технической сущности к изобретению являются способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке и устройство для его осуществления, включающие подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуум-камеру, 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 нижних торцев патрубков и герметизации вакуум-камеры жидким металлом начинают производить уменьшение остаточного давления в камере. Уровень металла в вакуум-камере поддерживают постоянным [2]

Недостатками известного способа и устройства являются недостаточные производительность и стабильность процесса поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке. Это объясняется тем, что в процессе поточного вакуумирования капли жидкого металла из его струи налипают и навариваются на футерованные боковые стенки рабочей полости вакуум-камеры, образуя наплывы. В процессе разливки разливочного ковша с течением времени уменьшается объем внутренней рабочей полости вакуум-камеры, что приводит к снижению эффективности и производительности процесса поточного вакуумирования металла.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении производительности и эффективности процесса поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке.

Указанный технический эффект достигают тем, что металл подают из разливочного ковша в вакуум-камеру, снабженную вакуум-проводом, создают в ней необходимое по технологии остаточное давление, обрабатывают металл в вакуум-камере, подают металл в промежуточный ковш через сливной патрубок под уровень и далее в кристаллизаторы, а также вытягивают из кристаллизаторов слитки.

В процессе разливки периодически уменьшают скорость истечения металла из сливного патрубка на 10-60% от рабочего значения.

Кроме того, устройство для осуществления способа поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке включает вакуум-камеру со сливным патрубком, установленным в ее днище и входящим в промежуточный ковш. Сливной патрубок снабжен электромагнитным тормозом.

Повышение производительности и эффективности процесса поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке будет происходить вследствие сохранения объема рабочей полости вакуум-камеры постоянным из-за устранения с ее боковых стенок наплывов застывшего металла за счет подъема уровня слоя металла, находящегося на дне вакуум-камеры.

Диапазон уменьшения скорости истечения струи металла, проходящей через сливной патрубок, на 10-60% от рабочего значения объясняется необходимостью подъема уровня слоя металла, находящегося на дне вакуум-камеры, на необходимую высоту. При меньших значениях не будет происходить подъем уровня слоя металла в вакуум-камере на необходимую высоту. При больших значениях уменьшенный расход металла вызовет снижение скорости вытягивания слитков из кристаллизаторов, что вызовет нарушение стабильности процесса формирования непрерывно-литых слитков и их брак.

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 заявляемого способа с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "Изобретательский уровень".

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.

На чертеже показана схема устройства для осуществления способа поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке.

Устройство для осуществления способа поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке состоит из разливочного ковша 1, вакуум-камеры 2, сливного патрубка 3, промежуточного ковша 4, разливочных стаканов 5, кристаллизаторов 6, вакуум-провода 7, электромагнитного тормоза 8. Позицией 9 обозначен жидкий металл, 10 уровень металла, 11 непрерывно-литой слиток.

Способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке осуществляют устройством, которое работает следующим образом.

П р и м е р. В процессе непрерывной разливки подают жидкую нераскисленную сталь 9 марки ст3 из разливочного ковша 1 емкостью 350 т в вакуум-камеру 2 и создают в ней разрежение до необходимого по технологии остаточного давления в пределах 0,3-0,5 кПа в зависимости от раскисленности стали. Разрежение создают посредством вакуум-провода 7, расположенного в верхней части рабочей полости вакуум-камеры 2 и соединенного с вакуум-насосом. Металл 9 из вакуум-камеры 2 подают в промежуточный ковш 4 емкостью 50 т через огнеупорный патрубок 3 под уровень металла 10. Далее металл из промежуточного ковша 4 подают через удлиненные огнеупорные стаканы 5 в кристаллизаторы 6 под уровень металла. Из кристаллизаторов 6 вытягивают два непрерывно-литых слитка 11. Расходы металла 9 из разливочного и промежуточного ковшей регулируют при помощи стопоров.

Внутренняя рабочая полость вакуум-камеры имеет диаметр 1,6 м.

