содержание   ..  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  ..

Глава 9. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВ ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ СТАЛИ В РАЗРЕЖЕННОЙ АТМОСФЕРЕ

Защита стали от вторичного окисления во время непрерывной разливки, являясь вспомогательной технологической операцией, оказывает значительное влияние на конечный результат, достигаемый от использования комплекса мероприятий, направленных на повышение качества выплавляемого металла. Положительный эффект, полученный при проведении дорогостоящих операций внепечной обработки стали, может быть частично или полностью утрачен во время последующей разливки на МНЛЗ, что обусловлено негативным влиянием кислорода атмосферного воздуха на струю металла в процессе ее движения от разливочного ковша до кристаллизатора, а также взаимодействием материала огнеупорных изделий с высокоактивными элементами, содержащимися в разливаемой стали.

Как известно, в настоящее время экранирование истекающей струи расплава на участке сталеразливочный ковш - промежуточный ковш -кристаллизатор осуществляют с помощью погружных огнеупорных стаканов и труб. Ожидаемый защитный эффект при их использовании зачастую не достигается, что связано с подсосом воздуха в околоструйное пространство через узел стыковки стакана с коллектором ковшового затвора и между его плитами, а также с захватом образующихся на зеркале металла воздушных пузырьков и уносом их в глубь ванны истекающей в нее с большой скоростью струей жидкой стали [80, 129, 155].

9.1. Основные способы непрерывной разливки стали при пониженном давлении

Положительный опыт применения струйного вакуумирования стали в сталеплавильных цехах крупных отечественных и зарубежных машиностроительных предприятий при различных вариантах его реализации (перелив металла из ковша в ковш, разливка крупных слитков в изложницы, выпуск металла из дуговой печи в ковш) [62], а также постоянный рост доли и расширение сортамента металла, разливаемого на МНЛЗ,
явились основными предпосылками разработки способа непрерывного вакуумирования. Идея вакуумной дегазации струи и слоя металла в специальной проточной камере, установленной между разливочным и промежуточным ковшами машины непрерывного литья заготовок, принадлежит Г. А. Соколову. Эта технология дегазации стали, реализованная в свое время под его руководством на Новолипецком металлургическом комбинате, получила название поточного вакуумирования [161].

При данном способе вакуумирования создаются благоприятные кинетические условия для дегазации к раскисления стали углеродом. В момент попадания струи в разреженное пространство в ее объеме появляется большое количество газовых зародышей, способствующих образованию хорошо развитой межфазной поверхности, которая непрерывно обновляется. Причем вакуум воздействует не только на струю, но и на поверхностный слой металла, находящийся в проточной камере и постоянно обновляющийся в результате движения потоков расплава из полости проточной камеры к сталевыпускным каналам промежуточного ковша. Вакуумная обработка стали по ходу ее непрерывной разливки позволяет исключить дополнительные временные затраты на вакуумиро-вание металла, которое при обычной технологической схеме осуществляют в сталеразливочном ковше перед подачей его на разливочный стенд МНЛЗ. Кроме того, при разливке вакуумированной в ковше стали обязательно должны быть предусмотрены меры по обеспечению ее защиты от вторичного окисления, поскольку в противном случае содержание кислорода в металле после окончания разливки может возрасти на 25-30 % [23, 144].

К основным факторам, сдерживающим распространение технологии поточного вакуумирования стали следует отнести громоздкость вакуумных камер и невозможность увеличения расстояния по высоте между разливочным и промежуточным ковшами для их размещения.

Дальнейшее развитие идея непрерывной разливки стали в разреженной атмосфере получила в работах сотрудников Института черной металлургии НАН Украины В. В. Лисицкого, В. С. Лучкина, В, В. Кулакова, предложивших для обеспечения снижения давления в околоструйном пространстве, ограниченном стенками погружного стакана на участке сталеразливочный ковш - промежуточный ковш, использовать защитнодегазационные устройства вихревого типа, устанавливаемые на металлический корпус стакана-коллектора шиберного затвора [29, 82, 146].
 

Схема вихревого устройства показана на рис. 121. Во время перетекания металла из разливочного в промежуточный ковш в дегазационную камеру через тангенциальный подвод под избыточным давлением

0,1-0,25 МПа подается энергоноситель, в качестве которого может применяться аргон, азот или воздух. Возникающий при истечении рабочего газа вращающийся (вихревой) поток создает в камере разрежение, способствующее всасыванию газов из струи стали, удаляемых из ограниченного стенками огнеупорного стакана пространства.

Устройство подобного типа было опробовано в условиях Орско-Халиловского металлургического комбината и комбината “Азовсталь”. По данным авторов, в сравнении с защитой металла от вторичного окисления с помощью керамической трубы разливка с разрежением в около-струйном пространстве позволяет обеспечить снижение содержания кислорода на 40 % отн., водорода на 22 % отн. и азота на 4,5 % отн. Количество оксидов в дегазированной стали уменьшилось примерно в 2 раза.

В результате исследований, выполненных сотрудниками ОАО “Металлургический комбинат “Азовсталь” под руководством О. В. Носоченко с целью оптимизации применявшейся ранее на комбинате конструкции защитного устройства, было предложено несколько иное его исполнение,

позволившее повысить эффективность защиты от вторичного окисления разливаемого непрерывным способом металла. Схема усовершенствованной конструкции защитного устройства показана на рис. 122. Благодаря его применению экономия алюминия за счет снижения угара составила 0,15 кг на тонну разливаемой стали [174].