способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке

Формула изобретения

СПОСОБ ПОТОЧНОГО ВАКУУМИРОВАНИЯ МЕТАЛЛА ПРИ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКЕ, включающий подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуум-камеру, создание разряжения в ней до необходимого по технологии остаточного давления, подачу металла из вакуум-камеры в промежуточный ковш и далее в кристаллизатор, вытягивание из него слитка с переменной скоростью, отличающийся тем, что уменьшение остаточного давления в вакуум-камере производят в три этапа, при этом сначала необходимое остаточное давление создают в отключенном от вакуум-камеры вакуум-проводе, затем после подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижнего торца патрубка и герметизации вакуум-камеры жидким металлом понижают остаточное давление в вакуум-камере от атмосферного до 20 - 28 кПа со скоростью 2 - 6 кПа/с и далее до достижения необходимого остаточного давления - со скоростью 0,4 - 0,8 кПа/с, а повышение давления в вакуум-камере до атмосферного производят в один этап со скоростью 2 - 6 кПа/с.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов.

Известен способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, включающий подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуум-камеру, из нее в промежуточный ковш и далее в кристаллизатор, вытягивание слитка из кристаллизатора с переменной скоростью. При этом разряжение в вакуум-камере создают при помощи пароэжекторного насоса с интенсивностью в пределах 80-100 кг/ч. Разряжение в вакуум-камере создают в пределах 0,3-1 мм рт.ст.

Недостатком известного способа является низкая стабильность и недостаточная точность регулирования процесса вакуумирования жидкого металла в начальный и конечный периоды создания разряжения в вакуум-камере. Это объясняется тем, что не регулируется скорость уменьшения остаточного давления в вакуум-камере при начале процесса разливки, а также увеличения остаточного давления в вакуум-камере в конце разливки очередного разливочного ковша. В этих условиях происходит прорыв металла из промежуточного ковша через подающий патрубок в вакуум-камеру и далее в узел задвижек вакуум-провода. При окончании процесса разливки увеличение остаточного давления с указанной интенсивностью приводит к переполнению жидким металлом промежуточного ковша.

Это приводит к прекращению процесса разливки и вакуумирования металла в начале разливки, а в конце разливки к аварийным ситуациям.

Сказанное приводит к снижению производительности процесса непрерывной разливки металла и уменьшению выхода годного вакуумированного металла.

Технический эффект при использовании изобретения повышение производительности и стабильности процесса непрерывной разливки при поточном вакуумировании металла.

Указанный технический эффект достигают тем, что подают жидкий металл из разливочного ковша в вакуум-камеру, создают разрежение в ней до необходимого по технологии остаточного давления, из вакуум-камеры металл подают в промежуточный ковш и далее в кристаллизатор, из которого вытягивают слиток с переменной скоростью.

Уменьшение остаточного давления в вакуум-камере производят в три этапа, при этом сначала необходимое остаточное давление создают в отключенном от вакуум-камеры вакуум-провода, затем после подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижнего торца патрубка и герметизации вакуум-камеры жидким металлом понижают остаточное давление в вакуум-камере от атмосферного до 20-28 кПа со скоростью 2-6 кПа/с и далее до достижения необходимого по технологии остаточного давления со скоростью 0,4-0,8 кПа/с, а повышение давления в вакуум-камере до атмосферного производят в один этап со скоростью 2-6 кПа/с.

Повышение производительности и стабильности процесса непрерывной разливки при поточном вакуумировании металла будет происходить вследствие регулирования процесса создания разрежения в вакуум-камере в несколько этапов с определенной скоростью в начале поточного вакуумирования и после него. В этих условиях устраняются случаи "прорыва" металла из промежуточного ковша в вакуум-камеру и в вакуум-провод, а также выход патрубка из-под уровня металла в промежуточном ковше и его переполнение металлом.

Предварительное создание разрежения в отключенном вакуум-проводе объясняется необходимостью быстрой эвакуации воздуха из вакуум-камеры в начале подачи в нее жидкого металла из разливочного ковша.

Диапазон значений промежуточного остаточного давления в вакуум-камере в пределах 20-28 кПа объясняется величиной высоты столба металла в патрубке, подводящем его из вакуум-камеры в промежуточный ковш. В этих условиях величину высоты столба металла составляет длина патрубка. При больших значениях возможен выход патрубка из-под уровня металла в промежуточном ковше, что исключит герметизацию вакуум-камеры. Меньшие значения устанавливать не имеет смысла, так как в этих условиях жидкий металл будет проникать в рабочую полость вакуум-камеры в самом начале создания разрежения.

Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от весового расхода металла из разливочного ковша.

Диапазон значений скорости понижения остаточного давления в вакуум-камере в пределах 2-6 кПа/с объясняется закономерностями вакуумирования первых порций металла, поступающих из разливочного ковша. При меньших значениях будет увеличиваться время снижения остаточного давления до необходимого значения, что приводит к увеличению количества невакуумированного металла. При больших значениях будет происходить выброс металла из промежуточного ковша в вакуум-камеру и далее в вакуум-провод, что приведет к прекращению процесса вакуумирования.

Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от весового расхода металла из разливочного ковша.

Диапазон значений скорости понижения остаточного давления в вакуум-камере в пределах 0,4-0,8 кПа/с объясняется закономерностями вакуумирования первых и последних порций металла.

При меньших значениях увеличивается время изменения величины остаточного давления, что увеличивает объем невакуумированного металла. При больших значениях возможен "выброс" жидкого металла в вакуум-провод, что приводит к прекращению процессов разливки и вакуумирования, а также к выходу из строя вакуумного оборудования.

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 предлагаемого способа с признаками известных технических решений. На основе этого делается вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

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

На чертеже показана схема установки поточного вакуумирования при непрерывной разливке.

Установка для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке состоит из разливочного ковша 1, вакуум-камеры 2, патрубка 3, промежуточного ковша 4, разливочного стакана 5, кристаллизатора 6, вакуум-провода 7, вентиля 8, вакуумного насоса 9. Позицией 10 обозначен жидкий металл, 11 уровень металла в промежуточном ковше, 12 непрерывнолитой слиток. Цифрами указаны значения остаточного давления на различных уровнях, 100 кПа атмосферное давление.

Способ поточного вакуумирования осуществляют следующим образом.

П р и м е р. В процессе непрерывной разливки сталь 10 марки 3 сп подают из сталеразливочного ковша 1 в вакуум-камеру 2, где производят вакуумирование стали. Из вакуум-камеры 2 сталь 10 подают по патрубку 3 в промежуточный ковш 4 под уровень металла 11. Из промежуточного ковша 4 сталь 10 через разливочный стакан 5 подают в кристаллизатор 6, из которого вытягивают слиток 12. Из промежуточного ковша 4 сталь 10 подают в два кристаллизатора 6.

Разрежение в вакуум-камере 2 создают посредством откачивания воздуха при помощи вакуумного насоса 9 через вакуум-провод 7, который оборудован вентилями 8, а также приборами измерения давления.

Уменьшение остаточного давления в вакуум-камере 2 производят в три этапа, при этом сначала необходимое остаточное давление создают в отключенном от вакуум-камеры 2 вакуум-проводе 7 при закрытом вентиле 8. Затем после подъема уровня 11 металла 10 в промежуточном ковше 4 выше нижнего торца патрубка 3 и герметизации вакуум-камеры 2 жидким металлом 10 понижают остаточное давление в вакуум-камере от атмосферного до 20-28 кПа со скоростью 2-6 кПа/с. При этом открывают вентиль 8 на вакуум-проводе 7 с необходимой скоростью.

Далее до достижения необходимого по технологии остаточного давления его понижают со скоростью 0,4-0,8 кПа/с посредством дальнейшего открытия вентиля 8.

После окончания вакуумирования очередного сталеразливочного ковша в вакуум-проводе 7 и, следовательно, в вакуум-камере 2 повышают давление посредством их соединения с атмосферой со скоростью 2-6 кПа/с в один этап.

Необходимое по технологии конечное остаточное давление устанавливают в пределах 0,06-2,5 кПа в зависимости от степени раскисленности разливаемого металла. При полностью раскисленной стали это остаточное давление составляет 0,06 кПа, при нераскисленной стали 2,5 кПа.

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

В первом примере металл будет проникать в вакуум-камеру и далее в вакуум-провод вследствие малого значения промежуточного остаточного давления.

В пятом примере патрубок будет выходить из-под уровня металла в промежуточном ковше вследствие большого значения промежуточного остаточного давления из-за понижения уровня металла в нем, что вызовет прекращение процесса вакуумирования. В этих условиях вследствие большой скорости уменьшения давления будет происходить выброс металла, находящегося в патрубке, в вакуум-камеру и далее в вакуум-провод. Кроме того, в конце разливки будет происходить переполнение промежуточного ковша вследствие быстрого увеличения давления в вакуум-камере.

В шестом примере (прототипе) вследствие дискретного быстрого изменения скорости понижения давления будет с одной стороны происходить выброс металла, находящегося в патрубке, в вакуум-камеру и далее в вакуум-провод, а с другой стороны торец патрубка будет выходить из-под уровня металла в промежуточном ковше. В обоих случаях будет прекращаться процесс вакуумирования.

В примерах 2-4 процесс создания необходимого по технологии остаточного давления в вакуум-камере будет регулируемым в оптимальных пределах. В этих условиях устраняются "прорывы" металла из промежуточного ковша в вакуум-камеру и далее в вакуум-провод, а также выход патрубка из-под уровня металла в промежуточном ковше. Вследствие этого повышается стабильность и производительность процесса вакуумирования, устраняются случаи его прекращения, увеличивается выход годного вакуумированного металла.

Применение предлагаемого способа позволяет увеличить выход годного вакуумированного металла на 3,2% Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принят способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, применяемый на Новолипецком металлургическом комбинате.