RU86125U1

RU86125U1 - DEVICE FOR PROTECTING A JET OF METAL FROM SECONDARY OXIDATION DURING CONTINUOUS CASTING

Info

Publication number: RU86125U1
Application number: RU2009101632/22U
Authority: RU
Inventors: Валерий Васильевич Соколов; Дмитрий Анатольевич Лубяной; Дмитрий Борисович Фойгт; Виктор Александрович Фирсов; Андрей Николаевич Иванов; Виталий Григорьевич Вячкин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Западно-Сибирский металлургический комбинат"
Priority date: 2009-01-19
Filing date: 2009-01-19
Publication date: 2009-08-27

Abstract

Устройство для защиты струи металла от вторичного окисления, содержащее разливочный стакан с конусной внутренней поверхностью, установленный в днище сталеразливочного и/или промежуточного ковша, состыкованный с погружным металлопроводом, патрубок для подвода защитного газа, отличающееся тем, что в патрубке для подвода защитного газа расположена металлическая труба с установленным внутри нее пульсатором, выполненным в виде жестко прикрепленного перпендикулярно оси патрубка стержня, ось которого расположена на расстоянии от выходного среза патрубка, равном (3-5)ДП, при этом диаметр пульсатора (dП) равен (0,15-0,30)ДП, где ДП - внутренний диаметр патрубка, мм.A device for protecting a metal stream from secondary oxidation, comprising a pouring cup with a tapered inner surface, mounted in the bottom of a steel casting and / or an intermediate ladle, docked with a submersible metal pipe, a shielding gas supply pipe, characterized in that there is a metal in the shielding gas supply pipe a pipe with a pulsator installed inside it, made in the form of a rigidly attached perpendicular to the axis of the rod pipe, the axis of which is located at a distance from the outlet about the cut of the pipe equal to (3-5) DP, while the diameter of the pulsator (dP) is equal to (0.15-0.30) DP, where DP is the internal diameter of the pipe, mm.

Description

Полезная модель относится к области черной металлургии, а именно к устройствам для защиты струи металла от вторичного окисления при непрерывной разливке стали.The utility model relates to the field of ferrous metallurgy, and in particular to devices for protecting a metal stream from secondary oxidation during continuous casting of steel.

Известно устройство, содержащее разливочный стакан с конусной внешней поверхностью, установленный в днище сталеразливочного и/или промежуточного ковша, состыкованный с соответствующей конусной внутренней поверхностью погружного металлопровода, прокладку в виде кольца, расположенную между конусными поверхностями разливочного стакана и погружного металлопровода, углы наклона которых выполнены различными - угол наклона конусной поверхности разливочного стакана выполнен больше угла наклона поверхности погружного металлопровода на 2-6°, патрубок установлен с наклоном в сторону разливочного стакана под углом 45-80° к продольной оси погружного металлопровода и с отклонением от диаметральной поверхности погружного металлопровода на угол +15° (RU 2200645, B22D, 11/047, опубл.2003.).A device is known that contains a pouring cup with a conical outer surface installed in the bottom of the steel pouring and / or intermediate ladle, joined to the corresponding conical inner surface of the submersible metal wire, a gasket in the form of a ring located between the conical surfaces of the pouring cup and the submersible metal wire, the angles of which are made of various - the angle of inclination of the conical surface of the casting nozzle is made greater than the angle of inclination of the surface of the submersible metal wire by 2 -6 °, the nozzle is installed with an inclination towards the pouring nozzle at an angle of 45-80 ° to the longitudinal axis of the submersible metal wire and with a deviation from the diametrical surface of the submersible metal wire at an angle of + 15 ° (RU 2200645, B22D, 11/047, publ. 2003. )

Недостатком данного устройства является то, что движение защитного газа возможно лишь по кольцевой проточке, что делает невозможным истечение защитного газа в нижние слои для более надежной защиты струи металла от вторичного окисления, а также сложность конструкции, а именно необходимость точной установки подводящего патрубка в двух плоскостях, что повышает трудоемкость изготовления изделия.The disadvantage of this device is that the movement of the shielding gas is possible only along the annular groove, which makes it impossible for the shielding gas to flow into the lower layers for more reliable protection of the metal jet from secondary oxidation, as well as the complexity of the design, namely the need for accurate installation of the supply pipe in two planes , which increases the complexity of manufacturing the product.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для защиты струи металла от вторичного окисления при непрерывной разливке, включающее в себя разливочный стакан, установленный в днище сталеразливочного и/или промежуточного ковша и состыкованный с погружным металлопроводом, прокладку в виде кольца, расположенную между разливочным стаканом и погружным металлопроводом, а также патрубок для подвода защитного газа. (RU 50892.. B22D 11/06, опубл. 2005).The closest in technical essence and the achieved result is a device for protecting a metal stream from secondary oxidation during continuous casting, including a casting cup installed in the bottom of a steel casting and / or intermediate ladle and joined with a submersible metal wire, a gasket in the form of a ring located between the casting a glass and a submersible metal wire, as well as a pipe for supplying shielding gas. (RU 50892 .. B22D 11/06, publ. 2005).

