Результат интеллектуальной деятельности: ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ КОВШ

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металла на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) с плазменным подогревом металла в промежуточном ковше.

Известно устройство (US 2004/00074880 A1, B23K 9/00, 22.04.2004) для плазменного подогрева металла в промежуточном ковше, в котором подогрев стали производится дугой, зажигаемой между двумя электродами генератора низкотемпературной плазмы через жидкую сталь (жидкая сталь выполняет функции промежуточного электрода).

Подогрев стали в известном устройстве приводит к положительному результату, поддерживая температуру в некотором интервале.

Однако данное устройство имеет существенный недостаток из-за того, что дуга между электродами в первую очередь горит через шлаковое покрытие, которое сильно разогревается из-за его большого электросопротивления, т.е. значительное тепловыделение имеет место в шлаке, что уменьшает эффективность процесса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство (US 6110416, C21B 7/00, 29.08.2000), в котором выполнены камеры для плазменного нагрева стали, размещенные в теплоизолированном корпусе, одна из которых может быть выполнена центральной и в которой установлен трубопровод для подачи расплавленного металла. Центральная камера соединена с одной или несколькими камерами, в каждой из которых установлен разливочный стакан.

Наличие камеры, в которую поступает жидкая сталь из отверстия, расположенного ниже уровня шлакового покрытия, позволяет существенно уменьшить шлаковое покрытие в области горения электрической дуги и, соответственно, увеличить эффективность процесса плазменного нагрева стали.

Недостатком указанного устройства является необходимость использования подовых электродов, что усложняет конструкцию промежуточного ковша и уменьшает надежность его работы. Хотя, по сравнению с аналогом (1), эффективность процесса повышается, но она все еще находится на низком уровне. Потери тепла на излучение в стволе дуги велики, а излучение, в основном, нагревает стенки камеры, что сказывается на ресурсе жаропрочного покрытия камеры.

Задачей изобретения является повышение надежности и эффективности процесса плазменного подогрева металла.

Это достигается тем, что в отличие от известного устройства описываемый ковш снабжен одной или несколькими жаропрочными перегородками, каждая из которых выполнена с каналом для установки плазмотрона и с придонным отверстием для прохода расплавленного металла. Каждая из упомянутых камер образована стенками корпуса и одной из наружных стенок соответствующей жаропрочной перегородки. Придонное отверстие каждой перегородки соединено с упомянутым каналом, полостью центральной камеры и полостью камеры с разливочным стаканом, прилегающей к упомянутой перегородке.

На фиг.1 показана часть промежуточного ковша для непрерывной разливки металла. На фиг.2 показана жаропрочная перегородка с придонным отверстием.

Промежуточный ковш для непрерывной разливки металлов с плазменным подогревом содержит теплоизолированный корпус 1 с центральной камерой 2, в которой установлен центральный трубопровод 3 для подачи расплавленного металла. Кроме центральной камеры 2 имеется одна или несколько камер 4, в каждой из которых установлен разливочный стакан 5. В корпусе 1 ковша установлены одна или несколько жаропрочных перегородок 6. Каждая перегородка 6 выполнена с вертикальным каналом 7 для установки плазмотрона 8. Каждая перегородка 6 выполнена с придонным отверстием 9, которое соединено с полостью канала 7, полостью центральной камеры 2 и полостью камеры 4. Плоскость выходного сечения плазмотрона 8 совпадает с верхней кромкой 10 отверстия 9 в перегородке 6.

Устройство работает следующим образом. После предварительного прогрева элементов конструкции ковша и перед началом разливки металла по центральному трубопроводу 3 запускают плазмотрон с номинальным расходом рабочего газа при мощности дуги, составляющей 20% от номинальной мощности дуги. В дальнейшем расход рабочего газа поддерживается постоянным. После достижения необходимого для разливки металла уровня в ковше увеличивают мощность дуги до номинального уровня. В дальнейшем с помощью программы ЭВМ поддерживается необходимый уровень мощности дуги для обеспечения оптимальных условий разливки путем непрерыного изменения температуры жидкого металла.

Описанная конструкция ковша позволяет также полностью опорожнять промежуточный ковш за счет придонного отверстия 9, которое соединено с полостями камер 2 и 4 и полостью канала 7, а также интенсивно перемешивать расплавленный металл.

Нагрев стали и наличие горячего рабочего газа в нижней части ковша имеют существенные преимущества:

при этом не только повышается эффективность нагрева стали, но и возникает конвекция в металле, которая к тому же вместе с пузырьками всплывающего рабочего газа обеспечивают чистоту металла от неметаллических включений.

Возможность включения плазмотрона непосредственно перед началом разливки стали из сталелитейного ковша обеспечивает нормальный температурный режим разливки с самого начала и до конца процесса.