способ производства качественной прутковой металлопродукции

Классы МПК:B22D11/14 установки для непрерывной разливки, например для вытягивания непрерывной заготовки вверх 
B22D11/00 Непрерывное литье металлов, те отливка изделий неограниченной длины
Автор(ы):, , , , , , , , ,
Патентообладатель(и):Общество с ограниченной ответственностью Фирма "ДАТА-ЦЕНТР" (ООО Фирма "ДАТА-ЦЕНТР") (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2004-02-27
публикация патента:

Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывной отливке заготовок и их совмещенной прокатке при производстве качественной прутковой металлопродукции. Технический результат - снижение капитальных затрат на технологическое оборудование, повышение качества заготовок за счет формирования в кристаллизаторе трехслойной заготовки в виде прутка с мелкозернистой структурой. Способ производства качественной прутковой металлопродукции включает отливку полой заготовки на машине непрерывного литья с периодической выдачей ее из кристаллизатора вверх на шаг вытягивания. Периодически вытягивают из кристаллизатора часть заготовки конической формы, а шаг вытягивания принимают равным не более половины длины кристаллизатора. Для выравнивания давления вводят безокислительной газ в кристаллизатор и в отливаемую заготовку после ее вытягивания. Жидкий металл подают с легирующей добавкой и на высоту, равную двум шагам вытягивания. Обжатие полой заготовки до сплошного сечения осуществляют до образования петли, причем ей обеспечивают заданную вытяжку. Отливаемую заготовку переводят из вертикального положения в горизонтальное. Образованную петлю обжатой заготовки размещают в теплоизолированной камере в условиях безокислительной атмосферы. Последующую деформацию заготовки до заданного размера готовой продукции осуществляют как в период вытягивания заготовки из кристаллизатора, так и в период паузы между вытягиваниями. Деформируют заготовку, длина которой соответствует шагу вытягивания и вытяжке при обжатии полой заготовки. Последующую деформацию заготовки желательно осуществлять методом шаговой прокатки, перед прокаткой заготовки в валках ее рекомендуется подогревать индукционным током, и за каждый шаг обжимать заготовку до конечного размера готовой продукции. 6 з. п. ф-лы, 5 ил. способ производства качественной прутковой металлопродукции, патент № 2260495

способ производства качественной прутковой металлопродукции, патент № 2260495 способ производства качественной прутковой металлопродукции, патент № 2260495 способ производства качественной прутковой металлопродукции, патент № 2260495 способ производства качественной прутковой металлопродукции, патент № 2260495 способ производства качественной прутковой металлопродукции, патент № 2260495

Формула изобретения

1. Способ производства качественной прутковой металлопродукции, включающий отливку полой заготовки на машине непрерывного литья заготовок с периодической выдачей ее из кристаллизатора вверх на шаг вытягивания после того, как в заготовке сформируют слой затвердевшего металла, удалят из нее не затвердевшую жидкую фазу и выровняют давление газа в полой отливаемой заготовке за счет ввода газовой фазы, обжатие полой заготовки до сплошного сечения, перевод отливаемой заготовки из вертикального положения в горизонтальное, размещение петли заготовки в теплоизолированной камере в условиях безокислительной атмосферы, последующую деформацию до заданного размера готовой продукции, отличающийся тем, что периодически вытягивают из кристаллизатора часть заготовки конической формы, причем шаг вытягивания принимают равным не более половины длины кристаллизатора, при выравнивании давления в качестве газовой фазы вводят безокислительной газ в кристаллизатор и в отливаемую заготовку после ее вытягивания, жидкий металл подают с легирующей добавкой и на высоту, равную двум шагам вытягивания, обжатие полой заготовки до сплошного сечения осуществляют до образования петли, причем ей обеспечивают заданную вытяжку, последующую деформацию заготовки до заданного размера готовой продукции осуществляют как в период вытягивания заготовки из кристаллизатора, так и в период паузы между вытягиваниями, причем деформируют заготовку, длина которой соответствует шагу вытягивания и вытяжке при обжатии полой заготовки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что последующую деформацию заготовки осуществляют методом шаговой прокатки, при этом перед прокаткой заготовки в валках ее подогревают индукционным током, и за каждый шаг заготовку обжимают до конечного размера готовой продукции.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что после обжатия заготовки до конечного размера готовой продукции ей на длине вытяжки от каждого шага прокатки придают специальный профиль, причем до придания специального профиля продукт конечного размера подогревают индукционным током.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что при получении продукта конечного размера, имеющего специальный профиль в виде прутка, используют заготовку из арматурной стали.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве газовой фазы вводят азот.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что жидкий металл подают с легирующей добавкой, представляющей собой ванадий.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что жидкий металл подают с легирующей добавкой, представляющей собой азотированный марганец.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству качественной прутковой металлопродукции, например, качественной арматурной стали, причем в условиях непрерывной отливки заготовок и их совмещенной прокатки.