В процессе вакуумной обработки металла на днище вакуум-камеры поддерживают рабочий уровень металла на высоте 200 мм от днища вакуум-камеры.

На сливном патрубке 3 установлен электромагнитный тормоз 8, к которому подводится электроэнергия. Диаметр канала патрубка 3 составляет 150 мм.

При вакуумной обработке металла на боковых огнеупорных стенках рабочей полости вакуум-камеры образуются наплывы закристаллизовавшегося металла, что ведет к уменьшению объема вакуум-камеры и как следствие, к уменьшению эффективности процесса вакуумирования.

В процессе непрерывной разливки периодически уменьшают скорость истечения струи металла, проходящей через сливной патрубок 3, посредством подачи напряжения в электромагнитный тормоз 8 на 10-60% от рабочего значения.

При работе тормоза 8 создается магнитное поле, которое приводит в движение жидкую сталь, находящуюся в сливном патрубке 3. Электромагнитный тормоз 8 использует факт движения струи металла в сливном патрубке 3 при стационарном магнитном поле. В результате этого в струе металла возникает напряжение, и создаются замкнутые электрические токи. Эти токи, взаимодействуя со стационарным электромагнитным полем, тормозят струю металла в сливном патрубке.

Величину уменьшения скорости истечения струи металла из сливного патрубка устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от весового расхода металла из разливочного ковша посредством регулирования напряжения, подаваемого на обмотки электромагнитного тормоза.

При уменьшении скорости истечения струи металла 9 происходит уменьшение его расхода из вакуум-камеры 2. В этих условиях происходит повышение уровня слоя металла 9, находящегося на дне в вакуум-камере, на 100-800 мм в зависимости от весового расхода металла из разливочного ковша 1 и продолжительности работы электромагнитного тормоза 8.

Включение электромагнитного тормоза 8 производят с периодичностью 5-20 мин времени разливки разливочного ковша 1.

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

После подъема уровня металла в вакуум-камере на необходимую высоту его поддерживают на этом уровне в течение 2-5 мин, после чего опускают до рабочего значения.

В первом примере вследствие незначительного уменьшения скорости струи металла в сливном патрубке и, следовательно, расхода металла уровень в вакуум-камере поднимается на 60 мм, что недостаточно для удаления наплывов металла с боковых огнеупорных стенок вакуум-камеры.

В пятом примере вследствие значительного уменьшения скорости струи металла в сливном патрубке и, следовательно, расхода металла уровень в вакуум-камере поднимается на 900 мм. Однако при этом скорость вытягивания слитков необходимо уменьшить до 0,4 м/мин, что приводит к браку слитков по качеству поверхности и макроструктуре.

В шестом примере, прототипе, вследствие отсутствия уменьшения скорости истечения струи металла из патрубка не будет происходить повышения уровня металла в вакуум-камере, что приведет к постепенному уменьшению объема рабочей полости вакуум-камеры и, как следствие, к снижению эффективности и производительности процесса поточного вакуумирования.

В примерах 2-4 вследствие уменьшения скорости струи металла из патрубка в оптимальных пределах происходит повышение уровня металла в вакуум-камере в пределах 100-800 мм, достаточного для расплавления и удаления наплывов закристаллизовавшегося металла с боковых стенок вакуум-камеры.

В процессе изменения уровня металла в вакуум-камере происходят расплавление и удаление наплывов металла с боковых стенок вакуум-камеры. В результате объем внутренней рабочей полости вакуумной камеры восстанавливается до прежних размеров. Вследствие этого сохраняются высокая эффективность и производительность процесса поточного вакуумирования металла в вакуум-камере.

После подъема металла до необходимого уровня производят его понижение до рабочего значения.

Уровень металла в вакуум-камере определяется, например, с помощью ультразвуковых датчиков.

Применение предлагаемого способа позволяет повысить производительность процесса поточного вакуумирования металла на 8% при высокой эффективности за счет периодического восстановления и сохранения объема внутренней рабочей полости вакуум-камеры неизменным. Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принят способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, применяемый на Новолипецком металлургическом комбинате.