RU2067910C1

RU2067910C1 - Apparatus for flow-type evacuating the metal upon continuous casting

Info

Publication number: RU2067910C1
Application number: RU94029793A
Authority: RU
Inventors: В.И. Уманец; В.И. Лебедев; И.В. Сафонов; С.М. Чиграй
Original assignee: Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority date: 1994-08-09
Filing date: 1994-08-09
Publication date: 1996-10-20
Also published as: RU94029793A

Abstract

FIELD: metallurgy, namely, metal continuous casting. SUBSTANCE: apparatus includes casting ladle, vacuum chamber with branch pipe mounted in bottom of vacuum chamber and entering working chamber of intermediate ladle, vacuum duct and casting nozzles arranged in bottom of intermediate ladle. Inner cavity of intermediate ladle is separated by three zones with the aid of partitions placed symmetrically relative to branch pipe and having trapezoidal cross section with inclination angle of faces near base in range of 5-30 deg. Distance between axes of partitions is 0.4-0.6 of distance between axes of casting nozzles. EFFECT: improved design. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов. The invention relates to metallurgy, and more particularly to continuous casting of metals.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, включающее разливочный ковш, вакуумную камеру с патрубком, установленным в днище вакуум-камеры и входящим в рабочую полость промежуточного ковша, вакуум-провод и разливочные стаканы, установленные в днище промежуточного ковша (см. авт. свид. N 295607, кл. В 22 D 11/10, 1971). The closest in technical essence is a device for in-line evacuation of metal during continuous casting, including a casting ladle, a vacuum chamber with a nozzle installed in the bottom of the vacuum chamber and included in the working cavity of the intermediate ladle, a vacuum wire and pouring glasses installed in the bottom of the intermediate ladle (see ed. certificate N 295607, class B 22 D 11/10, 1971).

Недостатком известного устройства является неудовлетворительное качество непрерывнолитых слитков. Это объясняется тем, что при подаче металла из вакуум-камеры через патрубок возникают интенсивные неорганические потоки металла в рабочей полости промежуточного ковша. В этих условиях происходит интенсивное разрушение футеровки промежуточного ковша, что приводит к увеличению содержания неметаллических включений в непрерывнолитых слитках сверх допустимых значений. Кроме того, вследствие неорганических потоков в металле не происходит усреднение металла, подаваемого в кристаллизаторы, по температуре и количеству неметаллических включений, что приводит к нарушению стабильности формирования и кристаллизации непрерывнолитых слитков и к их браку по внутренним и наружным трещинам. Увеличение содержания в металле неметаллических включений приводит к их отложению в разливочных стаканах, что приводит к уменьшению их проходного канала и прекращению процесса непрерывной разливки. A disadvantage of the known device is the unsatisfactory quality of continuously cast ingots. This is due to the fact that when metal is supplied from the vacuum chamber through the nozzle, intense inorganic metal flows arise in the working cavity of the intermediate ladle. Under these conditions, intensive destruction of the lining of the intermediate ladle occurs, which leads to an increase in the content of non-metallic inclusions in continuously cast ingots in excess of the permissible values. In addition, due to inorganic flows in the metal, the metal fed to the crystallizers does not average over the temperature and the number of non-metallic inclusions, which leads to a violation of the stability of the formation and crystallization of continuously cast ingots and to their marriage along internal and external cracks. An increase in the content of non-metallic inclusions in the metal leads to their deposition in the pouring glasses, which leads to a decrease in their passage channel and termination of the continuous casting process.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в улучшении качества непрерывнолитых слитков и повышении производительности процесса непрерывной разливки. The technical effect when using the invention is to improve the quality of continuously cast ingots and increase the productivity of the continuous casting process.

Указанный технический эффект достигается тем, что устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке включает разливочный ковш, вакуумную камеру с патрубком, установленным в днище вакуум-камеры и входящим в рабочую полость промежуточного ковша, вакуум-провод и разливочные стаканы, установленные в днище промежуточного ковша. The specified technical effect is achieved by the fact that the device for continuous metal evacuation during continuous casting includes a casting ladle, a vacuum chamber with a nozzle installed in the bottom of the vacuum chamber and entering the working cavity of the intermediate ladle, a vacuum wire and pouring glasses installed in the bottom of the intermediate ladle .