Известен способ непрерывной отливки тонкого сляба [1], из которого далее прокаткой получают тонкий лист. Толщина тонкого литого сляба - 50-70 мм, тонкого листа - 0,5-2,0 мм.

Непрерывная отливка тонких слябов имеет ряд преимуществ. Резко снижаются капитальные затраты на сооружение МНЛЗ и на прокатное оборудование. Металл в тонких слябах более качественный, т.к. в основном содержит корковую мелкозернистую структуру. Еще больше качество металла увеличивается, если в металл при его разливке вводятся микродобавки из титана или ванадия [2]. Наличие в металле ванадия превращает вредный для металла азот в легирующую добавку, увеличивающую, вместе с ванадием, прочность металлопродукции. При этом снижается расход дорогостоящего ванадия.

Недостаток способа заключается в том, что, несмотря на то, что тонкий сляб имеет мелкозернистую структуру, однако для ряда сталей, имеющих большой интервал кристаллизации (более 50°С), в центре по толщине сляба происходит нежелательное образование ликватов. Преимущества отливки тонкого сляба не могут быть реализованы, если на МНЛЗ отливается круглая или квадратная заготовка, т.к. если, например, надо отливать квадратные заготовки 50×50 мм или 70×70 мм, то для таких заготовок на машине надо иметь много ручьев и будут иметь трудности с подачей жидкого металла в кристаллизатор каждого ручья.

Известно техническое решение, по которому жидкий металл подается снизу в радиальный кристаллизатор и из него в виде полой заготовки периодически вытягивается вверх [3]. Переместившись по дуге до верхнего положения, полая заготовка обжимается до сплошного сечения и при этом переводится в горизонтальное положение, в котором, при необходимости, может продолжать обжиматься до заданного размера готовой качественной металлопродукции, например, до тонкой листовой продукции или до сортовой продукции, в частности, до заготовок, пригодных для производства арматурной стали.

Недостатки указанного технического решения заключаются в следующем. Периодическое вытягивание заготовки из кристаллизатора, ее обжатие с одновременной правкой, с целью перевода заготовки в горизонтальное положение, осуществляется в клети с двумя валками, работа которых проходит в тяжелых условиях. Тяжелые условия работы валков возникают вследствие того, что их вращение приходится останавливать в периоды пауз между вытягиваниями заготовки из кристаллизатора. Когда же валки стоят, возможен нежелательный перегрев места контакта валков с заготовкой. На участке от кристаллизатора до клети с валками отсутствует защита от возможного образования окалины, а это может повлиять на качество получаемой продукции. На МНЛЗ применяется радиальный кристаллизатор, изготовлять и эксплуатировать который сложнее, чем кристаллизатор с прямыми стенками.

Известен агрегат для производства тонкой катанной полосы [4], в котором жидкий металл рекомендуется подавать снизу не в радиальный, а прямолинейный кристаллизатор и из него полую заготовку периодически вытягивать вверх. Вытягивание заготовки вверх может осуществляться несколько раз, например, два раза, а затем полая заготовка изгибается, проходит по дуге четверть окружности и задается в клеть с двумя валками, которые полую заготовку обжимают до сплошного сечения.

