Способ скоростной разливки спокойной стали и устройство для его осуществления

:нТЕН 1 НО.ЬИЬЛИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ А ВТОРСНОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ скии ите чев,лым ССР983.И СПО Изо ние относится к еталлурги ивке стали с ожни ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ПЮТ СССР(71) Череповецкий металлургичкомбинат им. 50-летия СССР ивецкий филиал Вологодского понического института(54) СПОСОБ СКОРОСТНОЙ РАЗЛИВКОЙНОЙ СТАЛИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯОСЛ(Е СТВЛЕН ИЯ(57) Изобретение относится к Цель изобретения - уменьшение времени разливки, турбулентности струи и гидродинамического удара о дно изложницы, уменьшение плено- и трещинообразования путем исключения явления закручивания жидкого металла и захвата им окисной пленки с поверхности металла в промежуточной емкости и передачи ее в тело слитка, а также увеличение выхода годного и снижение газонасыщенности стали.На фиг.1 приведена зависимость скорости истечения стали из разливочного ковша от различных конГл аций металлургии, к разливке стали сверху в изложницы, Цель изобретенияуменьшение времени разливки, турбулентности струи и гидродинамического удара о дно изложницы, плено- итрещинообразования путем исключенияявления закручивания жидкого металлаи захвата ии окисленной пленки с поверхности металла в промежуточной емкости и передачи ее в тело слитка,а также увеличение выхода годного иснижение газонасыщенности стали. Согласно изобретению подачу металла впромемкость осуществляют через дваотверстия сталеразливоцного ковша,образуя встречные потоки непосредственно в промемкость перед ее выпускнымстаканом- коллектором . 2 с . и 1 з . и.ф-лы, 8 ил.3 табл. диаметров стаканов ковша, практически используемых в промышленности;на фиг.2 - устройство для скоростной разливки стали с элементами крепления на сталеразливоцном ковше, продольный разрез; на фиг.3 - то же, поперечный разрез; на фиг.4-8 - проекции устройства с выполнением огнеупорной перегородки и арки.В табл. приведены данные, поясняющие предлагаемый способ .Устройство для скоростной разливки спокойной стали содержит промежуточнув бесстопорную емкость 1, перегородку 2 в ее рабочем объеме, стака-коллектор 3. Промежуточное устройство прикреплено жестко поипомощи навесов 4, и на цапфах 5 ковша в ходе всей разливки стакан-коллектор 3, например, диаметром 40 мм расположен в центре донной части емкости 1 под огнеупорной поперечной перегородкой 2. Последняя в виде арки, делящей весь рабочий объем на рав" ные части, обеспечивающие прием жидкой стали из канала шиберного устрой ства 6.В каждой из торцовых частей перегородки выполнены проходы 7 в виде полостей, сужающихся в направлении стакана-коллектора 3 так, что отноше ние площадей Б 1 просвета при входе в арку (Фиг.7) и выходе из нее Б,2 к поперечному сечению Бз стакана-коллектора (фиг.8) взято равным (5,6- 5,8) (2,8-3,0):1. Величина отношения этих площадей установлена экспериментально (табл.2) изменением площадей просветов и их влиянием на турбулентность потока и разбрызгивания металла . 25Стакан-коллектор выполнен выступающим над дном емкости на 100-200 мм, Величина выступа стакана -коллектора установлена экспериментально с учетом объема окисного шлака, образующегося на поверхности металла, и его остатков в промежуточной емкости после наполнения изложницыВыполнение выступа менее 100 мм нерационально изэа слива шлака в объем слитка. При выступе более 200 мм после окончания разливки наблюдается значительное эакозление металлом пройежуточной емкостиШамотно-графитовая трубка для ста кана-коллектора используется длиной 600 мм и диаметром 140 мм.С помощью навесов устройство жестко крепится на цапфах ковша на весь период разливки. При этом использова ние устройства не сопровождается при обычных температурных условиях настылеобразованием и может быть использовано многократно без обновления футеровки.