Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ СТАЛИ

Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывному литью заготовок, и может быть использовано для повышения производительности машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) и получения литых заготовок повышенного качества.

Известен способ непрерывной разливки стали с перемешиванием затвердевающего металла в кристаллизаторе МНЛЗ путем его периодического вакуумного всасывания и выталкивания через дополнительную огнеупорную трубу при помощи инертного газа (В.Н. Баранова, Р.Я. Якобше, В.Л. Найдек и др. Влияние газоимпульсного перемешивания жидкого металла на качество слитков и непрерывнолитых заготовок // Процессы литья. - 2010. - №6. - С. 20-26).

Известен также способ непрерывной разливки стали с перемешиванием жидкого металла в кристаллизаторе МНЛЗ путем его периодического выталкивания из сталеразливочного стакана, подавая в него инертный газ через штуцера, которые вмонтированы в верхней части стакана (патент РФ №2011470 от 03.04.1991 г., МПК B22D 11/00, опубл. 30.04.1994 г.).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ непрерывной разливки стали с газоимпульсным перемешиванием стали в кристаллизаторе МНЛЗ путем циклического его выталкивания из полости сталеразливочного стакана, подавая в него инертный газ через штуцера, которые вмонтированы в тело специального фланца, установленного между промежуточным ковшом и стаканом (патент UA №83140 от 18.03.2013 г., МПК B22D 11/00, B22D 11/14, опубл. 27.08.2013 г.).

Недостатком всех известных способов непрерывной разливки стали является отсутствие синхронности частоты выталкивания металла из стакана с частотой качания кристаллизатора МНЛЗ, из-за чего происходит существенные колебания уровня металла в нем, что чревато разрушением шлакового покрытия на поверхности расплава. Разрушение покрытия на поверхности расплава может вызвать затягивание шлаков в тело затвердевающего металла и ухудшить качество заготовок. В связи с этим, для всех известных способов ограничены пределы регулирования параметров газоимпульсного перемешивания (объем выталкиваемого металла), что, в свою очередь, снижает интенсивность тепло- массообменных процессов в кристаллизаторе.

Техническим результатом является устранение указанных недостатков и улучшение качества литых заготовок путем повышения плотности и дисперсности их кристаллических структур, снижения осевой пористости и ликвации, а также повышение производительности МНЛЗ.

Технический результат достигается тем, что циклическое выталкивание порции металла из стакана осуществляется при давлении газа не менее ферростатического напора столба h выталкиваемого из кристаллизатора металла на глубине 0,4÷0,5 его высоты на фазе движения вниз и, наоборот, на фазе движения кристаллизатора вверх - сброс газа. При этом, объем выталкиваемой порции металла высотой h равен объему металла между наружной поверхностью стакана и стенкой кристаллизатора высотой h₁, равной амплитуде качания кристаллизатора.

Сущность заявляемого способа поясняется чертежом (фиг. 1), где показана схема непрерывной разливки стали с газоимпульсным перемешиванием металла в кристаллизаторе МНЛЗ. На чертеже изображен промежуточный ковш 1, дополнительно оснащенный плитой 2 с каналом для подвода газа и гнездом для установки сталеразливочного стакана 3. Стакан 3, закрепленный в гнезде плиты 2 при помощи фланца 4, опущен в кристаллизатор 5. Подачу инертного газа в сталеразливочный стакан осуществляется при помощи устройства, состоящего из вентиля 6, редукционного клапана 7, ресивера 8 с манометром 9 и трехходового механического клапана 10 с переключателем 11.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Аргон из сети газопровода через вентиль 6 подается в ресивер 8 и при достижении в нем заданного давления закрывается редукционным клапаном подачи 7. Ресивер 8 через трехходовой клапан 10 соединен с полостью погружного стакана 3. При совершении кристаллизатором 5 движения вниз прикрепленный к нему переключатель 11 переводит клапан 10 в режим впуска аргона в полость стакана 3. В результате этого в полости погружного стакана 3 давление повышается до значения, необходимого для снижения уровня металла в нем на глубину h, чтобы исключить попадание аргона в расплав. При подъеме кристаллизатора в верхнее положение переключатель 11 переводит клапан 10 в режим стравливания избыточного аргона из полости погружного стакана в атмосферу. В дальнейшем происходит заполнение полости погружного стакана поступающим из промежуточного ковша металлом. И таким образом цикл повторяется с частотой, равной частоте качания кристаллизатора.

Предложенный способ газоимпульсного перемешивания металла при непрерывной разливке стали существенно интенсифицирует тепло-массообменные процессы в кристаллизаторе и как результат этого позволяет повысить производительность МНЛЗ до 10%. При этом достигается улучшение качества литых заготовок за счет повышения плотности и дисперсности их кристаллических структур, снижения осевой пористости и ликвации.