Далее сплошная заготовка методом шаговой прокатки в специальном прокатном стане [5] обжимается до заданной толщины толстого листа. Толстый лист может стать товарной продукцией, после резки его на мерные длины. В случае необходимости иметь тонкий товарный лист, толстый лист докатывается до необходимой толщины и сматывается в рулон.

При отливке заготовок с периодическим вытягиванием их из кристаллизатора вверх в паузах между вытягиваниями жидкая фаза в отливаемой заготовке, за счет создания давления газа в промежуточном ковше, может подниматься выше кристаллизатора. В данном примере жидкую фазу рекомендуется поднимать в заготовке только в пределах вертикального перемещения заготовки.

Выше говорилось о производстве на агрегате толстого и тонкого листа. Однако, при необходимости, на агрегате могут производиться и сортовые качественные заготовки небольшого поперечного сечения, например, квадратного 50×50 мм или 70×70 мм. В этом случае полая заготовка заданной ширины в первом случае должна иметь толщину оболочки не менее 25 мм, а во втором - не менее 35 мм. После обжатия боковых граней таких полых заготовок толщина тонкого слябика будет соответственно не менее 50 и 70 мм. Далее тонкий слябик, состоящий из качественной корковой части, на стане шаговой прокатки, например, конструкции Челябинского политехнического института [6], можно будет разделить на указанные сортовые заготовки.

Недостатки агрегата: а) полая заготовка до начала обжатия имеет изгиб, что для отдельных марок стали нежелательно, т.к. не допускается изгиб литой структуры; б) клеть для перевода полой заготовки в сплошную не выполняет функцию вытягивания заготовки из кристаллизатора, как это имело место в предыдущем примере. Эту работу выполняет имеющийся на агрегате поворотный рычаг, но недостаток, связанный с возможным перегревом отдельных мест на бочке валков, сохраняется; в) стану шаговой прокатки, помимо перемещения на шаг и обратно в процессе прокатки, приходится перемещаться, а затем и возвращаться в исходное положение на величину вытягивания заготовки из кристаллизатора, что несколько усложняет конструкцию специального стана и задалживает большую производственную площадь для его размещения.

В зарубежной практике очень эффективной оказалась разработка, касающаяся производства на МНЛЗ тонких стальных слябовых заготовок. Тонкая заготовка отливается с улучшенной мелкозернистой структурой. А если сталь, разливаемая на тонкий сляб, будет легирована ванадием и азотом, то качество тонкого листа, получаемого из такого сляба, будет еще выше.

Предлагаемое техническое решение позволяет иметь такой же положительный эффект в отношении повышения качества как в отливаемых заготовках, так и получаемой из этих заготовок прутковой металлопродукции. Указанный эффект еще более усиливается, т.к. формируется в кристаллизаторе практически трехслойная заготовка с мелкозернистой структурой. Это главная особенность предлагаемого способа.

Технический положительный результат от предлагаемого способа заключается также в том, что по-новому организуется разливка легированного металла в заготовки и их совмещенная деформационная обработка. При такой организации капитальные затраты на технологическое оборудование снижаются не менее чем на 20%, по сравнению с тем, если разливка сортовых заготовок на МНЛЗ и их совмещенная прокатка организуются общеизвестными методами. Расходы сокращаются из-за того, что не требуется сооружения специальных печей для подогрева заготовок, многоклетьевого прокатного стана и длинного пролета производственной площади.

Известен принимаемый за прототип способ непрерывной разливки и совмещенной прокатки заготовок [7], включающий отливку полой заготовки на МНЛЗ с периодической выдачей ее из кристаллизатора вверх на шаг вытягивания после того, как в заготовке сформируют слой затвердевшего металла с добавками, из нее удалят затвердевшую жидкую фазу, выравнят давление газа в полой отливаемой заготовке за счет ввода газовой фазы, перевод отливаемой заготовки из вертикального положения в горизонтальное с образованием петли в теплоизолированной камере и в условиях безокислительной атмосферы, обжатие полой заготовки до сплошного сечения, последующую деформацию до заданного размера готовой продукции.

