Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОДАЧИ ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩЕЙ СМЕСИ В КОВШ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности - к утеплению поверхности жидкой стали и чугуна в ковше порошкообразной теплоизолирующей смесью.

Известен способ подачи в ковш порошкообразных материалов путем их вдувания в струе газа (И.К.Попандопуло, Ю.Ф.Михневич. Непрерывная разливка стали. М.: Металлургия, 1990, с.53-54).

Одним из недостатков указанного способа является то, что для его реализации требуется сооружение специальной установки, состоящей из стенда для сталеразливочного ковша, бункеров для хранения вдуваемого материала, устройства для подачи материала к фурме, собственно фурмы, пылеулавливающего устройства, что требует больших затрат на ее сооружение и содержание.

Вторым существенным недостатком известного способа подачи порошкообразных материалов является то, что порошкообразный материал при продолжительном периоде нахождения в бункере может адсорбировать атмосферную влагу, при этом величина содержания влаги в порошке достигает более 2%. Подача порошкообразного материала в ковш с указанным содержанием влаги приводит к увеличению содержания водорода и кислорода в стали и ухудшению ее качества.

Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является способ подачи сыпучего материала в ковш посредством установки, включающей: расходные бункера для хранения сыпучего материала с вибраторами, систему конвейеров, весы, дозатор (И.К.Попандопуло, Ю.Ф.Михневич. Непрерывная разливка стали. М.: Металлургия, 1990, с.15-16). Порошкообразный материал последовательно из расходных бункеров по системе конвейеров, через весы поступает в дозатор и далее засыпается ковш с металлом.

Недостатком указанного способа является то, что для его реализации требуется сооружение специальной установки, что требует больших затрат на ее сооружение и содержание, кроме того, порошкообразный материал, последовательно проходя путь из расходных бункеров по системе конвейеров, через весы, дозатор и далее в ковш, распыляется в окружающее пространство из-за действия восходящих потоков от горячего металла, что обеспечивает необходимую теплоизоляцию металла.

Вторым существенным недостатком этого известного способа подачи порошкообразных материалов является то, что порошкообразный материал при продолжительном периоде (как правило, суточный запас) нахождения в расходном бункере может адсорбировать атмосферную влагу, при этом величина содержания влаги в порошке достигает более 2%. Подача порошкообразного материала в ковш с металлом с указанным содержанием влаги приводит к увеличению содержания водорода и кислорода и ухудшению его качества.

Третьим недостатком указанного способа является то, что при его использовании возрастает время нахождения жидкого металла в ковше на 3-5 минут за счет затрат времени на транспортировку ковша к установке и от нее, а также затрат времени непосредственно на работу узлов и механизмов установки при подаче сыпучих материалов в ковш, что увеличивает снижение температуры металла в единицу времени. В период нахождения жидкого металла в ковше среднее снижение температуры составляет 12,3°С. Кроме того, увеличение продолжительности нахождения металла в ковше отрицательно влияет на стойкость футеровки ковша, снижая до 55 количество наливов металла в ковш.

Технической задачей изобретения является исключение распыления смеси в окружающее пространство, обеспечение высокой теплоизоляции металла, удешевление процесса засыпки, обеспечение высокого качества металла за счет исключения попадания влаги при засыпке смеси.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе подачи теплоизолирующей смеси в ковш, включающем размещение смеси в сгораемом герметичном контейнере и засыпку смеси на поверхность металла, в отличие от ближайшего аналога контейнер размещают электромостовым краном по центру ковша на расстоянии 500-1000 мм над поверхностью металла и выдерживают в течение 3-5 секунд для сгорания нижней части контейнера и засыпки смеси на поверхность металла.

Затем контейнер выдерживают 3-5 секунд для сгорания нижней части контейнера, после чего осуществляют засыпку смеси в ковш на поверхность металла.