Внутренняя полость промежуточного ковша разделена на три зоны при помощи двух перегородок, расположенных симметрично относительно патрубка, выполненных трапецеидальной формы в поперечном сечении с углом наклона граней у основания в пределах 5-30 градусов, при этом расстояние между осями перегородок составляет 0,4-0,6 расстояния между осями разливочных стаканов. The inner cavity of the intermediate bucket is divided into three zones using two partitions located symmetrically relative to the nozzle, made of trapezoidal shape in cross section with an angle of inclination of the faces at the base within 5-30 degrees, while the distance between the axes of the partitions is 0.4-0, 6 distances between the axes of the nozzles.

Улучшение качества непрерывнолитых слитков будет происходить вследствие упорядочения и необходимого направления потоков металла, вытекающего из патрубка вакуум-камеры. Кроме того, наличие перегородок препятствует проникновению неметаллических включений через разливочные стаканы в кристаллизаторы. В этих условиях интенсифицируется процесс всплывания неметаллических включений в промежуточном ковше и их ассимиляция шлаковой смесью, уменьшается разрушение его футеровки, происходит усреднение металла, поступающего в кристаллизаторы, по температуре и неметаллическим включениям. Improving the quality of continuously cast ingots will occur due to the ordering and the necessary direction of metal flows arising from the nozzle of the vacuum chamber. In addition, the presence of partitions prevents the penetration of non-metallic inclusions through casting glasses into the molds. Under these conditions, the process of floating non-metallic inclusions in the intermediate ladle and their assimilation by the slag mixture is intensified, the destruction of its lining is reduced, and the metal entering the molds is averaged over temperature and non-metallic inclusions.

Выполнение перегородок трапецеидальной формы в поперечном сечении объясняется необходимостью упорядочения и соответствующего направления потоков металла, вытекающего из патрубка вакуум-камеры и переливающегося через перегородки. The implementation of the trapezoidal partitions in cross section is explained by the need for ordering and the corresponding direction of metal flows, flowing from the nozzle of the vacuum chamber and overflowing through the partitions.

Диапазон угла наклона граней перегородок трапецеидального сечения в пределах 5-30 градусов объясняется закономерностями распределения и направления потоков металла в зонах промежуточного ковша между перегородками и за ними. При меньших значениях направление потоков металла будет приводить к его турбулизации. При больших значениях будет происходить интенсивный износ перегородок. The range of the angle of inclination of the faces of the walls of the trapezoidal section within 5-30 degrees is explained by the laws of distribution and direction of metal flows in the zones of the intermediate ladle between the partitions and behind them. At lower values, the direction of flow of the metal will lead to its turbulization. At high values, intensive wear of the partitions will occur.

Указанный диапазон устанавливается в прямой пропорциональной зависимости от высоты перегородок. The specified range is set in direct proportion to the height of the partitions.

Диапазон расстояний между осями перегородок в пределах 0,4-0,6 расстояния между осями разливочных стаканов объясняется закономерностями распределения потоков металла, вытекающего из патрубка вакуум-камеры, в рабочей полости промежуточного ковша. При меньших значениях время пребывания металла в средней зоне промежуточного ковша будет не достаточным для всплывания неметаллических включений и их ассимиляции. При больших значениях не будет обеспечиваться необходимое направление потоков металла при его переливе через перегородки. The range of distances between the axes of the partitions within 0.4-0.6 of the distance between the axes of the casting nozzles is explained by the patterns of distribution of metal flows from the nozzle of the vacuum chamber in the working cavity of the intermediate ladle. At lower values, the residence time of the metal in the middle zone of the intermediate ladle will not be sufficient for the floating of non-metallic inclusions and their assimilation. At large values, the necessary direction of metal flows during its overflow through the partitions will not be provided.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого устройства с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень". Analysis of scientific, technical and patent literature shows the lack of coincidence of the distinctive features of the claimed device with the signs of known technical solutions. Based on this, it is concluded that the claimed technical solution meets the criterion of "inventive step".

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения, со ссылкой на чертеж, на котором показана схема устройства для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке. The following is an embodiment of the invention, not excluding other options within the claims, with reference to the drawing, which shows a diagram of a device for continuous metal evacuation of metal during continuous casting.

Устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке состоит из разливочного ковша 1, вакуум-камеры 2, патрубка 3, промежуточного ковша 4, разливочных стаканов 5, перегородок 6, кристаллизаторов 7, вакуум-провода 8. Позицией 9 обозначен жидкий металл, 10 уровень металла, 11 непрерывнолитой слиток. A device for continuous metal evacuation during continuous casting consists of a casting ladle 1, a vacuum chamber 2, a nozzle 3, an intermediate ladle 4, casting nozzles 5, partitions 6, molds 7, vacuum wires 8. Position 9 denotes liquid metal, 10 metal level 11 continuously cast ingot.

Устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке работает следующим образом. A device for continuous metal evacuation during continuous casting works as follows.