Для струи из каналов шиберного устройства 6 поступают в левую и правую части рабочего объема емкости 1. Опробование устройства без огнеупорной перегородки 2 сопровождается как при поступлении одной струи, так и двух одновременно развитием закручивания металла . Оно больше при двух струях, а также при меньшей высоте налива. Последствием такой разливкиявляется истечение стали со значительным разбрызгиванием струи, поступающей в изложницу, и ухудшением качества поверхности, поэтому было осуществлено разделение рабочего объемаемкости на равные объемы, что обеспечивает более плавное слияние потоков жидкой стали в один поток припоступлении металла в стакан-коллектор. 5 мкость каждого рабочего объема составляет ,3 /-0,41 м при максимальной высоте налива 0,6 м, выбранной по конструктивным соображениямудобства крепления промежуточной емкости к ковшу. При полном наливе каждого рабочего объема масса жидкой стали колеблется от 2,6 до 2,9 т, чтодостаточно для скоростного истеченияи не создает трудностей контроля замоментом поступления металла в прибыльную надставку, перекрытие струиобеспечивает успешный слив остатковстали в прибыльную надставку и отсутствие подтеков при перемещении ковшак следующей по входу разливки изложнице. Этому способствует размещение стакана-коллектора над дном емкости на100-200 мм.Весьма важной характеристикой плотного и компактного формирования струиявляется выполнение прохода в каждой иэ торцовых частей перегородкив виде арочного прохода с использованием клина торцового У 21, что обеспечивает в сечении сегмент. Такаясферическая полость может изменятьплощадь просвета в сторону увеличения эа счет снятия одного - двух рядов кирпича толщиной 65 мм. Снижениетурбулентности струи достигают тем,что отношение площадей просвета привходе в арку и выходе из нее в стаканколлектор к поперечному сечению последнего взято равным (5,6-5,8):(283,0):1, что обосновано экспериментом (табл.2),При испытании изучается ряд соотношений площадей просвета в арку и выходе иэ нее в указанном интервале и за пределами значений, При этом контролируют эффективность использования величины показателя для компактности струи, истекающей иэ стакана-коллектора. Разливка компактной струей принимается в качестве удовлетворительной эффективности. Другой положи5 16тельной характеристикой нормальнойразливки принимается отсутствие захвата окисной пленки.Наилучшие положительные результаты по сравнению с базовым вариантомполучены при одновременном использовании отличительных признаков способа и устройства для скоростной разливки спокойной стали.Сводные данные с указанием достигнутых результатов и абсолютных значений отличительных характеристикприведены в табл,3.За базовый вариант принята разливка сверху иэ сталеразливочного ковшачерез канал шиберного затвора диаметром 40 мм в изложницы без промежуточного устройства. Опытный вариантпредставлен выбором трех отношенийплощадей поперечного сечения двух стаканов сталераэливочного ковша к площади поперечного сечения стакана-коллектора (обозначения совпадают с нумерацией кривых на фиг,1): 4 - оптимальный вариант(два стакана И 60 мм) отношение 0,3/, 3 - нижний предельныйвариант, отношение 0,32; 5 - верхнийпредельный вариант, отношение 0,44.Запредельные варианты опробованияспособа, как показавшие наихудшиепо сравнению с базовым вариантом результаты, не приводятся,Как следует из данных табл,3, оптимальными по качеству заготовкиявляются слитки, отлитые по варианту4, так как отсутствует брак по трещинам, качество поверхности при визуальном контроле более высокое по сравнению с базовым и оценивается как"чистое" (свободное от плены и др.).Варианты 3 и 5 имеют более предпочтительные по сравнению с базовымпоказатели качества, но более низкиечем в оптимальном варианте, что, в,основном, определяется меньшей компактностью струи, поступающей в изложницу, и ее разбрызгиванием, Приварианте 5 имеет место турбулентностьструи в начале разливки, что сопровождается увеличением газонасыщенности металла. 151)4/ Предлагаемые способ и устройство для скоростной разливки стали по сово купности уменьшения дефектов базового варианта обеспечивают увеличение выхода годного на 12.