Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ШИБЕРНОГО ЗАТВОРА СТАЛЕРАЗЛИВОЧНОГО КОВША

Изобретение относится к области металлургии, в частности к технологии разливки металла из сталеразливочных ковшей с шиберным затвором при его подготовке для очередной разливки жидкого металла.

Известен способ предохранения канала шиберного затвора от проникновения и застывания в нем металла путем засыпки в канал смеси, состоящей из экзотермических и инертных материалов. [1] (Экспресс-информация, ВНИИГПИ «Черная металлургия», № 39, 1970, стр.44-48.).

Недостатком указанного способа является высокая стоимость экзотермических материалов и необходимость создания специальных участков для их приготовления, необходимость утрамбовки с низким удельным весом в канале затвора, что усложняет технологию подготовки сталеразливочных ковшей перед выпуском металла из плавильного агрегата.

Известен способ подготовки шиберного затвора путем засыпки в канал его концентрата высокоглиноземистой породы типа кионита - концентрат ставролитовый или дистенсилиманитовый [2] (Авторское свидетельство СССР, №661974, МПК³ В 22D41/08,1977).

Недостатком этого способа является то, что в верхней части канала шиберного затвора в зоне контакта с жидкой сталью образуется твердая и тугоплавкая «корка», которая препятствует поступлению жидкого металла в канал шиберного затвора, а вся засыпка ниже «корки» высыпается из канала при открывании затвора. Кроме того, породы типа кионита - концентраты ставролитовый, дистенсилиманитовый и др. имеют высокую температуру плавления, что требует затрат тепла на их расплавление в зоне контакта с жидким металлом, вследствие чего образуется тугоплавкая «корка», для прожигания которой используется кислород.

Известен способ подготовки шиберного затвора [3] (Авторское свидетельство СССР, № 835639, МПК³ В 22D41/08,1979) путем засыпки в верхнюю часть канала стакана разливочной емкости перед разливкой стали нефелином при отношении высоты наполнения канала нефелином к общей высоте канала стакана 0,15-0,35.

Недостатком этого способа является высокая стоимость нефелина, необходимость применения специального оборудования для подготовки данного материала, что усложняет технологию подготовки сталеразливочных ковшей перед выпуском металла и нецелесообразно в серийном производстве.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ подготовки сталеразливочных и чугуновозных ковшей конвертерного цеха [4] (Технологическая инструкция АО «ЕВРАЗ НТМК» ПТИ 006-СТ-29-2017), включающий засыпку стартовой смеси в канал ковшевого стакана шиберного затвора перед разливкой металла с горкой над рабочей футеровкой днища сталеразливочного ковша.

Недостатком данного способа является не открытие сталеразливочных ковшей из-за насыщения влагой стартовой смеси и в результате чего образования спекаемого слоя стартовой смеси.

Задача изобретения - повышение открываемости канала шиберного затвора сталеразливочных ковшей до 100% без применения кислорода и внешних воздействий, обеспечение свободного истечения жидкого металла, в частности стали, из канала ковшевого стакана через защитную трубу и исключение вторичного окисление металла при открытии шиберного затвора на МНЛЗ с учетом предлагаемого способа и применения двойного слоя огнеупорной засыпки в канал ковшевого стакана перед заливкой металла.

Технический результат изобретения возникает при применении предлагаемого способа подготовки шиберного затвора сталеразливочного ковша перед заливкой металла, в виде огнеупорной засыпки в два слоя в канал ковшевого стакана и заключается в открываемости шиберного затвора до 100% без применения внешних воздействий, в частности прожигания кислородом, обеспечении свободного истечения металла, в частности стали после открывания шиберного затвора, что позволяет улучшить качество слитков и не допустить отсортировку металла, возникающую при открытии сталеразливочных ковшей при помощи кислорода и/или разливки «открытой» струей без использования защитной трубы.

Технический результат достигается тем, что в способе подготовки шиберного затвора сталеразливочного ковша включающем засыпку в канал ковшевого стакана перед заливкой металла стартовой смеси предусмотрены следующие отличия:

- перед установкой шиберного затвора в сталеразливочный ковш производят огнеупорную засыпку в верхнюю часть канала ковшевого стакана в два слоя;

- первый слой заполняют силикагелем в объеме 300-600 мл.;

- силикагель предварительно просушивают до температуры 50-100°С;

- обеспечивают условие заполнения силикагеля выше уровня стыка неподвижной плиты шиберного затвора и низа ковшевого стакана на 30 мм;

- второй слой заполняют стартовой смесью до уровня высоты ковшевого стакана,

- стартовую смесь предварительно просушивают до температуры 30-40°С;

- производят установку и крепление шиберного затвора в сталеразливочном ковше;

- стартовой смесью массой в 20-28 кг. заполняют канал шиберного блока, с тем условием, чтобы закрыть пространство над рабочей футеровкой днища сталеразливочного ковша и шиберным блоком.

