PL247643B1 - Kadź pośrednia - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest kadź pośrednia posiadająca jedną albo dwie przegrody ceramiczne charakteryzująca się tym, że przegrody ceramiczne (5) osadzone są w dnie korzystnie w połowie odległości pomiędzy strefą zasilania kadzi pośredniej a wylewami (3), w każdej z przegród ceramicznych (5) są dwie cylindryczne kształtki gaz-przepuszczalne (6), gdzie wysokość (7A) każdej przegrody ceramicznej (5) równa jest iloczynowi wysokości słupa metal i współczynnika korygującego równego od 0,1 do 0,8 korzystnie 0,15, długość przegrody ceramicznej (8) równa jest od 0,5 do 2 m korzystnie 1 m i jest wypadkową szerokości kadzi w miejscu osadzenia przegrody, średnica kształtek gazo-przepuszczalnych (6A, 6B, 6C i 6D) wynosi od 0,1 do 0,5 m korzystnie 0,25 m i jest wypadkową połowy wartości ilorazu długości przegrody przez współczynnik korygujący równy 1,2 – 2,5; szerokość przegrody (7) równa jest iloczynowi średnicy kształtki gazo-przepuszczalnej (6) i współczynnika korygującego równego od 1,1 do 1,4 korzystnie 1,1, odległość pomiędzy środkami (9) obwodów kół opisujących kształt podstawy kształtek gazo-przepuszczalnych (6A i 6B) oraz (6C i 6D) jest iloczynem średnicy kształtki gazo-przepuszczalnej i współczynnika korygującego równego od 1.1 do 2,6 korzystnie 1.6, przy czym kształtki gazo-przepuszczalne (6) są rozmieszczone symetrycznie w przegrodzie ceramicznej względem osi wzdłużnej kadzi pośredniej (4), ponadto nad każdą przegrodą gazo-przepuszczalną (5) jest ceramiczna pokrywa (11), której długość (13) ceramicznej pokrywy (11) zapewnia osadzenie pokrywy na kadzi pośredniej i grubość (12A) ceramicznej pokrywy (11) wynosi od 0,1 do 0,25 m korzystnie 0,1 m, szerokość (12) ceramicznej pokrywy (11) równa jest iloczynowi szerokości przegrody (7) i współczynnika korygującego równego od 1,5 do 2 korzystnie 2, ponadto osłony ceramiczne (6) są zanurzone na tej samej głębokości, a głębokość jest liczona od poziomu stali w kadzi pośredniej, jako iloczyn poziomu stali w kadzi pośredniej i współczynnika korygującego równego od 0,1 do 0,8 korzystnie 0,4, oraz w każdej pokrywie osadzone są dwie pary cylindrycznych ceramicznych osłon (14 i 15), gdzie każda para ceramicznych cylindrycznych osłon (14 i 15) znajduje się w osi przebiegającej przez środek (9) cylindrycznej kształtki gazo-przepuszczalnej (6), środek (9) obwodu koła opisującego kształt podstawy kształtki gazo-przepuszczalnej, pokrywa się ze środkiem rodu koła, w które wpisane są obwody podstaw cylindrycznych osłon ceramicznych (14 i 15), oba środki (9) leżą w jednej osi, suma średnicy zewnętrznej (18) cylindrycznej ceramicznej osłony (14) i średnicy zewnętrznej (17) ceramicznej cylindrycznej osłony (15) równa jest iloczynowi średnicy podstawy cylindrycznej kształtki gazo-przepuszczalnej i współczynnika korygującego równego od 0,6 do 1 korzystnie 0,8, średnica wewnętrzna (18) ceramicznej cylindrycznej osłony (14) jest dwukrotnie większa od średnicy wewnętrznej (17) ceramicznej cylindrycznej osłony (15), grubość obu cylindrycznych osłon ceramicznych wynosi od 0,01 do 0,03 m korzystnie 0,0155 m. Przedmiotem zgłoszenia jest także sposób mieszania ciekłej stali z dodatkiem stopowym w kadzi pośredniej, który charakteryzuje się tym, że poprzez osłony ceramiczne (15) podawana jest ta sama ilość dodatku stopowego w postaci drutu i poprzez osłony ceramiczne (14) podawana jest ta sama ilość dodatku stopowego w postaci kawałkowej, natomiast natężenie przepływu argonu dla poszczególnych kształtek gazo-przepuszczalnych (6A i 6B) jest różne, przy czym natężenie przepływu argonu dla jednej wybranej kształtki przyjmuje się jako bazowe natężenie przepływu gazu obojętnego, przy czym natężenie przepływu argonu dla drugiej kształtki gazo-przepuszczalnej jest wypadkową iloczynu bazowego natężenia przepływu gazu obojętnego dla kształtki pierwszej i współczynnika korygującego równego 0,3 – 0,9.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest kadź pośrednia.

Podczas procesu ciągłego odlewania stali na etapie kadzi pośredniej interesującym wydaje się podawanie ściśle określonej ilości dodatków stopowych celem modyfikacji wtrąceń niemetalicznych lub korekty składu chemicznego stopowanie odlewanego gatunku stali. W świecie znane są sposoby podawania dodatków stopowych do ciekłej stali na etapie ciągłego odlewania stali zarówno do kadzi pośredniej jak i krystalizatora (p. publikacje: A. Cwudziński, Numerical Simulations and Industrial Experiments of Liquid Steel Alloying Process in One Strand Slab Tundish, Ironmaking and Steelmaking, 2015, 42, 2, 132-138; A. Cwudziński A, Pulse-Step Method for Liquid Steel Alloying in One Strand Slab Tundish, Ironmaking and Steelmaking, 2015, 42, 5, 373-381; P. Naveau, C. Marique, An original casting technique or an enhanced control on the composition and structure of steel semis, 4th European Continuous Casting Conference, 2002, 1, 94-103, Birmingham, UK; H. Kimura, M. Mori, R. Miura,