Способ засыпки поверхности жидкого металла в ковше порошкообразной теплоизолирующей смесью непосредственно из сгораемого контейнера не требует сооружения специальной установки, поскольку смесь, размещенная в сгораемом герметичном контейнере, подается действующим электромостовым краном к ковшу, находящемуся на сталевозе, в момент его транспортировки от агрегата внепечной обработки на машину непрерывного литья заготовок, соответственно не требуются затраты на ее сооружение и содержание.

Размещение порошкообразной теплоизолирующей смеси в сгораемом герметичном контейнере в количестве, необходимом для засыпки поверхности жидкого металла в одном ковше, исключает необходимость ее продолжительного хранения в расходном бункере и тем самым возможность адсорбировать атмосферную влагу, величина которой не превышает 2%, и это не приводит к увеличению содержания водорода и кислорода в металле и ухудшению его качества.

Способ размещения смеси в сгораемом герметичном контейнере и засыпка смеси в ковш непосредственно из контейнера исключает необходимость последовательной передачи порошка из расходного бункера по системе конвейеров, через весы, дозатор и далее в ковш, тем самым исключает ее распыление в окружающее пространство.

Размещение контейнера со смесью над поверхностью жидкого металла на расстоянии менее 500 мм может привести к сгоранию нижней части контейнера еще до момента размещения его по центру ковша с жидким металлом и по этой причине к частичному высыпанию смеси за пределами ковша и распылению ее в окружающее пространство.

Размещение контейнера со смесью над поверхностью жидкого металла на расстоянии более 1000 мм приводит к замедлению времени сгорания и к не одновременному сгоранию нижней части контейнера, что приводит к неравномерному распределению смеси по поверхности расплава металла в ковше и соответственно к ухудшению качества теплоизоляции металла по всей его поверхности.

Таким образом, оптимальным расстоянием для размещения контейнера со смесью по центру ковша над поверхностью жидкого металла является расстояние в 500-1000 мм.

Выдерживание контейнера со смесью над поверхностью жидкого металла менее 3 секунд недостижимо по техническим возможностям электромостового крана.

Выдерживание контейнера со смесью над поверхностью жидкого металла более 5 секунд может привести к сгоранию не только его нижней части, но и боковой, а также верхней, что приведет к распылению смеси за счет конвективных потоков в рабочее пространство цеха и запылению рабочих мест.

Таким образом, оптимальным временем выдерживания контейнера со смесью над поверхностью расплава металла является время 3-5 секунд. Это означает, что при использовании данного способа подачи теплоизолирующей смеси в ковш время нахождения жидкого металла в ковше возрастает только на 3-5 секунд.

Пример конкретного исполнения

В сталеплавильном цехе ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» провели опыты по подаче теплоизолирующей смеси в сталеразливочный ковш номинальной емкостью 175 тонн для утепления поверхности жидкой стали при выплавке стали марки Ст3 сп. Провели 27 плавок - плавки №21042÷21069.

В опытах использовали сгораемый герметичный контейнер разового использования по ТУ 2297-135-00209723-02 размером 75×75×125 см с допустимой рабочей нагрузкой 1300 кг, изготовленный из полимерной пленки в ЗАО «Промполимер», г.Волжский Волгоградской области, РФ.

Теплоизолирующая смесь, используемая в опытах, имела следующий состав, мас.%:

Зерновой состав смеси составлял от 0 до 3 мм. Влажность менее 2%.

Контейнер со смесью размещали по центру ковша над поверхностью жидкого металла на расстоянии 500-1000 мм. Время выдерживания контейнера со смесью над поверхностью жидкого металла составляло 3-5 секунд.

Получены следующие результаты: в период нахождения жидкого металла в ковше среднее снижение температуры составило при использовании способа по прототипу 12,3°С, по заявленному способу 10,9°С, что ниже на 11,4%.

Стойкость футеровки ковшей (число наливов) составила по прототипу 55 наливов, по заявленному способу 59,5 наливов, что выше на 8,1%.