Пример. В начале процесса непрерывной разливки подают жидкую нераскисленную сталь 9 марки ст3 из разливочного ковша 1 емкостью 350 т в вакуум-камеру 2, и создают в ней разряжение до необходимого по технологии остаточного давления в пределах 0,3-0,6 кПа в зависимости от раскисленности стали после герметизации вакуум-камеры 2 уровнем жидкого металла 10 в промежуточном ковше 4. Разряжение создают посредством вакуум-провода 8, соединенного с вакуум-насосом. Металл 9 подают из вакуум-камеры 2 в промежуточный ковш 4 через огнеупорный патрубок 3 под уровень металла 10. Далее металл 9 из промежуточного ковша 4 подают удлиненные огнеупорные стаканы 5 в кристаллизаторы 7 под уровень металла. Из кристаллизаторов 7 вытягивают непрерывнолитые слитки 11. Расход металла из промежуточного ковша 4 регулируют при помощи стопорных механизмов (на чертеже не показаны). Example. At the beginning of the continuous casting process, liquid unrefined steel 9 of grade st3 is supplied from a casting ladle 1 with a capacity of 350 tons to the vacuum chamber 2, and a vacuum is created in it to the residual pressure required by the technology within 0.3-0.6 kPa, depending on the deoxidation steel after sealing the vacuum chamber 2 with the level of liquid metal 10 in the intermediate ladle 4. The vacuum is created by means of a vacuum wire 8 connected to a vacuum pump. The metal 9 is fed from the vacuum chamber 2 into the intermediate ladle 4 through the refractory pipe 3 under the metal level 10. Next, the metal 9 from the intermediate ladle 4 serves the elongated refractory glasses 5 in the mold 7 under the metal level. Continuous cast ingots 11 are drawn from the crystallizers 7. The metal flow rate from the intermediate ladle 4 is controlled by stopping mechanisms (not shown in the drawing).

Внутренняя полость промежуточного ковша 4 разделена на три зоны при помощи двух перегородок 6, расположенных симметрично относительно патрубка 3, выполненных трапецеидальной формы в поперечном сечении с углом наклона граней у основания в пределах 5-30 градусов. Расстояние между осями перегородок 6 составляет 0,4-0,6 расстояния между осями разливочных стаканов 5. Уровень металла 10 покрывается слоем шлаковой смеси на основе CaO SiO₂ - Al₂O₃.The inner cavity of the intermediate bucket 4 is divided into three zones using two partitions 6 located symmetrically relative to the nozzle 3, made of trapezoidal shape in cross section with an angle of inclination of the faces at the base within 5-30 degrees. The distance between the axes of the partitions 6 is 0.4-0.6 the distance between the axes of the casting nozzles 5. The level of metal 10 is covered with a layer of slag mixture based on CaO SiO ₂ - Al ₂ O ₃ .

При наличии перегородок 6 трапецеидальной формы происходит образование направленных потоков металла 9, вытекающего из патрубка 3, обеспечивающих всплывание неметаллических включений и их ассимиляцию шлаковой смесью с необходимой интенсивностью. При этом снижается разрушение футеровки промежуточного ковша, происходят усреднение температуры металла и равномерное распределение неметаллических включений по объему металла, проходящего через разливочные стаканы 5 в кристаллизаторы 7. Кроме того, в разливочных стаканах не происходит отложение неметаллических включений. In the presence of trapezoidal partitions 6, directional flows of metal 9 are formed, flowing out of pipe 3, which allow non-metallic inclusions to float and assimilate with a slag mixture with the necessary intensity. At the same time, the destruction of the lining of the intermediate ladle is reduced, the temperature of the metal is averaged and the non-metallic inclusions are evenly distributed over the volume of metal passing through the pouring glasses 5 into the molds 7. In addition, non-metallic inclusions are not deposited in the pouring glasses.

В таблице приведены примеры работы устройства для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке с различными технологическими и конструктивными параметрами. The table shows examples of the operation of the device for continuous metal evacuation during continuous casting with various technological and structural parameters.

В первом примере вследствие малого расстояния между осями перегородок и угла наклона их граней не обеспечивается необходимое направление потоков металла. В этих условиях не увеличиваются интенсивность всплывания и ассимиляция неметаллических включений, а также не обеспечивается необходимое усреднение металла по температуре и распределению неметаллических включений по объему, происходит разрушение футеровки промежуточного ковша потоками металла, в разливочных стаканах происходит отложение неметаллических включений, что приводит к прекращению процесса непрерывной разливки. In the first example, due to the small distance between the axes of the partitions and the angle of inclination of their faces, the necessary direction of metal flows is not provided. Under these conditions, the intensity of floating and assimilation of non-metallic inclusions does not increase, and the required averaging of metal over temperature and distribution of non-metallic inclusions by volume is not provided, the lining of the intermediate ladle is destroyed by metal flows, non-metallic inclusions are deposited in casting glasses, which leads to the cessation of the process of continuous casting.

