УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ШЛАКООБРАЗУЮЩИХ СМЕСЕЙ В КРИСТАЛЛИЗАТОР
DEVICE TO FEED SLAG-FORMING MIXES INTO CRYSTALLISER

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к непрерывной разливке стали.
В настоящее время в технологии непрерывной разливки стали, для улучшения условий формирования слитков, широко используется защита шлакообразующими смесями открытой поверхности металла в кристаллизаторе. Шлакообразующая смесь должна ограничить развитие вторичного окисления, адсорбировать всплывающие в жидкой стали неметаллические включения, обеспечить теплоизоляцию мениска, смазывать стенки кристаллизатора, чтобы способствовать образованию однородной толщины оболочки слитка и равномерному отводу тепла от слитка.
Известен способ подачи шлакообразующих смесей в кристаллизатор УНРС вручную [1, 2].
Недостатком этого способа является то, что он не обеспечивает стабильную, точную и равномерную подачу шлакообразующих смесей по всей площади мениска металла. Это сказывается на величине сил трения между корочкой непрерывного слитка и стенками кристаллизатора, на условиях теплопередачи, что приводит к ухудшению качества поверхности слитка и может привести к прорывам расплавленного металла через еще незатвердевшую корочку формирующегося слитка.
Известен гравитационный способ подачи шлакообразующих смесей в кристаллизатор [2], заключающийся в подаче смесей из бункера по системе трубопроводов, без движущегося рабочего органа.
Недостатком такого способа является то, что систему подачи смеси нельзя установить вблизи от кристаллизатора, так как расположение УНРС и конструкция промежуточного ковша не обеспечивают необходимого вертикального пространства для определенного угла подачи шлакообразующей смеси. Жесткий трубопровод затрудняет манипулирование обслуживающего персонала и создает риск возникновения опасной ситуации.
Известен способ пневматической подачи шлакообразующих смесей в кристаллизатор [2], в котором смесь перемещается в него с помощью импульсов сжатого воздуха.
Недостатком этого способа является то, что подача воздухом работает хорошо не для всех составов шлакообразующих смесей. Некоторые из них раздуваются воздухом и расслаиваются, не попадают в кристаллизатор, запыляют и засоряют разливочную площадку, ухудшают санитарно-гигиенические условия труда обслуживающего персонала. Кроме того, для поддержания работоспособности таких систем подачи требуется интенсивное обслуживание, и они имеют высокую стоимость относительно других систем подачи шлакообразующих смесей.
Известен способ подачи шлакообразующих смесей в кристаллизатор [2], включающий захват смеси из бункера конвейером шнекового типа, расположенным в трубе, по которой смесь подается на мениск металла в кристаллизатор. Данный способ является наиболее близким аналогом (прототипом) к предлагаемому.
Однако указанный способ требует для распределения смеси и обеспечения надлежащего покрытия мениска металла в кристаллизаторе несколько питающих устройств. Такую систему для ограничения длины шнекового механизма следует устанавливать вблизи от кристаллизатора, и часто ее монтируют на крышке над кристаллизатором. Операторам необходимо применять ручной труд при заполнении небольших бункеров, и большой расход смеси невозможно обеспечить.
Известно устройство для подачи шлакообразующих смесей в кристаллизатор, включающее бункер, соединенный с трубопроводом с выходными концами над кристаллизаторами, в котором на оси размещен шнек с приводом вращения, выходные концы трубопровода снабжены направляющими, в которых установлены лотки и задвижки, а трубопровод выполнен с возможностью поворота вокруг оси шнека [3]. Данное устройство является наиболее близким аналогом (прототипом) к предлагаемому.
Недостатком данного устройства является то, что оно выполнено стационарным, жестко привязано к расположению кристаллизаторов в условиях конкретного цеха, не обеспечивает равномерного распределения шлакообразующей смеси по всей открытой поверхности металла в кристаллизаторе. Кроме того, расположение устройства вблизи кристаллизаторов затрудняет доступ к кристаллизатору персонала, а следовательно, и его обслуживание.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является улучшение структуры и качества поверхности непрерывных слитков, улучшение условий труда обслуживающего персонала.
Техническим результатом изобретения является равномерное распределение шлакообразующей смеси любого состава по всей открытой поверхности металла в кристаллизаторе и, тем самым, стабильное расплавление смеси, улучшение температурного профиля и теплоизоляции слитка, оптимизация теплоотвода от слитка к стенкам кристаллизатора, улучшение условий смазываемости между формирующейся коркой слитка и кристаллизатором, снижение сопротивлений прохождению слитка через кристаллизатор, снижение числа прорывов расплавленного металла через еще незатвердевшую корку слитка, повышение качества слитка и улучшение условий обслуживания персоналом оборудования в зоне разливки.