K. Sugawara, A. Uehara, H. Tanaka, T. Shirai, Innovative Technologies in Continuous Casting Tundish, Nippon Steel Technical Report, 1994, 61,22-28; G. Stolte, Secondary metallurgy, 2002, Verlag Stahleisen GmbH, Dusseldorf; Y. Sahai, T. Emi, Tundish technology for clean steel production, 2008, World Scientific, Singapore). W przypadku kadzi, pośredniej o skuteczności procesu stopowania ciekłej stali decyduje struktura hydrodynamiczna płynu powstająca w danym reaktorze wysokotemperaturowym. W procesie ciągłego odlewania ciekła stal przebywa zdecydowanie dłużej w kadzi pośredniej niż w krystalizatorze, dlatego kadź pośrednia wydaje się potencjalnie łatwiejszym obiektem, w którym można wspomagać technologię związaną z podawaniem dodatków stopowych do ciekłej stali. W przypadku podawania dodatku stopowego do ciekłej stali metodą impulsowo-krokową, o procesie homogenizacji chemicznej będzie decydować hydrodynamika przepływu ciekłej stali oraz miejsce podawania dodatku stopowego (p. publikacje: A. Cwudziński, B. Gajda, A. Hutny, J. Jowsa, Mathematical and physical modeling of alloy behavior feeding by pulse-step method to liquid steel in one strand slab tundish, Archives of Metallurgy and Materials 2018, 63, 4, 2081-2087; A. Cwudziński, J. Jowsa, Influence of selected alloy additions on time mixing for pulse-step method of liquid steel alloying in the tundish, La Metallurgia Italiana, 2019, 111, 1, 20-27; A. Cwudziński, J. Jowsa, B. Gajda, Physical Simulations of Macromixing Conditions in One-Strand Tundish during Unsteady Period of Continuous Slab Casting Sequence, Steel Res. Int., 2020, 91, 8, 2000027; A. Cwudziński, J. Jowsa, B. Gajda, A. Hutny, Physical Modelling of Fluids’ Interaction During Liquid Steel Alloying by Pulse-Step Method in the Continuous Casting Slab Tundish, Ironmaking and Steelmaking, 2020, 47, 10, 1188-1198; A. Cwudziński, Optimization of Pulse-Step Method for Liquid Steel Alloying in One Strand Slab Tundish, Materials Science Forum, 2018, 941, 58-63; A. Cwudziński, Numerical modelling of liquid steel alloying by pulse-step method in six strand billet tundish, 28th International Conference on Metallurgy and Materials, METAL2019, 22-24 Mai 2019, Brno, Czechy, 95-100; A. Cwudziński, New Insight on Liquid Steel Microalloying by Pulse-Step Method in Two-Strand Slab Tundish by Numerical Simulations, Crystals, 11, 4, 448). Ważna jest również temperatura topnienia i gramatura dodatku stopowego. Temperatura topnienia dodatku stopowego powinna być niższa od temperatury odlewania danego gatunku stali. Ilość dodatku stopowego nie powinna nadmiernie obniżać temperatury odlewanej stali, aby nie zakłócać procesu ciągłego odlewania. Natomiast gramatura dodatku stopowego w postaci drutu czy granulatu nie powinna przekraczać 0,015 m, aby nie wydłużać czasu topienia się dodatku i jego efektywnego mieszania się z ciekłą stalą (p. publikacje: G. Stolte, Secondary metallurgy, 2002, Verlag Stahleisen GmbH, Dusseldorf; L. Zhang, F. Oeters, Melting and mixing of alloying agents in steel melts, 1998, Verlag Stahleisen GmbH, Dusseldorf; K. Chattopadhyay, R. Morales-Davila, A. Najera-Bastida, J. Rodriguez-Avila, C. Rodrigo Muniz-Valdes, Numerical Simulation of Melting Kinetics of Metal Particles during Tapping with Argon-Bottom Stirring, Crystals 2020, 10, 901). Proces stopowania stali w kadzi pośredniej nie eliminuje klasycznej metalurgii pozapiecowej realizowanej w piecu kadziowym. Natomiast oprócz korekty składu chemicznego lub modyfikacji wtrąceń niemetalicznych może stanowić alternatywę dla korekty temperatury odlewanej stali, lub stanowić podstawę do stymulowania zarodkowania heterogenicznego w strefie chłodzenia pierwotnego. Ponieważ ciągłe odlewanie stali umożliwia elastyczną produkcję wlewków ciągłych, metalurgia kadzi pośredniej jest podstawą zaawansowanych technologii. W ramach zaawansowanych technologii ciągłego odlewania, kadzie pośrednie wyposażane są między innymi w moduły do przedmuchiwania ciekłej stali gazem obojętnym (argonem). Jednym z takich systemów jest przegroda gazo-przepuszczalna z dwoma cylindrycznymi kształtkami umożliwiającymi wdmuchiwanie argonu do ciekłej stali. Zaprojektowana przegroda jest wyposażona w jeden przewód doprowadzający argon i umożliwia iniekcję argonu

