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 вакуумкамеру, струйное поточное вакуумирование металла в вакуумкамере и подачу металла из нее через сливной патрубок в промежуточный ковш и далее в кристаллизаторы, отличающийся тем, что в процессе струйного поточного вакуумирования по периметру канала сливного патрубка через днище вакуумкамеры подают инертный газ с расходом 20 140 м³/ч, а части потоков металла сообщают движение от сливного патрубка к периферии рабочей полости вакуумкамеры.

2. Устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, содержащее разливочный ковш, установленный на вакуумкамеру, выполненную с вакуумпроводом и имеющую сливной патрубок в ее днище, установленный в рабочей полости промежуточного ковша, при этом промежуточный ковш выполнен с разливочными стаканами, заглубленными в кристаллизаторы, отличающееся тем, что вокруг канала сливного патрубка вакуумкамеры установлена цилиндрическая перегородка с боковыми отверстиями на уровне ее днища, при этом по окружности, расположенной в середине между перегородкой и боковыми стенками рабочей полости вакуумкамеры в ее днище установлены пористые пробки или многоканальные фурмы для подачи инертного газа, расположенные напротив каждого отверстия в перегородке, внутренний диаметр перегородки составляет 1,5 2,5 диаметра канала сливного патрубка, а число отверстий равно 2 8.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к поточному вакуумированию металла при непрерывной разливке.

Наиболее близким по технической сущности является способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, включающий подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуумную камеру, струйное поточное вакуумирование металла в вакуум-камере и подачу металла из нее через сливной патрубок в промежуточный ковш и далее в кристаллизаторы. После герметизации торца сливного патрубка уровнем металла в промежуточном ковше в вакуум-камере создают остаточное давление и начинают обработку металла.

Устройство для осуществления способа поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке включает разливочный ковш, установленный на вакуум-камере, имеющую вакуумпровод и снабженную сливным патрубком в ее днище, входящим в рабочую полость промежуточного ковша, снабженного разливочными стаканами, входящими в кристаллизаторы (авт. свид. СССР 295607, кл. В 22 D 11/10, 1971).

Недостатком известного способа и устройства является недостаточная эффективность и производительность поточного вакуумирования. Это объясняется тем, что металл, прошедший струйное вакуумирование, сразу сливается со днища вакуум-камеры в сливной патрубок. В этих условиях процесс вакуумирования с поверхности слоя металла, находящегося на днище вакуум-камеры, не обеспечивает необходимую интенсивность вакуумирования.

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

Указанный технический эффект достигают тем, что способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке включает подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуум-камеру, струйное поточное вакуумирование металла в вакуум-камере и подачу металла из нее через сливной патрубок в промежуточный ковш и далее в кристаллизаторы.

В процессе струйного поточного вакуумирования по периметру канала сливного патрубка через днище вакуум-камеры подают инертный газ с расходом 20-140 м³/час, при этом часть потоков металла направляют от сливного патрубка к периферии рабочей полости вакуум-камеры.

Устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке включает разливочный ковш, установленный на вакуум-камеру, имеющую вакуумпровод и снабженную сливным патрубком в ее днище, входящим в рабочую полость промежуточного ковша, снабженного разливочными стаканами, входящими в кристаллизаторы.

На днище вакуум-камеры по окружности вокруг канала сливного патрубка установлена цилиндрическая перегородка с боковыми отверстиями на уровне днища вакуум-камеры. В зазоре между перегородкой и боковыми стенками рабочей полости вакуум-камеры в ее днище напротив каждого отверстия установлены пористые пробки или многоканальные фурмы. Внутренний диаметр перегородки составляет 1,5-2,5 диаметра канала сливного патрубка, число отверстий составляет 2-8, а пористые пробки или многоканальные фурмы находятся на окружности, расположенной посередине зазора между перегородкой и боковыми стенками рабочей полости вакуум-камеры.

Повышение эффективности и производительности процесса поточного вакуумирования металла будет происходить вследствие подачи инертного газа через днище вакуум-камеры в ее рабочую полость по ее периметру. При этом обеспечивается барботаж слоя металла на днище вакуум-камеры и перетекание части потоков металла от канала сливного патрубка через отверстия в перегородке обратно в район воздействия струй инертного газа. Этот процесс будет происходить вследствие гидродинамических закономерностей течения металла. Барботаж и циркуляция слоя металла на днище вакуум-камеры повышает интенсивность вакуумирования металла с его поверхности.

Диапазон значений расхода инертного газа в пределах 20-140 м³/час объясняется гидродинамическими закономерностями барботажа слоя металла на днище вакуум-камеры. При меньших значениях не будет обеспечиваться повышение интенсивности барботажа слоя металла и его вакуумирования. При больших значениях будет происходить перерасход инертного газа без дальнейшего увеличения интенсивности вакуумирования слоя металла.