Таким образом, данное техническое решение соответствует критерию «новизна».

Анализ патентов и научно-технической информации не выявил использования новых существенных признаков, используемых в предлагаемом решении. Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».

Сущность предложенного способа поясняется на ФИГ 1. , где 1- шиберный затвор; 2- неподвижная плита шиберного затвора; 3- подвижная плита шиберного затвора; 4- канал ковшевого стакана; 5- ковшевой стакан; 6 - силикагель; 7- стартовая смесь; 8- канал шиберного блока; 9 – шиберный блок; 10 – шиберное гнездо; 11 стакан - коллектор; 12- сталевыпускное отверстие.

При подготовке шиберного затвора 1 сталеразливочного ковша (на Фиг 1. не показан) к разливке металла верхнюю часть канала 4 ковшевого стакана 5 заполняют предварительно просушенным до температуры 50-100°С силикагелем 6 в объеме 300-600 мл. Для герметизации стык между неподвижной плитой 2 шиберного затвора 1 и низ ковшевого стакана 5 обмазывают огнеупорной глиной, которая содержит влагу. Чтобы закрыть эту проблемную зону канал ковшевого стакана 4 заполняют силикагелем 6 выше уровня стыка неподвижной плиты 2 шиберного затвора 1 и низа ковшевого стакана 5 на 30 мм. Затем на этот слой засыпают предварительно просушенный до температуры 30-40°С стартовую смесь 7 до уровня высоты ковшевого стакана 5 и производят установку и крепление шиберного затвора 1 в сталеразливочном ковше, после чего заполняют канал 8 шиберного блока 9 стартовой смесью 7 массой в 21-28 кг, для того чтобы закрыть проблемную зону - пространство над рабочей футеровкой днища сталеразливочного ковша (на Фиг 1. не показан) и шиберным блоком 9, где может выделяться влага.

Применение силикагеля 6 обусловлено тем, что данный материал обеспечивает адсорбцию и исключает увлажнение стартовой смеси, тем самым предотвращает образование «свода» в месте стыка ковшевого стакана и шиберного затвора.

Применение силикагеля 6 меньше 300 мл. приводит к увлажнению стартовой смеси и образованию свода.

Применение силикагеля 6 больше 600 мл. не приводит к ухудшению свободного истечения смеси, но приводит к перерасходу силикагеля, кроме того большие порции силикагеля при контакте с горячим расплавленным металлом приводят к пиротехническому эффекту (т.е. происходят небольшие взрывы металла, что не безопасно).

Перед засыпкой силикагеля 6 в верхнюю часть канала 4 ковшевого стакана 5 его дополнительно подсушивают в сушильном шкафу сухим воздухом до температуры 50-100° С для улучшения адсорбирующего эффекта.

После чего канал 4 ковшевого стакана 5 засыпают стартовой смесью 7 по уровню, равной высоте ковшевого стакана 5.

Перед засыпкой стартовой смеси 7 на слой силикагеля 6 в канал 4 ковшевого стакана 5 ее дополнительно подогревают в сушильном ящике до температуры 30-40° С для удаления влаги.

Применение стартовой смеси 7 меньше высоты ковшевого стакана 5 приводит к спеканию стартовой смеси и вследствие чего не открытию сталеразливочного ковша, а применение стартовой смеси 7 больше высоты ковшевого стакана 5 приводит к сложности во время установки и крепления шиберного затвора в сталеразливочном ковше.

Подготовленный шиберный затвор 1 с двумя слоями огнеупорной засыпки в виде силикагеля 6 и стартовой смеси 7 устанавливают и крепят в сталеразливочный ковш. Далее канал 8 шиберного блока 9 заполняют стартовой смесью 7 до уровня выше высоты шиберного блока 9 массой в 21-28 кг, так чтобы образовалась горка над рабочей поверхностью днища ковша (на Фиг. 1 не показан), для того чтобы закрыть проблемную зону - пространство над рабочей футеровкой днища сталеразливочного ковша и шиберным блоком 9, где может выделяться влага.

После открывания шиберного затвора 1, когда подвижная плита 3 вместе со стаканом коллектором 11 совмещена с отверстием неподвижной плиты 2 шиберного затвора 1 на МНЛЗ, из канала 4 ковшевого стакана 5 высыпается через сталевыпускное отверстие 12 вначале силикагель 6, затем стартовая смесь 7 и после происходит свободное истечение жидкого металла без применения внешних воздействий, прожигания кислородом.