PL 247643 Β1 z określonym natężeniem tylko w obszarze opisanym obwodem obu cylindrycznych kształtek (p. publikacje: A. Cwudziński, Numerical and physical modeling of liquid Steel flow structure for one strand tundish with modern system of argon injection, Steel Res. Int., 2017, 88, 9, 1600484; A. Cwudziński, Physical and mathematical modeling of bubbles plume behaviour in one strand tundish, Metallurgical Research & Technology, 2018, 115, 101, 1-8; A. Cwudziński, Hydrodynamic effects created by argon stirring liquid Steel in a one strand tundish, Ironmaking and Steelmaking, 2018, 45, 6, 528-536). Połączenie metody impulsowo-krokowej podawania dodatków stopowych do ciekłej stali w kadzi pośredniej z systemem iniekcji argonu w postaci przegrody z dwoma cylindrycznymi kształtkami, zasilanymi, każda, oddzielnym układem doprowadzania argonu, będzie intensyfikować proces mieszania, zmniejszając czas mieszania wymagany do uzyskania 95% poziomu homogenizacji chemicznej stali wpływającej do strefy chłodzenia pierwotnego krystalizatora. Poziom homogenizacji chemicznej liczony jest na podstawie poniższej zależności:

^Cl~^c° -l 00% C -C ^{V V} fi gdzie: C95 - poziom wymaganej homogenizacji chemicznej [%], Ct - chwilowe stężenie znacznika w stali [%], Co - stężenie znacznika w stali na początku procesu [%], C/ - stężenie znacznika w stali na końcu procesu [%].

Celem zgłoszonego rozwiązania jest opracowanie kadzi pośredniej wyposażonej w cylindryczne osłony ceramiczne, za pomocą których wprowadzone będą do ciekłej stali dodatki stopowe. Częścią nieodłączną kadzi pośredniej z system ceramicznych cylindrycznych osłon jest system podawania gazu obojętnego z dwoma charakterystycznymi cylindrycznymi kształtkami gazo-przepuszczalnymi. Sposób polega na zastosowaniu iniekcji argonu i metody impulsowo-krokowej podawania dodatków stopowych do uzyskania korekty składu chemicznego odlewanej podczas procesu COS ciekłej stali, nim wpłynie ona do strefy chłodzenia wtórnego krystalizatora. Unikatową cechą sposobu mieszania jest zastosowanie asymetrycznego przedmuchiwania argonem ciekłej stali. Stymulowanie asymetrycznej recyrkulacji ruchu stali ma na celu zintensyfikowanie rozprzestrzenienia się dodatków stopowych w objętości metalu. Efekt asymetrycznego mieszania zostanie osiągnięty poprzez zróżnicowanie natężenia przepływu argonu w kształtkach znajdujących się w ceramicznej przegrodzie iniekcyjnej.

Zaprojektowana kadź pośrednia zapewnia skuteczne mieszanie się dodatku stopowego z ciekłą stalą w kadzi pośredniej podczas procesu ciągłego odlewania stali, umożliwiając korygowanie składu chemicznego stali i jej temperatury oraz modyfikowanie składu chemicznego wtrąceń niemetalicznych znajdujących się w objętości metalu. Zastosowanie osłon ceramicznych i asymetrycznego mieszania argonem zmniejsza czas mieszania potrzebny do osiągnięcia 95% poziomu homogenizacji chemicznej, co w kontekście kadzi pośredniej, jako reaktora przepływowego, jest kluczowe z racji ograniczonego czasu pobytu ciekłej stali w objętości roboczej kadzi pośredniej. Rozwiązanie niweluje ryzyko hamowania transportu dodatku stopowego do ciekłej stali przez warstwę żużla i eliminuje zabieg ręcznego lub automatycznego zmywania warstwy żużla z powierzchni ciekłej stali w miejscu, gdzie miałby być podawany dodatek stopowy. Przewidywanymi skutkami rozwiązania jest stymulowanie siły pędnej strumieni recyrkulujących w objętości metalu, intensyfikujące mieszanie się dodatków stopowych z ciekłą stalą i skrócenie czasu mieszania potrzebnego do uzyskania 95% poziomu homogenizacji chemicznej na etapie kadzi pośredniej w procesie ciągłego odlewania stali. Zastosowanie systemu osłon ceramicznych i umieszczenie go w osi kształtek gazo-przepuszczalnych zapewnia optymalną interakcję ciekłej stali, pęcherzy argonowych i dodatku stopowego. Ponadto system cylindrycznych ceramicznych osłon gwarantuje efektywny transport dodatku stopowego, czy to w postaci kawałkowej czy też w postaci drutu, przez warstwę żużla pokrywającą ciekłą stal podczas odlewania ciągłego. Rozwiązanie jest ekologiczne, ponieważ umożliwia wykonywanie dodatkowych zabiegów metalurgicznych wspomagających rafinację i obróbkę ciekłej stali w kadzi pośredniej, ograniczając ryzyko powstania wybraków, których ponowne zawrócenie do cyklu produkcyjnego wiąże się z dodatkowym nakładem energii i emisją CO2 do atmosfery.