Недостатки способа заключаются в следующем. Полая петля образуется из литого металла и если пластичность такого металла будет недостаточной, то возможно появление на заготовке трещин, которые при последующем обжатии заготовки до сплошного сечения и до размера готовой продукции могут послужить причиной брака. Заготовка может формироваться и вытягиваться из кристаллизатора только при условии, что жидкая фаза в отливаемой заготовке будет подниматься выше кристаллизатора и внутри отливаемой заготовки будет формироваться второй слой достаточной прочности. Этот слой должен выдержать усилие вытягивания заготовки из кристаллизатора, которое при наличии в кристаллизаторе прямых вертикальных стенок может быть значительным. Подъем жидкой фазы в отливаемой заготовке выше кристаллизатора, да еще в условиях, когда газовая фаза внутри заготовки сжимается, требует обязательной герметизации промежуточного ковша и его работы в условиях значительного давления газа над мениском металла в промежуточном ковше.

Цель предлагаемого способа - устранить отмеченные недостатки, указанные в аналогах и в прототипе. Достижение цели обеспечивается тем, что периодически вытягивают из кристаллизатора часть заготовки конической формы, причем шаг вытягивания принимают равным не более половины длины кристаллизатора, при выравнивании давления газа в полой отливаемой заготовке в качестве газовой фазы вводят безокислительной газ, в кристаллизатор и в отливаемую заготовку, после ее вытягивания, жидкий металл подают с легирующей добавкой и на высоту, равную двум шагам вытягивания, обжатие полой заготовки до сплошного сечения осуществляют до образования петли, причем ей обеспечивают заданную вытяжку, последующую деформацию заготовки до заданного размера готовой продукции осуществляют как в период вытягивания заготовки из кристаллизатора, так и в период паузы между вытягиваниями, причем деформируют заготовку, длина которой соответствует шагу вытягивания и вытяжке при обжатии полой заготовки.

В способе последующую деформацию заготовки рекомендуется осуществлять методом шаговой прокатки, при этом перед прокаткой заготовки в валках ее рекомендуется подогревать индукционным током и за каждый шаг обжимать до конечного размера готовой продукции.

После обжатия заготовки до конечного размера ей на длине вытяжки от каждого шага прокатки обеспечивают получение специального профиля, причем до получения специального профиля продукт конечного размера подогревают индукционным током.

При получении специального профиля в качества товарного продукта рекомендуется производить арматурную сталь.

В качестве газовой фазы рекомендуется вводить азот.

Жидкий металл рекомендуется подавать с легирующей добавкой, представляющей собой ванадий.

Жидкий металл рекомендуется также подавать с легирующей добавкой, представляющей собой азотированный марганец.

Рекомендация вытягивать из кристаллизатора часть заготовки конической формы, причем на шаг вытягивания, равный не более половины длины кристаллизатора, позволяет иметь следующее.

Во-первых, устранять усилие, которое имеет место, если кристаллизатор не конической формы, т.к., как только заготовка получит движение, исчезнет контакт ее со стенками кристаллизатора.

Во-вторых, в образующийся зазор становится возможным ввести газовую фазу, которую рекомендуется иметь не содержащей кислорода. Это позволяет на вытянутой части заготовки избежать окисления, как внешней поверхности, так и внутренней поверхности полой заготовки, если газ попадет внутрь заготовки при выравнивании давления в газовой фазе.

При очередном перемещении заготовки вверх на шаг менее длины кристаллизатора, сформированная в нижней половине кристаллизатора часть оболочки заготовки не покинет кристаллизатор и разместится в верхней половине кристаллизатора, имея зазор между оболочкой и стенкой кристаллизатора, равный (Д - d) / 4, где Д - внутренний диаметр верха кристаллизатора; d - внутренний диаметр низа кристаллизатора. Указанный зазор будет иметь место при вытягивании заготовки на шаг, равный половине длины кристаллизатора.

В период подачи в кристаллизатор очередной порции металла на высоту двух шагов вытягивания указанный зазор заполнится металлом и быстро затвердеет, причем отбор тепла от металла, заполнившего зазор, будет происходить как через стенку кристаллизатора, так и за счет передачи его в оболочку заготовки, которая только что была сформирована в нижней половине кристаллизатора и после слива металла успела снизить температуру.