Технический результат достигается тем, что способ подачи шлакообразующих смесей в кристаллизатор, включающий захват смеси из бункера конвейером шнекового типа, расположенным в трубе, по которой смесь подается на мениск металла в кристаллизатор, согласно изобретению отличается тем, что дозирование и захват смеси осуществляется из двух бункеров, установленных на тележках и расположенных в непосредственной близости от противоположных торцов кристаллизатора, двумя конвейерами шнекового типа, расположенными в трубах, при этом перемещение шлакообразующей смеси производится вдоль широких стенок кристаллизатора, от торцов к его центру, навстречу друг другу, с дросселированием смеси по ходу движения через расположенные в трубах под углом к горизонту фигурные отверстия с регулируемой пропускной способностью и распределением смеси при помощи установленных на выходных консольных частях труб лотков с направляющими. Лотки выполнены с возможностью изменения угла их наклона по отношению к горизонту. При этом подача шлакообразующей смеси в кристаллизатор активируется вибрационными воздействиями, сообщающими крутильные колебания конвейерам шнекового типа и лоткам с направляющими. Вибрационные крутильные колебания предотвращают зависание шлакообразующей смеси, обеспечивают ее стабильную подачу и равномерное распределение по всему поперечному сечению кристаллизатора.
Для осуществления предлагаемого способа может быть предложено устройство, сущность которого пояснена чертежами, на которых изображено:
фиг.1 - устройство для подачи шлакообразующих смесей в кристаллизатор, вид в плане;
фиг.2 - то же, вид А;
фиг.3 - дебалансный вибровозбудитель;
фиг.4 - то же, разрез Б-Б.
Устройство для подачи шлакообразующих смесей в кристаллизатор снабжено бункером 1, установленным на тележке 2 на жесткие опоры 3 и имеющим в нижней части выход для свободного соединения с расположенным под ним загрузочным устройством 4 конвейера шнекового типа 5, например спирального конвейера. На выходе бункера 1 установлен дозатор 6, например шиберный. Загрузочное устройство 4 установлено на тележке 2 на упругих элементах 7. Конвейер шнекового типа 5 оборудован вибровозбудителем 8, например дебалансным, ось которого совпадает с осью конвейера шнекового типа 5. Приводной вал 9 дебалансного вибровозбудителя 8 установлен с возможностью вращения в корпусе 10 и соединен муфтой 11 с приводом вращения 12 конвейера шнекового типа 5. На приводном валу 9 закреплено зубчатое колесо 13, входящее в зацепление с зубчатыми колесами 14 и 15, установленными на валах 16 и 17, смонтированных в свою очередь на подшипниках 18 в корпусе 10. На валах 16 и 17 закреплены смещенные на 180° дебалансы 19 и 20. На выходном конце трубы конвейера шнекового типа 5 смонтирован выполненный поворотным и допускающий изменение угла наклона по отношению к горизонту лоток 21 с направляющими 22, исполненными, например, в виде уголков со скосами. Направляющие 22 выходят за пределы днища лотка 21 и равномерно перекрывают сечение кристаллизатора. Кроме того, на выходном конце трубы конвейера шнекового типа 5 расположены под углом к горизонту фигурные отверстия 23 с регулируемой пропускной способностью, через которые смесь поступает на лоток 21.
Устройство для подачи шлакообразующих смесей в кристаллизатор работает следующим образом.
В бункере 1 находится предварительно загруженный запас шлакообразующей смеси. После включения привода вращения 12 зубчатое колесо 13, установленное на приводном валу 9 дебалансного вибровозбудителя 8, сообщает вращение в противоположные стороны зубчатым колесам 14, 15, валам 16, 17 и закрепленным на них дебалансах 19 и 20, вращение которых создает знакопеременный крутящий момент, сообщаемый конвейеру шнекового типа 5. Величина знакопеременного крутящего момента регулируется относительным поворотом дебалансов 19 и 20. В результате дебалансный вибровозбудитель 8 сообщает конвейеру шнекового типа 5 вращение с регулируемой пульсирующей скоростью.
Шлакообразующая смесь самотеком поступает из бункера 1 через дозатор 6 в загрузочное устройство 4 конвейера шнекового типа 5, где захватывается шнеком и перемещается к выходному концу трубы конвейера шнекового типа 5, на котором расположены под углом к горизонту фигурные отверстия 23 с регулируемой пропускной способностью, через которые смесь поступает на лоток 21. Под воздействием имеющихся на лотке 21 направляющих 22, колебаний и наклона лотка 21 шлакообразующая смесь высыпается в кристаллизатор, равномерно распределяясь по всему сечению.
Регулирование заданной производительности подачи шлакообразующей смеси осуществляют изменением положения заслонки в шиберном дозаторе, частоты вращения шнека в конвейере, угла наклона лотка по отношению к горизонту, частоты и амплитуды колебаний лотка, изменением пропускной способности фигурных отверстий, расположенных на выходном конце трубы конвейера под углом к горизонту. Размещение устройства на тележке повышает удобство обслуживания кристаллизатора.