Istotą wynalazku jest kadź pośrednia, posiadająca co najmniej jedną przegrodę ceramiczną, która charakteryzuje się tym, że przegroda ceramiczna osadzona jest w dnie kadzi pośredniej w połowie odległości pomiędzy strefą zasilania kadzi a wylewami, a w przegrodzie ceramicznej umieszczone są dwie cylindryczne kształtki gazo-przepuszczalne, przy czym wysokość każdej przegrody ceramicznej równa jest iloczynowi wysokości słupa kąpieli metalicznej i współczynnika korygującego równego od 0,1 do 0,8, korzystnie 0,15, długość przegrody ceramicznej równa jest od 0,5 do 2 m, korzystnie 1 m, i jest wypadkową szerokości kadzi w miejscu osadzenia przegrody ceramicznej, średnica kształtek gazo-przepuszczalnych wynosi od 0,1 do 0,5 m, korzystnie 0,25 m i jest wypadkową połowy wartości ilorazu długości przegrody ceramicznej przez współczynnik korygujący równy od 1,2 do 2,5, szerokość przegrody ceramicznej równa jest iloczynowi średnicy kształtki gazo-przepuszczalnej i współczynnika korygującego równego od 1,1 do 1,4, korzystnie 1,1, odległość pomiędzy środkami obwodów kół opisujących kształt podstawy kształtek gazo-przepuszczalnych jest iloczynem średnicy kształtki gazo-przepuszczalnej i współczynnika korygującego równego od 1,1 do 2,6, korzystnie 1,6, przy czym kształtki gazo-przepuszczalne są rozmieszczone w przegrodzie ceramicznej symetrycznie względem osi wzdłużnej kadzi pośredniej, ponadto nad każdą przegrodą ceramiczną znajduje się ceramiczna pokrywa, której długość jest większa od odległości pomiędzy ścianami kadzi w miejscu osadzenia pokrywy na tejże kadzi, grubość ceramicznej pokrywy wynosi od 0,1 do 0,25 m, korzystnie 0,1 m, zaś szerokość ceramicznej pokrywy równa jest iloczynowi szerokości przegrody ceramicznej i współczynnika korygującego równego od 1,5 do 2, korzystnie 2, ponadto w pokrywie osadzone są dwie pary cylindrycznych osłon ceramicznych, pierwsza i druga, gdzie każda para tych osłon ceramicznych, pierwszej i drugiej, znajduje się w osi 22 przebiegającej przez środek cylindrycznej kształtki gazo-przepuszczalnej, zaś głębokość osadzenia tych osłon ceramicznych, pierwszej i drugiej, mierzona od poziomu kąpieli metalowej w kadzi pośredniej, jest iloczynem poziomu tejże kąpieli w kadzi i współczynnika korygującego równego od 0,1 do 0,8, korzystnie 0,4, natomiast środek obwodu koła opisującego kształt podstawy kształtki gazo-przepuszczalnej pokrywa się ze środkiem obwodu koła, w które wpisane są obwody podstaw cylindrycznych osłon ceramicznych, pierwszej i drugiej, i środek cylindrycznej kształtki gazo-przepuszczalnej oraz środek obwodu koła, w które wpisane są obwody podstaw cylindrycznych osłon ceramicznych, pierwszej i drugiej, leżą w jednej osi przebiegającej przez środek cylindrycznej kształtki gazo-przepuszczalnej, przy czym suma średnicy zewnętrznej cylindrycznej osłony ceramicznej pierwszej i średnicy zewnętrznej cylindrycznej osłony ceramicznej drugiej równa jest iloczynowi średnicy podstawy cylindrycznej kształtki gazo-przepuszczalnej i współczynnika korygującego równego od 0,6 do 1, korzystnie 0,8, średnica wewnętrzna cylindrycznej osłony ceramicznej pierwszej jest dwukrotnie większa od średnicy wewnętrznej cylindrycznej osłony ceramicznej drugiej, zaś grubość ścian obu cylindrycznych osłon ceramicznych, pierwszej i drugiej, wynosi od 0,01 do 0,03 m, korzystnie 0,0155 m.

Korzystnie, oś przebiegająca przez środek cylindrycznej kształtki gazo-przepuszczalnej jest prostopadła do powierzchni podstawy cylindrycznej kształtki gazo-przepuszczalnej umieszczonej w przegrodzie ceramicznej.

Korzystnie, głębokość osadzenia cylindrycznych osłon ceramicznych, pierwszej i drugiej, jest wyznaczona dla ustalonych warunków odlewania.