Недостатком данной конструкции является то, что защитный газ распространяется лишь в области проточки, а при динамической работе устройства, когда герметичность нарушается от вибрации, опускание защитного газа в нижние слои затруднительно. Это приводит к тому, что струя металла при выходе из сталеразливочного стакана насыщается азотом и кислородом из воздуха, что повышает угар легкоокисляемых элементов, например, кальция и увеличивает общее содержание газов в стали.The disadvantage of this design is that the protective gas is distributed only in the area of the grooves, and during the dynamic operation of the device, when the tightness is violated by vibration, lowering the protective gas into the lower layers is difficult. This leads to the fact that the metal stream at the exit from the steel pouring can is saturated with nitrogen and oxygen from the air, which increases the waste of easily oxidized elements, for example, calcium and increases the total gas content in the steel.

Задачей полезной модели является повышение надежности защиты струи металла от вторичного окисления, снижение степени угара легкоокисляемых элементов, таких как кальций и алюминий, и снижение содержания газов в металле.The objective of the utility model is to increase the reliability of metal jet protection from secondary oxidation, reduce the degree of burning of easily oxidizable elements such as calcium and aluminum, and reduce the gas content in the metal.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для защиты струи металла от вторичного окисления, содержащем разливочный стакан с конусной внутренней поверхностью, установленный в днище сталеразливочного и/или промежуточного ковша, состыкованный с погружным металлопроводом, патрубок для подвода защитного газа, внутри которого, согласно полезной модели, расположена металлическая труба с установленным внутри нее пульсатором, выполненным в виде жестко прикрепленного перпендикулярно оси патрубка стержня, ось которого расположена на расстоянии от выходного среза патрубка равном (3-5)Д_п, а диаметр пульсатора (d_п) равен (0,15-0,30)Д_п, где Д_п -внутренний диаметр патрубка, мм.The problem is solved in that in a device for protecting a metal stream from secondary oxidation, containing a pouring cup with a tapered inner surface, installed in the bottom of a steel-pouring and / or intermediate ladle, docked with a submersible metal wire, a pipe for supplying protective gas, inside of which, according to the useful model, there is a metal pipe with a pulsator installed inside it, made in the form of a rigidly attached perpendicular to the axis of the rod pipe, the axis of which is located on the distance from the outlet cut of the pipe is equal to (3-5) D _p , and the diameter of the pulsator (d _p ) is (0.15-0.30) D _p , where D _{p is the} internal diameter of the pipe, mm

Технический результат, который может быть получен при использовании полезной модели заключается в том, что при расположении внутри патрубка для подачи защитного газа металлической трубы с пульсатором происходит обтекание потоком газа пульсатора и образуется вихревой след, причем вихри истекают с определенной периодичностью. Выходящие из выходного среза патрубка вихри отходят вверх и вниз по металлопроводу, что повышает однородность защитной струи, устраняет зоны эжекции воздуха в защитную трубу и тем самым повышает защитные свойства инертной атмосферы, устраняет насыщение металла кислородом, снижая при этом потери легкоокисляемых элементов, таких как кальций и алюминий, от вторичного окисления. Наложение пульсаций на струю газа приводит к тому, что при выходе газа из патрубка пульсации передаются металлопроводу и он тоже становится излучателем колебаний, способствующих перемешиванию металла, образованию гомогенного прогретого шлака без образования бурунов и оголения зеркала металла в промежуточном ковше.The technical result that can be obtained using the utility model is that when a metal pipe with a pulsator is placed inside the nozzle for supplying protective gas with a pulsator, a pulsator flows around the gas stream and a vortex wake forms, and the vortices expire at a certain frequency. Vortices emerging from the outlet section of the nozzle branch up and down the metal wire, which increases the uniformity of the protective stream, eliminates the air ejection zones into the protective pipe and thereby increases the protective properties of the inert atmosphere, eliminates oxygen saturation of the metal, while reducing losses of easily oxidized elements such as calcium and aluminum, from secondary oxidation. The imposition of pulsations on the gas stream leads to the fact that when the gas leaves the nozzle, the pulsations are transmitted to the metal wire and it also becomes an emitter of oscillations that contribute to the mixing of the metal, the formation of homogeneous heated slag without the formation of breakers and exposure of the metal mirror in the intermediate ladle.

Расположение оси пульсатора перпендикулярно оси патрубка для подвода защитного газа обеспечивает равномерность схода вихрей с одинаковой периодичностью, что обеспечивает однородное распределение защитной атмосферы в пристеночной области металлопровода и значительно снижает насыщение струи кислородом и потери легкоокисляемых элементов.The location of the axis of the pulsator perpendicular to the axis of the nozzle for supplying a protective gas ensures uniform vortex flow with the same frequency, which ensures a uniform distribution of the protective atmosphere in the near-wall region of the metal wire and significantly reduces oxygen saturation of the jet and loss of easily oxidized elements.