П р и м е р. Сталь углеродистая и низколегированная выплаеляется 10 15 20 - 2530 35 40 45 50 55 в 600-тонных мартеновских и 50-тонных двухванных печах. После предыду.щей плавки и разливки стали в промежуточном устройстве заменяется стакан-коллектор с внутренним диаметром140 мм и перед разливкой просушивается газовой горелкой. Внутренняя футеровка промежуточной емкости выпол"нена по условиям, соответствующимфиг,2 и 3.Перед подачей сталераэливочногоковша под желоб лля принятия плавкив днище устанавливаются два сталеразливочных стакана каждый диаметром60 мм, что отвечает условию отношения площадей поперечного сечения двухстаканов и стакана -коллектора промежуточного устройства, равного 0,37.После выпуска плавки в ковш на цапфыв его донной части навешияается промежуточное устройство и сталеразливочный ковш перемещается на разливочный участок к подвижному составу сизложницами для слитков массой 13,1 т.Стакан-коллектор наводится по осиизложницы,Перемещением плит шиберного затвора сечения стгкгнлов ковша открываются полностью, и жидкая стальдвумя струями через отверстие в крышке промежуточного устройства поступает в емкость и иэ нее через стаканколлектор диаметром 140 мм в изложницу. Наполнение тела слитка осуществляется поддержанием максимальногоуровня жидкости в рабочих объемахпромежуточной емкости (до появленияпросвета в зазоре между иэложницейи прибыльной надставкой), после чегострую сокращают и заканчивают наполнение прибыльной части, допуская сливостатка металла при полностью перекрытых каналах шиберных затворов.Наполнение тела слитка составляет40 с, а прибыльной части 50 с, Послеэтого ковш совместно с промежуточнымустройством перемещается для наполнения второй изложницы,Благодаря конструктивным решениямвыполнения огнеупорной перегородкипромежуточной емкости слияние потоковпроисходит без значительного развития закручивания металла в рабочихобъема,х и истечение жидкой стали изстакана-коллектора в изложницу происходит компактной струей,По сравнению с базовым вариантомразливки способ и устройство для ско 16750 Мростной разливки обеспечивают ускорение разливки состава изложниц, уменьшение турбулентности струи и гидродинамического удара ее о дно изложницы, а также уменьшение количества заготовок с дефектами трещин и плены и увеличение выхода годного на 1 Ф. Отмечено снижение концентрации азота и кислорода при оптимальных режимах разливки.При длительной эксплуатации промежуточного устройства появляются подтеки металла в районе гнезда стакана-коллектора. Для исключения под 15 теков металла устанавливают стопор, к стакану-коллектору или шиберные плиты в донной части устройства,формула изобретения201. Способ скоростной разливки спокойной стали, вклочающий последовательную подачу жидкого металла иэ сталераэливочного ковша в промежуточ ную емкость и изложницы, поддерживая максимальный уровень жидкости в промежуточной емкости при наполнении тела слитка и сокращая струю до полного перекрытия лишь при заполнении прибыльной части слитка, о т л и ч аЗО ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения времени разливки, турбулентности струи и гидродинамического удара о дно изложницы, плена- и трещи-нообразования путем исклочения яв- З 5 ления закручивания жидкого металла и захвата им окисленйой пленки с поверхности металла в промежуточной емкости и передачи ее в тело слитка, а также увеличения выхода годного и снижения газонасыщенности стали, подачу металла в проемкость осуществляют двумя струями, при этом потоки, образованные каждой иэ струй в проме. жуточной емкости, направлены встречно друг другу.2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что отношение суммарной площади поперечного сечения струйна входе в промемкость к площади поперечного сечения на выходе из неесоставляет 0,32-0,М,3. Устройство для скоростной разливки спокойной стали, содержащее сталеразливочный ковш и промежуточнуюбесстопорную емкость со стаканомколлектором и перегородкой, размещенной в ее рабочем объеме, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюуменьшения времени разливки, турбулентности струй и гидродинамическогоудара