Kadź pośrednia wyposażona jest w system iniekcji argonu w postaci ceramicznej przegrody montowanej w dnie kadzi pośredniej, stymulującej hydrodynamikę ciekłej stali przepływającej przez kadź pośrednią podczas ciągłego odlewania stali, oraz system podawania dodatków stopowych składający się z pokrywy ceramicznej i osadzonych w pokrywie dwóch ceramicznych osłon cylindrycznych bezpośrednio się ze sobą stykających, przez które podawany jest dodatek stopowy. Przez jedną cylindryczną osłonę ceramiczną podawany jest dodatek stopowy w postaci drutu, natomiast przez drugą cylindryczną osłonę ceramiczną podawany jest dodatek stopowy w postaci kawałkowej. System iniekcji argonu składa się z przegrody ceramicznej i osadzonych w niej dwóch ceramicznych, cylindrycznych kształtek gazo-przepuszczalnych, do których rurkami stalowymi doprowadzany jest gaz obojętny (argon). Stalowe rurki zasilające kształtki gazo-przepuszczalne podłączone są do systemu zasilającego stalownię w gaz obojętny (argon). System doprowadzający gaz obojętny umożliwia sterowanie natężeniem przepływu tego gazu. Przegroda ceramiczna ma kształtki gazo-przepuszczalne, gdzie każda kształtka gazo-przepuszczalna zasilana jest oddzielnym przewodem (rurką), który zapewnia możliwość indywidualnego przepływu argonu z określonym natężeniem, niezależnie w obu kształtkach gazo-przepuszczalnych. W zależności od typu kadzi pośredniej, wzajemnego położenia wylewu/wylewów kadzi pośredniej i strefy jej zasilania, kadź pośrednia może być wyposażona w jedną lub dwie przegrody ceramiczne. Szerokość przegrody ceramicznej równa jest iloczynowi średnicy kształtki gazo-przepuszczalnej i współczynnika korygującego w zakresie wartości od 1,1 do 1,4, z zachowaniem równego odstępu po obu stronach między krawędzią przegrody ceramicznej a środkiem obwodu koła opisującego kształt podstawy kształtki gazo-przepuszczalnej. Długość przegrody ceramicznej dobierana jest indywidualnie w zależności od typu kadzi pośredniej, jednakże wymiar długości przegrody ceramicznej pokrywa się z wymiarem opisującym szerokość dna kadzi pośredniej w miejscu montażu przegrody ceramicznej. Kształtki gazo-przepuszczalne w przegrodzie ceramicznej są rozmieszczone symetrycznie względem osi wzdłużnej kadzi pośredniej. Średnica poszczególnych kształtek gazo-przepuszczalnych jest taka sama, przy czym wartość ta jest równa połowie wartości ilorazu długości przegrody ceramicznej przez współczynnik korygujący o wartości w zakresie od 1,2 do 2,5. Osłona cylindryczna pierwsza i osłona cylindryczna druga są położone w osi prostopadłej do powierzchni podstawy cylindrycznej kształtki gazo-przepuszczalnej umieszczonej w przegrodzie ceramicznej. Środek obwodu koła opisującego kształt podstawy kształtki gazo-przepuszczalnej pokrywa się ze środkiem obwodu koła, w które wpisane są obwody obu podstaw cylindrycznych osłon ceramicznych, pierwszej i drugiej, przy czym oba te środki leżą w jednej osi przebiegającej przez środek cylindrycznej kształtki gazo-przepuszczalnej. Odległość pomiędzy środkami obwodów kół opisujących kształt podstawy kształtek gazo-przepuszczalnych jest iloczynem średnicy kształtki gazo-przepuszczalnej i współczynnika korygującego w zakresie od 1,1 do 2,6. Suma średnicy zewnętrznej cylindrycznej osłony ceramicznej pierwszej i średnicy zewnętrznej cylindrycznej osłony ceramicznej drugiej równa jest iloczynowi średnicy podstawy cylindrycznej kształtki gazo-przepuszczalnej i współczynnika korygującego równego od 0,6 do 1. Średnica wewnętrzna ceramicznej cylindrycznej osłony pierwszej jest dwukrotnie większa od średnicy wewnętrznej ceramicznej cylindrycznej osłony drugiej. Grubość obu cylindrycznych osłon ceramicznych, pierwszej i drugiej, dobierana jest indywidualnie i zawiera się w zakresie od 1 do 3 cm. Osłony ceramiczne, pierwsza i druga, osadzone są w pokrywie ceramicznej o kształcie prostopadłościanu spoczywającego na górnych krawędziach wzdłużnych ścian bocznych kadzi pośredniej. Długość pokrywy ceramicznej dobierana jest indywidualnie, w zależności od typu kadzi pośredniej, jej tonażu oraz charakterystycznej dla niej szerokości w strefie montażu przegrody ceramicznej, liczonej od zewnętrznej strony pancerza stalowego opisującego kształt przestrzeni roboczej kadzi pośredniej. Minimalna długość pokrywy ceramicznej powinna być taka sama jak wymiar szerokości kadzi pośredniej, liczony od zewnętrznej strony pancerza stalowego przy górnej krawędzi przestrzeni roboczej kadzi pośredniej, umożliwiając osadzenie pokrywy ceramicznej na kadzi pośredniej. Grubość pokrywy ceramicznej wynosi min. 0,1 m, natomiast szerokość ceramicznej pokrywy równa jest iloczynowi szerokości przegrody ceramicznej i współczynnika korygującego w zakresie od 1,5 do 2. Ceramiczne osłony cylindryczne, pierwsza i druga, są zanurzone w ciekłej stali, gwarantując w ten sposób transport dodatków stopowych przez warstwę żużla pokrywającą powierzchnię swobodną metalu, stąd długość odcinka od otworu wylotowego osłony ceramicznej pierwszej osłony i od otworu wylotowego ceramicznej osłony drugiej do powierzchni kształtki gazo-przepuszczalnej, wyznacza głębokość zanurzenia cylindrycznych osłon ceramicznych, pierwszej i drugiej, których głębokość zanurzenia jest jednakowa. Głębokość jest liczona od poziomu stali w kadzi pośredniej, jako iloczyn poziomu stali w kadzi pośredniej podczas odlewania w warunkach ustalonych (przy czym wartość ta oscyluje w granicach od 0,5 m do 1,2 m słupa metalu) i współczynnika korygującego w zakresie wartości od 0,1 do 0,8. Podczas odlewania ciągłego do ciekłej stali przepływającej przez kadź pośrednią poprzez cylindryczne osłony ceramiczne, pierwszą i drugą, podawane są dodatki stopowe sposobem impulsowo-krokowym, tj. najpierw przez ceramiczną osłonę pierwszą wprowadzana jest porcja dodatku stopowego w postaci kawałkowej w odpowiedniej ilości w zależności od zamierzonej korekty składu chemicznego ciekłej stali. Następnie w tej samej chwili przez ceramiczną osłonę drugą uruchomione zostaje podawanie ciągłe dodatku stopowego w postaci drutu z zadaną wydajnością. Ilość dodatku stopowego liczona w kilogramach w postaci kawałkowej, tj. masa jednorazowej porcji dodatku stopowego podanego do ciekłej stali, jest iloczynem masy stali w kadzi pośredniej liczonej w kilogramach w chwili inicjowania procesu stopowania i wartości setnej części liczby wyrażającej procentową korektę składu chemicznego odlewanego gatunku stali. Następnie porcję dodatku stopowego należy podzielić na równe części w zależności od ilości zastosowanych cylindrycznych osłon ceramicznych pierwszych. Ilość dodatku stopowego liczona w kilogramach na sekundę w postaci drutu, tj. masa porcji podawana ciągle do ciekłej stali, jest iloczynem natężenia masowego stali przepływającej przez kadź pośrednią liczonego w kilogramach na sekundę w chwili inicjowania procesu stopowania i wartości setnej części liczby wyrażającej procentową korektę składu chemicznego. Następnie natężenie masowe dodatku stopowego należy podzielić na równe części w zależności od ilości zastosowanych cylindrycznych osłon ceramicznych drugich. Dodatek stopowy jest wprowadzany do ciekłej stali poprzez cylindryczne osłony ceramiczne, pierwszą i drugą, bezpośrednio nad formującym się w kąpieli stalowej obszarem recyrkulacji wznoszącej, wywołanym ruchem pęcherzy gazowych wydobywających się z kształtki gazo-przepuszczalnej. Sposób mieszania ciekłej stali z dodatkiem stopowym polega na tym, że poprzez osłony ceramiczne podawana jest ta sama ilość dodatku stopowego w postaci drutu i poprzez osłony ceramiczne podawana jest ta sama ilość dodatku stopowego w postaci kawałkowej, natomiast natężenie przepływu argonu dla poszczególnych kształtek gazo-przepuszczalnych jest różne, przy czym natężenie przepływu argonu dla jednej wybranej kształtki przyjmuje się jako bazowe natężenie przepływu gazu obojętnego. Sposób mieszania dodatków stopowych powoduje, że natężenie przepływu argonu dla drugiej kształtki gazo-przepuszczalnej jest wypadkową iloczynu bazowego natężenia przepływu gazu obojętnego dla kształtki pierwszej i współczynnika korygującego równego od 0,3 do 0,9. Kształtką pierwszą z bazowym natężeniem przepływu argonu może być dowolna kształtka gazo-przepuszczalna. W przypadku kadzi pośredniej z dwoma przegrodami ceramicznymi wyposażonymi, każda, w dwie cylindryczne kształtki gazo-przepuszczalne, bazowe natężenie przepływu argonu stosuje się do par kształtek gazo-przepuszczalnych. Bazowe natężenie przepływu argonu dobierane jest indywidualnie w zależności od typu kadzi pośredniej, jednakże powinno się ono zawierać w przedziale od 5 do 40 Nl/min.

