Комплексная защита струи металла от окисления

Совместная работа с техническим и научным персоналом металлургических заводов, позволила компании ПРОМАТЕХНОЛОГИИ, достигнуть значительных результатов в направлении снижения брака при разливке металла. Данная технология решает одну из проблем  современного металлургического  производства – защиту струи металла от окисления при разливке.

Одним из вариантов решения проблемы было устройство защиты струи металла от окисления при разливании по авт. св. СССР на изобретение за № 1502173, опубл. 1989.08.23, МПК4 В22D7/12. Основным недостатком этого устройства защиты является  опасность прожигания огнеупорной трубы, которая выполнена в виде гофрированных оболочек-экранов из термостойкой  газонепроницаемой ткани. Это приводит к снижению надежности защиты струи металла от вторичного  окисления при прохождении её через это устройство.

В рассматриваемом устройстве защиты струи металла исключена опасность прожигания огнеупорной трубы от брызг металла при сохранении гибкости этой огнеупорной трубы, что позволяет повысить надежность защиты струи металла от вторичного её окисления, тем самым повысить качество металла и уменьшить брак.

Предлагаемое устройство защиты струи металла  содержит выпускной стакан для подачи струи расплавленного металла, который установлен с кольцевым промежутком к внутреннему сечению огнеупорной трубы и расположенным сверху каналом для приема расплавленного металла, газораспределительный узел для подачи инертного газа в указанный кольцевой промежуток. Огнеупорная труба  выполнена гибкой из специального термостойкого эластичного материала, при этом внутри  огнеупорной трубы расположена сгораемая каркасная гильза, а снаружи огнеупорной трубы расположена бандажная проволока.

В поперечном сечении огнеупорная труба выполнена в виде эллипса для обеспечения поперечного хода выпускного стакана для подачи струи расплавленного металла. Внутреннее поперечное сечение огнеупорной трубы составляет от 3 до 4 диаметров струи расплавленного металла, а внешнее поперечное сечение огнеупорной трубы составляет от 1,0 до 1,15 внешнего поперечного сечения канала для подачи расплавленного металла в форму. Огнеупорность огнеупорной трубы,  составляет 1100-1600 ⁰ С, а плотность ее материала составляет от 150 до 250 кг/м³.

Выполнение огнеупорной трубы из специального  огнеупорного эластичного материала позволяет исключить возможность прожигания этой огнеупорной трубы от брызг металла, как за счет отсутствия гофрированной поверхности внутри этой трубы, так и за счет большей огнеупорности самого материала, который имеет волоконную структуру, а сама труба имеет гибкую и толстостенную форму. При этом расположение внутри  огнеупорной трубы, сгораемой в первые секунды разлива метала, каркасной гильзы, а снаружи огнеупорной трубы расположение бандажной проволоки, позволяет обеспечить как необходимую форму этой трубы, так и необходимую ее гибкость при центрировании над ней многотонного ковша с металлом. И все это приводит к повышению надежности защиты струи металла от вторичного её окисления при прохождении её через это устройство.

Выполнение каркасной гильзы из картона позволяет обеспечить ее выгорание в первые секунды разлива металла.

Выполнение в поперечном сечении огнеупорной трубы в виде эллипса позволяет обеспечить возможность поперечного хода выпускного стакана для подачи струи расплавленного металла при центрировании над этой трубой многотонного ковша с металлом.

Данная совокупность существенных признаков позволяет, по сравнению с прототипом по устройству защиты струи металла от окисления при разливании, обеспечить исключение  возможности прожигания огнеупорной трубы от брызг металла, при сохранении гибкости этой огнеупорной трубы. А это позволяет повысить надежность защиты струи металла от вторичного её окисления. Кроме того, обеспечивается упрощение и надежность фиксации газораспределительного узла над огнеупорной трубой.

Испытание такого устройства защиты струи металла от окисления при разливании показало, что в процессе разливания металла наросты окислов на кромке выпускного стакана  не образуются, что создает предпосылки для исключения попадания окисленных порций металла внутрь литьевой системы и в слитки (изделия). Это предотвращает образования продуктов взаимодействия компонентов металла с окисленными порциями металла. Кроме того, обеспечивается защита окружающей среды при разливке металла из-за полного исключения  его разбрызгивания, а также уменьшения теплового излучения при этом.

Данное устройство было успешно испытано на ОАО «Интерпайп НТЗ». При этом испытания показали значительный экономический эффект  в виде снижения брака от 30 до 70 процентов в зависимости от марок стали и технических требований, применяемым к изделиям.

Эффективность применения данного устройства повышается при разливке сталей, имеющих высокое содержание легирующих элементов, таких как алюминий, титан, ванадий.

Данный эффект возникает в результате действия избыточного давления аргона. При этом струя металла не только не контактирует с воздухом в процессе разливки, но и обогащается аргоном, который в свою очередь выделяется уже из слитка в ходе наполнения и кристаллизации металла. При этом происходит удаление неметаллических включений, а также водорода и кислород, что частично совпадает с процессом вакуумирования стали, и ведет к повышению её качества.

К преимуществам устройства защиты струи металла от окисления при разливке можно отнести ряд факторов:

• Нет необходимости в изменении существующей технологии на производстве.
• Нет необходимости обучения или переобучения персонала.
• При незначительных вложениях достигается значительный экономический эффект.