Поскольку не допускается окисление поверхности сформированной нижней части заготовки, произойдет надежное соединение этой части с введенным в зазор и затвердевшим металлом.

Подаваемый в кристаллизатор на высоту двух шагов вытягивания жидкий металл затвердеет не только в зазоре, но и будет затвердевать на внутренней части затвердевшей оболочки. Толщина внутреннего слоя на оболочке будет порядка 2-4 мм.

Таким образом, после слива жидкого металла из заготовки перед ее вытягиванием из кристаллизатора, сформированная и подготовленная к вытягиванию заготовка будет иметь три качественных слоя металла с мелкозернистой структурой, поскольку затвердевание слоев происходило с высокой скоростью. К моменту вытягивания прочность трехслойной затвердевшей оболочки полой заготовки будет вполне достаточной, чтобы преодолеть усилие, которое будет иметь место в оболочке в момент ее отделения от стенки кристаллизатора.

Рекомендация подавать в кристаллизатор жидкий металл с легирующей добавкой, например, с добавкой ванадия, да еще в условиях, когда в зазор и внутрь отливаемой заготовки вводится газовая фаза в виде азота, позволяет получать металлопродукцию высокой прочности по предлагаемому способу не только из-за упрочнения, связанного с измельчением структуры, но и из-за того, что имеет место дисперсионное упрочнение. В источнике информации [2] сказано: "В сталях с V+N дисперсионное упрочнение составляет более 32% всей величины предела текучести. Упрочнение в результате измельчения зерна примерно того же порядка и составляет 34% предела текучести". Из приведенных сведений можно сделать вывод, что использование при отливке полой заготовки в качестве газовой фазы азота не будет вредным, т.к. при наличии в металле ванадия азот превращается в легирующий элемент. Однако из азотной газовой фазы азота в металл может оказаться недостаточно. В связи с этим в металл, в качестве легирующей добавки, рекомендуется вводить азотированный марганец, причем азота в азотированном марганце должно быть столько, сколько его потребуется для соединения с ванадием. Вводить азот вместе с марганцем выгодно еще и потому, что многие качественные прутковые марки стали, особенно арматурные, в своем составе имеют марганец. Металлический марганец хорошо азотируется. Его содержание в марганце может быть до 12%.

Обжимать полую отливаемую заготовку до сплошного сечения рекомендуется на устройстве радиального обжатия на линии ее вертикального перемещения. Образование петли будет тогда происходить не из литого, а из деформированного металла, способного изгибаться и выпрямляться без образования трещин при переходе заготовки на горизонтальную линию. Рекомендуется также при обжатии иметь заданную вытяжку. Это позволит снизить нагрузку на технологическое оборудование горизонтальной линии производства качественной прутковой продукции.

Размещение петли обжатой заготовки в теплоизолированной камере, в которой может быть создана безокислительная атмосфера, позволяет сохранить в заготовке тепло, предохранить поверхность заготовки от образования окалины и перейти от периодического перемещения заготовки к перемещению с постоянной скоростью.

Вытягивание заготовки из камеры и перемещение ее с постоянной скоростью как в период вытягивания заготовки из кристаллизатора, так и период пауз между вытягиваниями может осуществляться с помощью установленной за камерой двухвалковой тянущей клети, которая, при необходимости, может обеспечить некоторое обжатие заготовки и служить задающей клетью для стана шаговой прокатки.

Рекомендация осуществлять последующую деформацию заготовки на стане шаговой прокатки объясняется тем, что скорость движения заготовки сравнительно низкая и это затрудняет применение необходимого многоклетьевого прокатного стана в условиях, когда нежелательна резка прутка до окончания процесса деформационной обработки.