Wynalazek został uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia kadź pośrednią w widoku ogólnym, fig. 2 przedstawia kadź pośrednią w widoku z góry, a fig. 3 - w widoku boku.

Przykład I

Kadź pośrednia 1 jest wyposażona w dwie przegrody ceramiczne 5 umieszczone w jej dnie, w połowie odległości pomiędzy strefą zasilania kadzi pośredniej 1 (tj. położeniem wylewu osłonowego 2 doprowadzającego stal do kadzi pośredniej 1) a wylewami 3 kadzi pośredniej 1. W każdej z przegród ceramicznych 5 znajdują się dwie cylindryczne kształtki gazo-przepuszczalne 6. Wysokość 7A każdej przegrody ceramicznej 5 równa jest iloczynowi wysokości słupa metalu równego 1 m i współczynnika korygującego równego 0,16. Długość 8 przegrody ceramicznej 5 równa jest 1 m. Średnica czterech kształtek gazo-przepuszczalnych 6 (tj. 6A, 6B, 6C i 6D) wynosi 0,25 m i jest wypadkową połowy wartości ilorazu długości 8 przegrody 5 przez współczynnik korygujący równy 2. Szerokość 7 przegrody ceramicznej 5 równa jest iloczynowi średnicy kształtki gazo-przepuszczalnej 6 i współczynnika korygującego równego 1,2. Odległość pomiędzy środkami 9 obwodów kół opisujących kształt podstawy kształtek gazo-przepuszczalnych 6 jest iloczynem średnicy kształtki gazo-przepuszczalnej 6 i współczynnika korygującego równego 2, przy czym kształtki gazo-przepuszczalne 6 są rozmieszczone symetrycznie w przegrodzie ceramicznej 5 względem osi wzdłużnej 4 kadzi pośredniej 1. Nad każdą przegrodą ceramiczną 5 znajduje się ceramiczna pokrywa 11. Długość 13 ceramicznej pokrywy 11 zapewnia osadzenie pokrywy na kadzi pośredniej 1. Grubość 12A ceramicznej pokrywy 11 wynosi 0,1 m. Szerokość 12 ceramicznej pokrywy 11 równa jest iloczynowi szerokości 7 przegrody 5 i współczynnika korygującego równego 2. Cylindryczne osłony ceramiczne 14 i 15 są zanurzone na tej samej głębokości 25, a ta głębokość 25 jest liczona od poziomu stali 26 w kadzi pośredniej 1 jako iloczyn poziomu stali 26 w kadzi pośredniej 1 i współczynnika korygującego równego 0,5. W każdej pokrywie osadzone są dwie pary cylindrycznych osłon ceramicznych 14 i 15. Każda para cylindrycznych osłon ceramicznych 14 i 15 znajduje się w osi 22 przebiegającej przez środek cylindrycznej kształtki gazo-przepuszczalnej 6. Środek 9 obwodu koła opisującego kształt podstawy kształtki gazo-przepuszczalnej 6 pokrywa się ze środkiem 20 obwodu 21 koła, w które wpisane są obwody podstaw cylindrycznych osłon ceramicznych 14 i 15, i oba te środki 9 i 20 leżą w jednej osi 22. Suma średnicy zewnętrznej 19 cylindrycznej osłony ceramicznej 14 i średnicy zewnętrznej 16 cylindrycznej osłony ceramicznej 15 równa jest iloczynowi średnicy podstawy cylindrycznej kształtki gazo-przepuszczalnej 6 równej 0,25 m i współczynnika korygującego wynoszącego 0,8. Średnica wewnętrzna 18 ceramicznej osłony cylindrycznej 14 jest dwukrotnie większa od średnicy wewnętrznej 17 ceramicznej osłony cylindrycznej osłony 15 i wynosi 0,092 m, zaś grubość obu cylindrycznych osłon ceramicznych 14 i 15 wynosi 0,0155 m.