о дно изложницы, плено- и трещинообразования путем исключенияявления закручивания жидкого металлаи захвата им окисленной пленки с поверхности металла в промежуточной емкости и передачи ее в тело слитка,а также увеличения выхода годного иснижения газонасыщенности стали,ковш выполнен с двумя сталераэливочными стаканами и жестко связан с промежуточной емкостью, а стакан-коллектор промежуточной емкости расположенв центре ее донной части под перегородкой, выполненной в виде арки и делящей рабочий объем промежуточнойемкости на две равные части, при этов каждой иэ торцовьа частей перегородки выполнены каналы, сообщающиерабочий объем промежуточной емкостисо стаканом-коллектором, а каждый .канал выполнен сужающимся в направлении стакана-коллектора из условиясоотношения суммы площадей каналовна входе в арку и выходе иэ нее кплощади поперечного сечения стакана"коллектора в пределах (5,6-5,8);(2,83,0):1.675047 таблица Уровень металла 1 П в промеаутачноа еикпстн пр ситрпцнон игтвченин нар,тзпиво ного ковчт, н Скоростнстеченил стать ит разливочного ковра чкрез 1 стакан, кг/с,прн Ф стакана, им Скорость истечениииэ клеща через 2стакана, кг/с, прЛианетре стакана,Уровеньметаллапромьюлентк 4 Ь", 5 ни 8 д 10 клеве при с Воболмон иетеченин 60 60 и н сорт ее тствуецал с корост ь 359,8 0,28 С,49 0,6 0,85 303,0 0,6304,8 152,4 С 1 с 4,5 20,4 71,0 0,14 О,5 ;,43 0,54 0,75 287,4 268,8 143.7 339,2 255,5 195,5 4,0 С,2 п,37 0,47 0,66 182,9 с,12 134,4 317,3 23 п,з 3,5 0,С 0,19 С,32 0,40 248,8 0,56 293.8 169, 4 124,4 221,3 3,0 0,1 ь с,7 0,34 0,47 О,гб 268,2 154,6 гг,г 113,6 02,0 0,38 с,сь 0,12 п,1 с,г 1 ЯП 138;301,6 203,2 239,9 г,о 0,09 О,ть 0,20 0,28 75,8 119,8 156,5 207 7 87,9 С,С 34 О,сб 0,11 0,135 0,19 97,8 143,7 169,6 71,85 17,7 1,0 С,С 17 О,СЗ С,ОЬ С С 67 0,09 50,8 101,6 69,2 120 и" 0,5 с, " 3 с, 06 с, с 1 2 с, 0 1 4 О, с 2 45,4 53,6 30,9 22,7 0,1 Табли ца 2 Величина показа- теля Показатели 5,9 - неудовлетворительная, так как сопровождаетсязахватом окисной пленки с поверхности металла емкости5,8 - нормальная разливка: струя компактная 57 - нормальная разливка: струя компактная 5,6 - нормальная разливка: струя компактная 5,5 - неудовлетворительная, развивается турбулизация потока у верхней кромки стакана-коллектора,что приводит к разбрызгиванию металла 3 т 1:1 3,1 - неудовлетворительная, приводит к захватуокисной пленки 3 тО - нормальная разливка компактной струей 2,9 - нормальная разливка компактной струей 2,8 - нормальная разливка компактной струей 3,О: 2,9:1 2,8:1 2,7:1 2,7 - неудовлетворительная, так как развиваетсятурбулизация потока к разбрызгиванию металла Уровеньзеркаламеталлае сталеразливочнгм коа.вЕт н Отношение площадипросвета при входев арку к поперечноиу сечению стаканаколлектора Отношение площади просвета при выходе из арки к поперечному сечению стакана-коллектора 5,8: 5,7:1 5,6: 5,5:1 Эф 117 ЕКТИЕНОСть испОлЬЗования 290,10,55276,60,50262,40,45 47,40,40231,40,35214,30,3 С195,60,25174,90,С 151,50,1523,70,1087,50,0512 1675 1(7 Годерканне Марактеристнма с грумиз стакана- кпллектора Вачество Иасса сталив слитках,Номер плавки,марка стали Лианетрстакана,ю, н от. азота икислооода тюве ркмостн внэуа льнов мощение/8955 гт. 45 О,Ь 270,7 ло 0,15 00 2/5,3 2/6,3 0,3740 ПО 31 П,С 0,37 8951, ст.45 2/5,3 275, 3 254,2 0,33 490,3740 100 0,9 4,2 5,59 78945, ст 35 СП 4,88 Э,б Разбрызгивание стоу Средняя 1 ПП 0,32 3,49 Средняя 10,5 125 301,Базовый Опыт нын Грубаярвань 1 ОС 2/0,9 0,32 1(. :( (81 01 = О, 0052 СредняяПлох ая 0,17 1,38 0,5 4,4 100 293,1 66,1 Базовый 01 тытный 10 П Разбрызгнва " ние струи0,32 206,9 268,5 296,6 100 59701, ст 45 1,040,4 2,8 0,44 150 125 1,2 69,4 25 6,0 2,23 Сырые брикетыы 5,6 257,6 266,4 2,17 Средняя Средняя 15 125 БазовыйОпытный б,о 0,44 2,25 Разбрызгивание струн 10 Вари- Способаитопыта базовый Отьчтный базовый Опытный Базовый Опытный Базовый Базовый Огмп ный Базовый Опытный 69121, ст 45 89338, ст 20 40 108479, ст,35 40 69063, ст.45 40 49658, ст,45 40 Ваготов- брак ппт трещинам СредняяЧис таяСредняяЧистаяЧистаяЧистаяСредняя СредняяСредняяСредняяЧистая таблицаз