Для данного способа рекомендуется применение специального прокатного стана для прокатки круглой непрерывной заготовки [8], который может обеспечить шаговую прокатку при последующей деформации заготовки до размера готовой продукции. Указанный стан может работать при малых скоростях движения прокатываемой заготовки. Он снабжен двумя цилиндрическими линейными индукторами, назначение которых перемещать подвижную прокатную клеть, когда ее прокатные валки не находятся в сцеплении с прокатываемой заготовкой, подогревать заготовку индукционным током перед подачей ее в прокатные валки, помогать прокатывать заготовку и подогревать индукционным током прокатанный пруток, что может быть необходимым, если далее из прутка надо будет получить соответствующий заказу профиль металлопродукции, например, гостовский профиль арматуры.

Профильные валки специального прокатного стана приводятся во вращение гидромоторами, которые размещены у каждого торца валков.

На фиг.1-5 дана схема формирования в кристаллизаторе 1 конической формы трехслойной полой заготовки.

На фиг.1 показан вид сформированной оболочки 2 после того, как из кристаллизатора 1 удален жидкий металл. Здесь же показаны элементы 3,4 и 5, с помощью которых и башмаков 6 привода вертикального перемещения оболочка 2 может перемещаться вверх на шаг вытягивания.

На фиг.2 дан вид оболочки после ее перемещения на шаг вытягивания.

Далее элемент 5 закрепляется в специальном фиксаторе, башмаки 6 (после раздвижки) перемещаются вниз на шаг вытягивания и прижимаются к вытянутой из кристаллизатора части оболочки, перекрывая, при этом, зазор между оболочкой 2 и верхней частью кристаллизатора 1. После чего элементы 4 и 5 отсоединяются от элемента 3. Элемент 3 остается соединенным с оболочкой 2.

На фиг.3 дан вид первой сформированной трехслойной части заготовки в верхней половине кристаллизатора и первого слоя заготовки в нижней половине кристаллизатора перед тем, как из заготовки надо будет удалить жидкий металл 7.

На фиг.4 дан вид отливаемой заготовки 8 после нескольких ее вытягиваний из кристаллизатора после того, как из заготовки полностью удален жидкий металл и она готова к следующему перемещению вверх на шаг не более половины высоты кристаллизатора.

На фиг.5 показан момент заполнения кристаллизатора жидким металлом 7 на высоту не более двух шагов вытягивания. На этой же фигуре показан элемент 9 системы подвода и отвода безокислительного газа (через башмаки 6) в кристаллизатор 1 и далее в отливаемую заготовку 8. Через элемент 9 газ из зазора 10 между отлитой нижней частью заготовки и верхней половиной кристаллизатора может удаляться при заполнении этого зазора жидким металлом.

Реализацию предлагаемого способа покажем на следующем примере.

Качественная прутковая металлопродукция производится из железа, легированного ванадием, титаном и азотом. Такое железо может быть получено из ильменитового концентрата по разработанной на фирме «ДАТА-ЦЕНТР» технологии и на плавильном агрегате, защищенном патентом РФ №2207476 [9]. Фирма «ДАТА-ЦЕНТР» владелец патента.

По технологии предусматривается получение высокотитаносодержащего ферротитана и железа с добавками ванадия и титана. Азот в такое железо может вводиться в период его выплавки и частично на этапе разливки железа в заготовки, из которых далее производится качественная прутковая металлопродукция.

Принимаем следующие условия реализации способа.

Полая заготовка начинает формироваться в кристаллизаторе длиной 1200 мм с конической рабочей поверхностью, диаметр которой изменяется от 100 мм до 140 мм. Из кристаллизатора заготовка периодически перемещается вверх. Жидкий металл в кристаллизатор подается снизу на два шага вытягивания. Шаг вытягивания заготовки из кристаллизатора принимаем 600 мм, что не более половины длины кристаллизатора.

После подачи жидкого металла в кристаллизатор в нижней части кристаллизатора сформируется первый затвердевший слой, например, толщиной 10 мм примерно за 8 с. В верхней части кристаллизатора ранее сформированный в нижней части слой с внешней стороны намораживается до 10 мм и с внутренней стороны этот слой будет увеличен примерно на 3-5 мм. Общая толщина стенки полой заготовки, после удаления из заготовки жидкого металла, в верхней части кристаллизатора в среднем составит порядка 23-25 мм.