Do kadzi pośredniej 1 o pojemności nominalnej 60 ton, wyposażonej w dwa wylewy 3, podawany był dodatek stopowy w postaci niklu celem korekty chemicznej odlewanego gatunku stali o 0,055%. Natężenie masowe ciekłej stali przepływającej przez kadź pośrednią wynosiło 105 kg/s, zaś masa odlewanego gatunku stali wynosiła 300 ton. Temperatura odlewania tego gatunku stali wynosiła 1838 K przy temperaturze topnienia niklu wynoszącym 1728 K. Poziom stali 26 w kadzi pośredniej 1 w warunkach ustalonych wynosił 1 m, a szerokość 27 kadzi pośredniej 1 w strefie montażu przegrody ceramicznej 5 wynosiła 1 m.

Dla uzyskania wymaganej korekty składu chemicznego przez każdą z czterech cylindrycznych osłon ceramicznych 14, w chwili rozpoczęcia procesu stopowania, jednorazowo w postaci granulatu o średnicy maks. 5 mm wprowadzony został nikiel w ilości 8,25 kg. Równocześnie w chwili rozpoczęcia procesu stopowania stali przez każdą z cylindrycznych osłon ceramicznych 15 wprowadzono nikiel w postaci drutu o średnicy 0,006 m w ilości 0,0145 kg/s. Przez cylindryczne kształtki gazo-przepuszczalne 6A i 6C przepływał argon z natężeniem bazowym 20 Nl/min na kształtkę, natomiast przez cylindryczne kształtki gazo-przepuszczalne 6B i 6D przepływał argon z natężeniem równym iloczynowi natężenia bazowego przepływu argonu i współczynnika korygującego równego 0,4.

Przykład II

Kadź pośrednia 1 jest wyposażona w jedną przegrodę ceramiczną 5 umieszczoną w jej dnie, w połowie odległości pomiędzy strefą zasilania kadzi pośredniej 1 (tj. położeniem wylewu osłonowego 2 doprowadzającego stal do kadzi pośredniej 1) a wylewem 3 kadzi pośredniej 1. W przegrodzie ceramicznej 5 znajdują się dwie cylindryczne kształtki gazo-przepuszczalne 6. Wysokość 7A przegrody ceramicznej 5 równa jest iloczynowi wysokości słupa metalu równego 0,8 m i współczynnika korygującego równego 0,18. Długość przegrody ceramicznej 8 równa jest 1,2 m. Średnica obu kształtek gazo-przepuszczalnych 6 (tj. 6A i 6B) wynosi 0,3 m i jest wypadkową połowy wartości ilorazu długości 8 przegrody 5 przez współczynnik korygujący równy 2. Szerokość 7 przegrody ceramicznej 5 równa jest iloczynowi średnicy kształtki gazo-przepuszczalnej 6 i współczynnika korygującego równego 1,4. Odległość pomiędzy środkami 9 obwodów kół opisujących kształt podstawy kształtek gazo-przepuszczalnych 6 jest iloczynem średnicy kształtki gazo-przepuszczalnej 6 i współczynnika korygującego równego 1,9, przy czym kształtki gazo-przepuszczalne 6 są rozmieszczone w przegrodzie ceramicznej 5 symetrycznie względem osi wzdłużnej 4 kadzi pośredniej 1. Nad przegrodą ceramiczną 5 znajduje się ceramiczna pokrywa 11. Długość 13 ceramicznej pokrywy 11 zapewnia osadzenie pokrywy na kadzi pośredniej 1. Grubość 12A ceramicznej pokrywy 11 wynosi 0,12 m. Szerokość 12 ceramicznej pokrywy 11 równa jest iloczynowi szerokości 7 przegrody ceramicznej 5 i współczynnika korygującego równego 2. Cylindryczne osłony ceramiczne 14 i 15 są zanurzone na tej samej głębokości 25, a ta głębokość 25 jest liczona od poziomu stali 26 w kadzi pośredniej 1 jako iloczyn poziomu stali 26 w kadzi pośredniej 1 i współczynnika korygującego równego 0,3. W pokrywie ceramicznej 11 osadzone są dwie pary cylindrycznych osłon ceramicznych 14 i 15. Każda para cylindrycznych osłon ceramicznych 14 i 15 znajduje się w osi 22 przebiegającej przez środek cylindrycznej kształtki gazo-przepuszczalnej 6. Środek 9 obwodu koła opisującego kształt podstawy kształtki gazo-przepuszczalnej 6 pokrywa się ze środkiem 20 obwodu 21 koła, w które wpisane są obwody podstaw cylindrycznych osłon ceramicznych 14 i 15, i oba te środki 9 i 20 leżą w jednej osi 22. Suma średnicy zewnętrznej 19 cylindrycznej osłony ceramicznej 14 i średnicy zewnętrznej 16 cylindrycznej osłony ceramicznej 15 równa jest iloczynowi średnicy podstawy cylindrycznej kształtki gazo-przepuszczalnej 6 równej 0,3 m i współczynnika korygującego wynoszącego 0,9. Średnica wewnętrzna 18 cylindrycznej osłony ceramicznej 14 jest dwukrotnie większa od średnicy wewnętrznej 17 cylindrycznej osłony ceram icznej 15 i wynosi 0,14 m, zaś grubość obu cylindrycznych osłon ceramicznych 14 i 15 wynosi 0,015 m.

Do kadzi pośredniej 1 o pojemności nominalnej 25 ton, wyposażonej w jeden wylew 3, podawany był dodatek stopowy w postaci aluminium celem korekty chemicznej odlewanego gatunku stali o 0,1%. Natężenie masowe ciekłej stali przepływającej przez kadź pośrednią wynosiło 35 kg/s, zaś masa odlewanego gatunku stali wynosiła 100 ton. Temperatura odlewania tego gatunku stali wynosiła 1828 K przy temperaturze topnienia aluminium wynoszącym 933 K. Poziom stali 26 w kadzi pośredniej 1 w warunkach ustalonych wynosił 0,8 m, a szerokość 27 kadzi pośredniej 1 w strefie montażu przegrody ceramicznej 5 wynosiła 1,2 m.