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

Диапазон значений величины внутреннего диаметра цилиндрической перегородки в пределах 1,5-2,5 диаметра канала сливного патрубка объясняется гидродинамическими закономерностями потоков металла в районе канала сливного патрубка. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимая интенсивность перетоков металла через отверстия в перегородке. При больших значениях будет уменьшаться зона барботажа слоя металла над пористыми пробками ниже допустимых значений.

Указанный диапазон устанавливают в прямой зависимости от диаметра канала сливного патрубка.

Диапазон значений числа отверстий в перегородке в пределах 2-8 объясняется гидродинамическими закономерностями перемешивания металла в зазоре между перегородкой и стенками рабочей полости вакуум-камеры. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимая интенсивность перемешивания и барботажа металла в этом зазоре. При больших значениях расход инертного газа через каждую пористую пробку или многоканальную фурму будет меньше допустимых значений, что приведет к намерзанию металла на их торцах.

Указанный диапазон устанавливают в прямой зависимости от диаметра рабочей полости вакуум-камеры.

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

На чертеже показана схема устройства для поточного вакуумирования металла при непрепывной разливке, продольный разрез.

Устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке состоит из разливочного ковша 1, вакуум-камеры 2, вакуумпровода 3, сливного патрубка 4, цилиндрической перегородки 5 с отверстиями 6, пористых пробок 7 с трубопроводами 8, уплотнений 9, промежуточного ковша 10, разливочных стаканов 11, кристаллизаторов 12. Позицией 13 обозначен жидкий металл, 14 и 15 уровни металла, 16 непрерывнолитые слитки.

Способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке осуществляют и устройство работает следующим образом.

Пример. В процессе непрерывной разливки из разливочного ковша 1 подают нераскисленную сталь 13 марки ст3 в вакуум-камеру 2, в которой создают остаточное в пределах 0,3-1,2 КПа при помощи вакуумипровода 3, соединенного с вакуум-насосом, и осуществляют струйное вакуумирование разливаемого металла. Из вакуум-камеры 2 металл 13 подают через сливной патрубок 4 в промежуточный ковш 10 под уровень металла 15. Из промежуточного ковша 10 металл 13 направляют через разливочные стаканы 11 в кристаллизаторы 12 под уровень металла, из которых вытягивают слитки 16.

В процессе струйного вакуумирования по периметру канала сливного патрубка 4 подают инертный газ общим расходом 20-140 м³/час, при этом часть потоков металла направляют в направлении от сливного патрубка 4 к периферии рабочей полости вакуум-камеры 2. Разливочный ковш 1 состыкован с вакуум-камерой 2 при помощи уплотнений 9.

На днище вакуум-камеры 2 по окружности вокруг канала сливного патрубка 4 установлена цилиндрическая перегородка 5 с боковыми отверстиями 6 на уровне днища вакуум-камеры. В зазоре между перегородкой 5 и боковыми стенками рабочей полости вакуум-камеры 2 в ее днище напротив каждого отверстия установлены пористые пробки 7 или многоканальные фурмы, соединенные с трубопроводами 8, по которым подают под давлением инертный газ аргон. Внутренний диаметр перегородки 5 составляет 1,5-2,5 диаметра канала сливного патрубка 4, число отверстий 6 составляет 2-8, а пористые пробки 7 находятся на окружности, расположенной посередине зазора между перегородкой 5 и боковыми стенками рабочей полости вакуум-камеры 2. Уровень 14 слоя металла 13 на днище вакуум-камеры 2 находится выше верхнего торца перегородки 5 и составляет 150-250 мм.

При подаче инертного газа аргона через пористые пробки 7 происходит перемешивание и барботаж слоя металла в зазоре между перегородкой и стенками вакуум-камеры. В этих условиях металл интенсивно переливается через верхний торец перегородки, а часть потоков металла возвращается через отверстия 6 обратно в зазор между перегородкой и стенками вакуум-камеры. Сказанное приводит к интенсивному процессу вакуумирования с поверхности 14 слоя металла, находящегося на днище вакуум-камеры.

В таблице приведены примеры осуществления способа с различными технологическими и конструктивными параметрами.

В первом примере, вследствие малого расхода аргона, отверстий в перегородке и числа пористых пробок, не обеспечивается необходимая интенсивность перемешивания металла и его барботажа в слое на днище вакуум-камеры.

В пятом примере, вследствие большого расхода аргона, происходит его перерасход без увеличения интенсивности перемешивания и барботажа в слое металла на днище вакуум-камеры.

В шестом примере, прототипе, вследствие отсутствия подачи инертного газа и наличия перегородки с отверстиями, не обеспечивается необходимая интенсивность перемешивания и барботажа слоя металла на днище вакуум-камеры, что приводит к уменьшению производительности и эффективности процесса поточного вакуумирования металла.

В примерах 2-4, вследствие подачи инертного газа через днище вакуум-камеры в оптимальных количествах, а также наличия на днище цилиндрической перегородки с оптимальным числом боковых отверстий, обеспечивается необходимая интенсивность перемешивания и барботажа слоя металла на днище вакуум-камеры.

Применение способа и устройства позволяет повысить производительность и эффективность процесса поточного вакуумирования металла на 8-10%