Цикл между периодическими вытягиваниями заготовки из кристаллизатора составит порядка 20 с. Он включает: подачу жидкого металла в кристаллизатор на высоту двух шагов вытягивания (примерно 4 с); формирование очередных слоев металла в верхней и нижней частях кристаллизатора (примерно 8 с); удаление жидкого металла из заготовки (примерно 3 с); вытягивание полой заготовки из кристаллизатора на шаг вытягивания, при которой полая заготовка деформируется в сплошную за счет ее радиального обжатия в специальном устройстве (примерно 5 с).

За минуту будет отлито 1,8 м полой заготовки, масса которой составит порядка 100 кГ.

При радиальном обжатии до сплошного сечения полой заготовки имеет место и вытяжка. Она зависит от разницы площади сечения полой заготовки и площади сечения полученной сплошной заготовки, которая образует петлю и которая далее дожимается на специальном стане шаговой прокатки до размера готовой продукции.

Площадь сечения полой заготовки составляет 72 см2. После обжатия диаметр заготовки определим в 6 см. Длина обжатой заготовки при этом увеличится на 90 см и составит 1,5 м.

При последующей деформации заготовки на специальном прокатном стане за 20 с следует обжать 1,5 м заготовки до размера готовой продукции. Если диаметр готового прутка, например, надо будет иметь 25 мм, то его длина от каждого шага вытягивания заготовки из кристаллизатора будет 8,64 м, а если диаметр прутка будет 20 мм, то его длина будет 13,5 м.

Если принять время работы агрегата по отливке заготовок порядка 75% от календарного времени, то годовая производительность агрегата составит около 40 тыс. тонн в год, что вполне приемлемо для мини-металлургического предприятия, на котором будет производиться металлопродукция из ильменитового концентрата.

Следует иметь в виду, что из ильменитового концентрата одновременно с получением железа по разработанному способу может производиться высокотитаносодержащий ферротитан. Если, например, перерабатывать ильменитовый концентрат Медведевского месторождения [10], то из каждой тонны такого концентрата можно получить прядка 360 кГ железа и 250 кГ титана. Если для ферротитана оставить порядка 60 кГ железа, то фактически из каждой тонны ильменитового концентрата может быть получено 300 кГ железа и 310 кГ ферротитана, в котором титана будет примерно 80%.

Для производства 40000 т железа надо будет переработать примерно 130000 т ильменитового концентрата. При этом будет получено более 40000 тонн ферротитана и примерно 90000 т плавленого клинкера, пригодного для производства высокоглиноземистого цемента. Для получения указанного количества продуктов потребуется израсходовать примерно 44000 т алюминия, (Оксиды металлов в ильмените по разработанной технологии восстанавливаются алюминием).

Если подсчитать стоимость полученных продуктов (ферротитана и прутковой металлопродукции) и стоимость затраченных алюминия и концентрата ильменита, то разница получится порядка 50 млн. долл. Прибыль из этой суммы может быть порядка 30 млн. долл. При сбыте получаемого плавильного клинкера эта прибыль может значительно увеличится.

По примерному расчету окупаемость предприятия, на котором будут реализованы предлагаемый способ и способ переработки ильменитового концентрата на железо и ферротитан, составит порядка 2-х лет.

Источники информации

1. Гальжин В., Кисилев Ю. Технология XXI века. Перспективы роста. Ж. «Национальная металлургия», №1, 2003. С. 77-79, рис. 10 на стр. 84.

2. Кончинский М. Новые стали для новых станов. Труды международной конференции «300 лет Уральской металлургии», 2001, с. 173-175.

3. Патент США №4.073.333. Способ непрерывной разливки металлов. / Коршунов Е.А., Баимов Н.И., Петров И.Н., Коновалов Г.Ф., Аршанский М.И., Шмидт П.Г., Костров В.П., Ефремов Р.Е./1978.

4. Авторское свидетельство СССР №1193867. Агрегат для производства тонкой катанной полосы. / Коршунов Е.А., Байдов В.В. / Заявитель УПИ, 1984.