В пятом примере вследствие большого расстояния между осями перегородок и большого угла наклона граней перегородок происходит переохлаждение металла в зоне между перегородками, происходит интенсивный износ перегородок под действием потоков металла. При этом не обеспечивается необходимое направление потоков металла в промежуточном ковше, происходит интенсивное разрушение футеровки промежуточного ковша. In the fifth example, due to the large distance between the axes of the partitions and the large angle of inclination of the faces of the partitions, the metal is supercooled in the zone between the partitions, and the intensive wear of the partitions occurs under the influence of metal flows. At the same time, the necessary direction of metal flows in the intermediate ladle is not provided, intensive destruction of the lining of the intermediate ladle occurs.

В шестом примере, прототипе, вследствие отсутствия перегородок и разделения рабочей полости промежуточного ковша на отдельные зоны образуются неорганизованные турбулентные потоки металла, вытекающего из патрубка вакуум-камеры. В этих условиях происходит интенсивное разрушение футеровки промежуточного ковша, снижается интенсивность ассимиляции неметаллических включений в слое шлаковой смеси. Сказанное приводит к увеличению содержания в слитках неметаллических включений сверх допустимых значений, происходит интенсивное отложение неметаллических включений в разливочных стаканах, что вызывает брак непрерывнолитых слитков по качеству макроструктуры и прекращению процесса непрерывной разливки. In the sixth example, the prototype, due to the lack of partitions and the separation of the working cavity of the intermediate bucket into separate zones, disorganized turbulent flows of metal flowing from the nozzle of the vacuum chamber are formed. Under these conditions, intensive destruction of the lining of the intermediate ladle occurs, and the rate of assimilation of non-metallic inclusions in the slag layer decreases. The foregoing leads to an increase in the content of non-metallic inclusions in ingots in excess of the permissible values; there is an intensive deposition of non-metallic inclusions in pouring glasses, which causes the marriage of continuously cast ingots in terms of macrostructure quality and termination of the continuous casting process.

В примерах 2-4 вследствие наличия в промежуточном ковше перегородок оптимальных размеров обеспечиваются необходимые организация и направление потоков металла, вытекающего из патрубка вакуум-камеры. В этих условиях снижается интенсивность разрушения футеровки промежуточного ковша, увеличивается интенсивность ассимиляции неметаллических включений в слое шлаковой смеси, устраняется выход из строя разливочных стаканов. При этом происходит усреднение металла по температуре и неметаллическим включениям. In examples 2-4, due to the presence in the intermediate bucket of partitions of optimal sizes, the necessary organization and direction of metal flows arising from the nozzle of the vacuum chamber are provided. Under these conditions, the intensity of destruction of the lining of the intermediate ladle decreases, the intensity of the assimilation of non-metallic inclusions in the slag layer increases, the failure of casting glasses is eliminated. In this case, the metal is averaged over temperature and non-metallic inclusions.

Применение предлагаемого устройства позволяет повысить выход годных непрерывнолитых слитков по качеству макроструктуры на 9% а также увеличить производительность процесса непрерывной разливки вакуумированного металла на 5% Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принято устройство для поточного вакуумированного металла при непрерывной разливке, применяемое на Новолипецком металлургическом комбинате. ТТТ1 The application of the proposed device allows to increase the yield of continuously cast ingots by macrostructure quality by 9% and also to increase the productivity of the continuous casting process of evacuated metal by 5%. The economic effect is calculated in comparison with the base object, which is a device for continuous vacuum casting metal used for continuous casting, used on Novolipetsk Metallurgical Plant. TTT1

Claims

A device for continuous metal evacuation during continuous casting, comprising a casting ladle, an intermediate ladle, a vacuum chamber with a nozzle in the bottom of the vacuum chamber included in the working cavity of the intermediate ladle, a vacuum pipe and pouring glasses in the bottom of the intermediate ladle, characterized in that the inner cavity of the intermediate ladle is equipped with two partitions dividing it into three zones, and the partitions are located symmetrically with respect to the pipe and are made trapezoidal in cross section with an angle the inclination of the faces at the base within 5 30 ^o , while the distance between the axes of the partitions is 0.4 0.6 the distance between the axes of the casting glasses.