Пример 1. Два устройства для подачи шлакообразующих смесей в кристаллизатор, в бункера которых предварительно загружают смесь, устанавливают с двух противоположных торцов кристаллизатора. В кристаллизатор разливают сталь 10Г2ФБУ со скоростью 0,6 м/мин. В момент начала разливки из бункеров, через дозаторы на выходе, в загрузочные устройства конвейеров шнекового типа поступает шлакообразующая смесь. Здесь она захватывается шнеками и перемещается к выходным концам труб конвейеров шнекового типа, на которых под углом к горизонту расположены фигурные отверстия с регулируемой пропускной способностью, через которые смесь поступает на лоток. Требуемую производительность подачи шлакообразующей смеси обеспечивают изменением положения заслонки в шиберном дозаторе, частоты вращения шнека в конвейере, угла наклона лотка по отношению к горизонту, частоты и амплитуды колебаний лотка, изменением пропускной способности фигурных отверстий. Под воздействием имеющихся на лотке направляющих, колебаний и наклона лотка по отношению к горизонту шлакообразующая смесь с расходом 0,8 кг/т высыпается в кристаллизатор, равномерно распределяясь по всему сечению.
Пример 2. Два устройства для подачи шлакообразую их смесей в кристаллизатор, в бункера которых предварительно загружают смесь, устанавливают с двух противоположных торцов кристаллизатора. В кристаллизатор разливают сталь 09Г2С со скоростью 0,8 м/мин. С началом разливки из бункеров, через дозаторы на выходе, в загрузочные устройства конвейеров шнекового типа поступает шлакообразующая смесь. Здесь она захватывается шнеками и перемещается к выходным концам труб конвейеров шнекового типа, на которых под углом к горизонту расположены фигурные отверстия с регулируемой пропускной способностью, через которые смесь поступает на лоток. Требуемую производительность подачи шлакообразующей смеси обеспечивают изменением положения заслонки в шиберном дозаторе, частоты вращения шнека в конвейере, угла наклона лотка по отношению к горизонту, частоты и амплитуды колебаний лотка, изменением пропускной способности фигурных отверстий. Под воздействием имеющихся на лотке направляющих, колебаний и наклона лотка по отношению к горизонту шлакообразующая смесь с расходом 0,9 кг/т высыпается в кристаллизатор, равномерно распределяясь по всему сечению.
Пример 3. Два устройства для подачи шлакообразующих смесей в кристаллизатор, в бункера которых предварительно загружают смесь, устанавливают с двух противоположных торцов кристаллизатора. В кристаллизатор разливают сталь 08Ю со скоростью 1,0 м/мин. С началом разливки из бункеров, через дозаторы на выходе, в загрузочные устройства конвейеров шнекового типа поступает шлакообразующая смесь. Здесь она захватывается шнеками и перемещается к выходным концам труб конвейеров шнекового типа, на которых под углом к горизонту расположены фигурные отверстия с регулируемой пропускной способностью, через которые смесь поступает на лоток. Требуемую производительность подачи шлакообразующей смеси обеспечивают изменением положения заслонки в шиберном дозаторе, частоты вращения шнека в конвейере, угла наклона лотка по отношению к горизонту, частоты и амплитуды колебаний лотка, изменением пропускной способности фигурных отверстий. Под воздействием имеющихся на лотке направляющих, колебаний и наклона лотка по отношению к горизонту шлакообразующая смесь с расходом 1,0 кг/т высыпается в кристаллизатор, равномерно распределяясь по всему сечению.
Преимуществом предлагаемого устройства является то, что оно обеспечивает равномерное распределение шлакообразующей смеси любого состава по всей открытой поверхности металла в кристаллизаторе, облегчает доступ к кристаллизатору обслуживающего персонала. Данное устройство может быть использовано на кристаллизаторах традиционной конструкции, отличается простотой изготовления и обслуживания, что делает реальным его внедрение в производстве при минимальных капитальных затратах.
Таким образом, применение предлагаемого способа обеспечивает равномерное распределение шлакообразующей смеси любого состава по всей открытой поверхности металла в кристаллизаторе, позволяет оптимизировать тепломассообменные процессы в кристаллизаторе, снизить вероятность наступления прорывов расплавленного металла через еще незатвердевшую корочку слитка, снизить сопротивления прохождению отливки через кристаллизатор, что вызывает улучшение качества слитков и условий труда обслуживающего персонала.
Источники информации
1. Лейтес А.В. Защита стали в процессе непрерывной разливки. - М.: Металлургия, 1984, с.16-17.
2. Лякишев Н.П., Шалимов А.Г. Развитие технологии непрерывной разливки стали. - М.: ЭЛИЗ, 2002, с.45-47.
3. А.с. 644594 CCCP, MПК B22D 11/10, 1979.