5. Авторское свидетельство СССР №588697. Стан для прокатки непрерывного слитка. / Коршунов Е.А. / М. Кл2. В 21 В 13/18. 1975. Заявитель УПИ. По авторскому свидетельству выданы патенты США №4059001 от 1978; ФРГ №2641527 от 1977; Японии №1187280 от 1984 и др.

6. Информация в./о. Лицензинторг «Стан шаговой прокатки металлических заготовок и стан для его осуществления.», г. Москва, стр. 9, 1982.

7. Авторское свидетельство СССР №1297330. Способ непрерывной отливки и совмещенной прокатки заготовок. / Коршунов Е.А., Байдов В.В., Лисиенко В.Г. / 4В220 11/00,1984, Заявитель УПИ.

8. Авторское свидетельство СССР №592048. Стан для прокатки круглого непрерывного слитка. / Коршунов Е.А. / М. Кл2. В 21 В 13/18. 1975. Заявитель УПИ. По авторскому свидетельству выданы патенты США №4044584 от 1977; ФРГ №2642162 от 1977; Японии №1154301 от 1983 и др.

9. Патент РФ №2107476. Плавильный агрегат. / Коршунов Е.А., Сарапулов Ф.Н., Буркин С.П., Тарасов А.Г., Арагилян О.А., Третьяков B.C. /Бюлл. №8, от 27.06.2003.

10. Леонтьев Л.И., Ватолин Н.А., Шаврин С.В., Шумаков Н.С. Пирометаллургическая переработка комплексных руд. М. «Металлургия», 1997. С. 159, табл. 33.

Класс B22D11/14 установки для непрерывной разливки, например для вытягивания непрерывной заготовки вверх 

способ непрерывной разливки стали -  патент 2492021 (10.09.2013)
способ получения непрерывнолитых биметаллических протекторов и устройство для его осуществления -  патент 2433014 (10.11.2011)
способ и литейно-прокатный комплекс для изготовления фольги из цветных металлов и сплавов -  патент 2413584 (10.03.2011)
установка непрерывной разливки, по меньшей мере, с одним многофункциональным роботом -  патент 2401717 (20.10.2010)
способ полунепрерывного литья заготовок и машина для его осуществления -  патент 2397043 (20.08.2010)
установка непрерывной разливки и способ литья, по выбору, широкой заготовки или максимально в два раза более узких по сравнению с ней заготовок -  патент 2370338 (20.10.2009)
способ непрерывной разливки стали -  патент 2349413 (20.03.2009)
горизонтальная машина для непрерывной разливки и деформации металла -  патент 2323801 (10.05.2008)
устройство для непрерывной разливки металлов, в частности стали -  патент 2272694 (27.03.2006)
машина непрерывного литья слябовых заготовок с двухсторонним вытягиванием -  патент 2252107 (20.05.2005)

Класс B22D11/00 Непрерывное литье металлов, те отливка изделий неограниченной длины

машина непрерывного литья с роторным кристаллизатором -  патент 2528925 (20.09.2014)
горячекатаная тонкая литая полоса и способ ее изготовления -  патент 2528920 (20.09.2014)
непрерывный способ литья и устройство для производства черновых профилей, в особенности двойных т-образных профилей -  патент 2528562 (20.09.2014)
способ закрепления затравки в установке непрерывной разливки и установка непрерывной разливки с затравкой -  патент 2527568 (10.09.2014)
способ и устройство для изоляции слитка при запуске -  патент 2527535 (10.09.2014)
способ получения аморфных или мелкокристаллических материалов для изготовления спеченных постоянных магнитов методом сверхбыстрой закалки расплава -  патент 2527105 (27.08.2014)
способ непрерывной разливки стали и способ производства стального листа -  патент 2520891 (27.06.2014)
способ регулирования для зеркала расплава в кристаллизаторе непрерывной разливки -  патент 2520459 (27.06.2014)
форма для непрерывного литья расплавленного металла и система литья -  патент 2520303 (20.06.2014)
способ совмещенного литья, прокатки и прессования и устройство для его реализации -  патент 2519078 (10.06.2014)