Испытание по технологии прототипа и предлагаемого изобретения осуществлены на производственном участке подготовки сталеразливочных и чугуновозных ковшей конвертерного цеха АО «ЕВРАЗ НТМК» для разливки стали на МНЛЗ. На этом участке оформляют сталеразливочный ковш шиберным затвором 1.

На верхнюю неподвижную огнеупорную плиту 2 шиберного затвора 1 устанавливали ковшевой стакан 5.

Перед установкой шиберного затвора 1 в сталеразливочный ковш объемом 150,4 т. в канал 4 ковшевого стакана 5 засыпали мерной кружкой, силикагель 6 в количестве 300-600 мл. Удельный расход силикагеля на сталеразливочный ковш показан в таблице 1. Силикагель перед применением подсушивали до температуры 50-100° С в духовом шкафу.

После чего непосредственно в канал 4 ковшевого стакана 5 засыпали второй слой - в виде хромсодержащей стартовой смеси до уровня высоты ковшевого стакана 5. Стартовую смесь 6 перед засыпкой подогревали в специальной ящике, поддерживающим температуру 30-40 °С.

В качестве силикагеля использовали силикагель марки КСМГ по ГОСТ 3956-76 «Силикагель технический».

В качестве стартовой смеси применяли смесь марки START-RMK, массовая доля %: SiO₂ – 21-26; Cr₂O₃-28-36; Al₂O₃-10-11; Fe₂O₃ – 20-22; MgO – 7-9; CaО – 0,02 – 0,05. Фракционный состав смеси; мин. – 0,1 мм, макс – 1,25 мм. Массовая доля влаги 0,2. Стартовая смесь расфасована заводом – изготовителем в мешки, масса одного мешка составляет 7-8 кг. Мешки со стартовой смесью перед установкой их в специальный ящик вскрывали для удаления влаги из мешка.

При помощи консольно – поворотного крана установили шиберный затвор на корзину манипулятора шиберного стенда, где огнеупорный ковшевой стакан 5 обмазывали снаружи огнеупорной глиной, после подводили манипулятор с шиберным затвором 1 под днище сталеразливочного ковша и вставляли совместно с шиберным затвором 1 в канал 8 шиберного блока 9 сталеразливочного ковша, где шиберный затвор 1 крепили стальными клиньями в шиберное гнездо 10. Со специально оборудованной площадки ковшевой производил засыпку стартовой смеси 7 шиберного гнезда 10 сталеразливочного ковша. После чего подачу стартовой смеси 7 вели в центр шиберного блока 9 с горкой над рабочей футеровкой днища сталеразливочного ковша. Стартовую смесь подогревали в специальной ящике, поддерживающим температуру 30-40 °С. Общий и удельный расход стартовой смеси на сталеразливочный ковш показан в таблице 1.

Шиберный затвор 1 готов к приему металла новой плавки. После заполнения сталеразливочного ковша металлом его подавали на разливочный стенд МНЛЗ. После открывания шиберного затвора 1 через 2 с. из ковшевого стакана 5 высыпался силикагель 6, затем стартовая смесь 7 и началось свободное истечение металла из сталеразливочного ковша.

Результаты исследований и промышленных испытаний предлагаемого и известного способа приведены в таблице 1.

Таблица 1

Предлагаемый способ подготовки шиберного затвора сталеразливочного ковша перед заливкой металла при применении огнеупорной засыпки в канал ковшевого стакана в два слоя в виде силикагеля и стартовой смеси защищает выпускной канал шиберного затвора от проникновения и затвердевания в нем металла, обеспечивает теплоизоляционную защиту от шиберного блока до стакана-коллектора. Опытно-промышленные испытания предлагаемого способа подготовки шиберного затвора на АО «ЕВРАЗ НТМК» дали высокие результаты по открываемости шиберного затвора до 99-100% без применения кислорода, показали возможность свободного истечения металла при открывании шиберного затвора, что позволило стабилизировать скорость разливки, повысить ее производительность, улучшить качество непрерывно-литых заготовок.

Источники информации

[1] Экспресс-информация, ВНИИГПИ «Черная металлургия», № 39, 1970, стр.44-48.

[2] Авторское свидетельство СССР, № 661974, МПК³ В22D41/08,1977.

[3] Авторское свидетельство СССР, № 835639, МПК3 В22D41/08,1979.

[4] Технологическая инструкция АО «ЕВРАЗ НТМК» ПТИ 006-СТ-29-2017.