Dla uzyskania wymaganej korekty składu chemicznego przez każdą z dwóch cylindrycznych osłon ceramicznych 14, w chwili rozpoczęcia procesu stopowania, jednorazowo w postaci granulatu o średnicy maks. 5 mm wprowadzone zostało aluminium w ilości 12,5 kg. Równocześnie w chwili rozpoczęcia procesu stopowania stali przez każdą z cylindrycznych osłon ceramicznych 15 wprowadzono aluminium w postaci drutu o średnicy 0,008 m w ilości 0,0175 kg/s. Przez cylindryczną kształtkę gazoprzepuszczalną 6A przepływał argon z natężeniem bazowym 10 Nl/min, natomiast przez cylindryczną kształtkę gazo-przepuszczalną 6B przepływał argon z natężeniem równym iloczynowi natężenia bazowego przepływu argonu i współczynnika korygującego równego 0,6.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Kadź pośrednia, posiadająca co najmniej jedną przegrodę ceramiczną, znamienna tym, że przegroda ceramiczna (5) osadzona jest w dnie kadzi pośredniej (1) w połowie odległości pomiędzy strefą zasilania kadzi (1) a wylewami (3), a w przegrodzie ceramicznej (5) umieszczone są dwie cylindryczne kształtki gazo-przepuszczalne (6), przy czym wysokość (7A) każdej przegrody ceramicznej (5) równa jest iloczynowi wysokości słupa kąpieli metalicznej i współczynnika korygującego równego od 0,1 do 0,8, korzystnie 0,15, długość (8) przegrody ceramicznej (5) równa jest od 0,5 do 2 m, korzystnie 1 m, i jest wypadkową szerokości kadzi (1) w miejscu osadzenia przegrody ceramicznej (5), średnica kształtek gazo-przepuszczalnych (6) wynosi od 0,1 do 0,5 m, korzystnie 0,25 m i jest wypadkową połowy wartości ilorazu długości (8) ceramicznej przegrody (5) przez współczynnik korygujący równy od 1,2 do 2,5, szerokość (7) przegrody ceramicznej (5) równa jest iloczynowi średnicy kształtki gazo-przepuszczalnej (6) i współczynnika korygującego równego od 1,1 do 1,4, korzystnie 1,1, odległość pomiędzy środkami (9) obwodów kół opisujących kształt podstawy kształtek gazo-przepuszczalnych (6) jest iloczynem średnicy kształtki gazo-przepuszczalnej (6) i współczynnika korygującego równego od 1,1 do 2,6, korzystnie 1,6, przy czym kształtki gazo-przepuszczalne (6) są rozmieszczone w przegrodzie ceramicznej (5) symetrycznie względem osi wzdłużnej (4) kadzi pośredniej (1), ponadto nad każdą przegrodą ceramiczną (5) znajduje się ceramiczna pokrywa (11), której długość (13) jest większa od odległości pomiędzy ścianami kadzi (1) w miejscu osadzenia pokrywy (11) na tejże kadzi (1), grubość (12A) ceramicznej pokrywy (11) wynosi od 0,1 do 0,25 m, korzystnie 0,1 m, zaś szerokość (12) ceramicznej pokrywy (11) równa jest iloczynowi szerokości (7) przegrody ceramicznej (5) i współczynnika korygującego równego od 1,5 do 2, korzystnie 2, ponadto w pokrywie (11) osadzone są dwie pary cylindrycznych osłon ceramicznych (14) i (15), gdzie każda para cylindrycznych osłon ceramicznych (14) i (15) znajduje się w osi (22) przebiegającej przez środek cylindrycznej kształtki gazo-przepuszczalnej (6), zaś głębokość osadzenia (25) osłon ceramicznych (14) i (15), mierzona od poziomu (26) kąpieli metalowej w kadzi pośredniej (1), jest iloczynem poziomu (26) tejże kąpieli w kadzi (1) i współczynnika korygującego równego od 0,1 do 0,8, korzystnie 0,4, natomiast środek (9) obwodu koła opisującego kształt podstawy kształtki gazo-przepuszczalnej (6) pokrywa się ze środkiem (20) obwodu (21) koła, w które wpisane są obwody podstaw cylindrycznych osłon ceramicznych (14) i (15), i oba środki (9) i (20) leżą w osi (22), przy czym suma średnicy zewnętrznej (19) cylindrycznej osłony ceramicznej (14) i średnicy zewnętrznej (16) cylindrycznej osłony ceramicznej (15) równa jest iloczynowi średnicy podstawy cylindrycznej kształtki gazo-przepuszczalnej (6) i współczynnika korygującego równego od 0,6 do 1, korzystnie 0,8, średnica wewnętrzna (18) cylindrycznej osłony ceramicznej (14) jest dwukrotnie większa od średnicy wewnętrznej (17) cylindrycznej osłony ceramicznej (15), zaś grubość ścian obu cylindrycznych osłon ceramicznych (14) i (15) wynosi od 0,01 do 0,03 m, korzystnie 0,0155 m.
2. 2. Kadź według zastrzeżenia 1, znamienna tym, że oś (22) jest prostopadła do powierzchni podstawy cylindrycznej kształtki gazo-przepuszczalnej (6) umieszczonej w przegrodzie ceramicznej (5).
3. 3. Kadź według zastrzeżenia 1, znamienna tym, że głębokość osadzenia (25) osłon ceramicznych (14) i (15) jest wyznaczona dla ustalonych warunków odlewania.