Расположение оси пульсатора на расстоянии менее 3Д_п от выходного среза патрубка нецелесообразно, так как при смене сталеразливочного ковша во время разливки плавка на плавку происходит захлестывание металлом пульсатора и его заметалливание.The location of the axis of the pulsator at a distance of less than 3D _p from the outlet cut of the nozzle is impractical, since when changing the steel pouring ladle during casting, melting takes place with the metal pulsator being swept and noticeable.

При расположении пульсатора на расстоянии более 5Д_п происходит частичное сглаживание пульсаций, вследствие чего уменьшается мощность воздействия струи на расплав, что снижает эффект перемешивания, увеличивается насыщение металла газами за счет того, что покровный шлак над приемной ванной становится более неоднородным с образованием свищей и зон с оголенным металлом.When the pulsator is located at a distance of more than 5D _p , partial smoothing of pulsations occurs, as a result of which the power of the jet on the melt decreases, which reduces the mixing effect, increases the saturation of the metal with gases due to the fact that the coating slag above the receiving bath becomes more heterogeneous with the formation of fistulas and zones with bare metal.

Выбор диаметра пульсатора (d_п) менее 0,15 внутреннего диаметра патрубка (Д_п) нецелесообразен, так как приводит к образованию незначительного вихревого потока и недостаточному перемешиванию защитной атмосферы, что способствует насыщению металла газами.The choice of the diameter of the pulsator (d _p ) less than 0.15 of the inner diameter of the pipe (D _p ) is impractical, as it leads to the formation of a slight vortex flow and insufficient mixing of the protective atmosphere, which contributes to the saturation of the metal with gases.

При выборе диаметра пульсатора более 0,30Д_п снижается интенсивность перемешивания металла, так как периодические пульсации, образующиеся при обтекании пульсатора накладываются на хаотические пульсации, которые образуются при обтекании газовым потоком стенок патрубка, что приводит к сглаживанию пульсаций, вследствие чего перемешивание защитной газовой атмосферы снижается, снижается эффективность ее работы, что ведет к эжекции воздуха.When choosing a pulsator diameter of more than 0.30 D _{p, the} intensity of mixing of the metal decreases, since the periodic pulsations generated during the flow around the pulsator are superimposed on the chaotic pulsations that form when the pipe flows around the pipe walls, which leads to smoothing of the pulsations, as a result of which the mixing of the protective gas atmosphere decreases , its efficiency decreases, which leads to air ejection.

Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен поперечный разрез устройства, на фиг 2 разрез А-А.The utility model is illustrated by the drawing, in which Fig. 1 shows a transverse section of the device, in Fig. 2 a section A-A.

Устройство для защиты струи металла от вторичного окисления при непрерывной разливке включает в себя огнеупорный разливочный стакан 1, установленный в днище сталеразливочного и/или промежуточного ковша (ковш на чертеже не показан) и состыкованный с погружным металлопроводом 2, снабженным патрубком 3 для подвода защитного газа, в который вставлена металлическая труба 4 с установленным в нее пульсатором 5, выполненным в виде жестко прикрепленного перпендикулярно оси патрубка стержня, например, с помощью сваркиA device for protecting a metal stream from secondary oxidation during continuous casting includes a refractory casting nozzle 1 installed in the bottom of a steel-pouring and / or intermediate ladle (ladle not shown in the drawing) and connected to a submersible metal wire 2 equipped with a nozzle 3 for supplying a protective gas, into which a metal pipe 4 is inserted with a pulsator 5 installed in it, made in the form of a rod nozzle rigidly attached perpendicular to the axis, for example, by welding

Предлагаемая полезная модель испытана на сортовой МНЛЗ ОАО «ЗСМК» (пример, вариант 3 таблицы). В выходной патрубок для подачи защитного газа вставляется труба с пульсатором. При внутреннем диаметре патрубка равном 10 мм диаметр пульсатора равен 2,5 мм (d_п=0,25Дп). С помощью сварки пульсатор жестко крепится к металлической трубе, которую вставляют в патрубок так, что расстояние от оси пульсатора до выходного среза патрубка равно 40 мм (4Д_п). Используемый защитный газ аргон подавали через устройство в ковш емкостью 350 т.The proposed utility model is tested on the high-quality continuous casting machine of ZSMK OJSC (example, option 3 of the table). A pipe with a pulsator is inserted into the outlet pipe for supplying protective gas. With an inner diameter of the nozzle equal to 10 mm, the diameter of the pulsator is 2.5 mm (d _p = 0.25 Dp). By welding, the pulsator is rigidly attached to a metal pipe, which is inserted into the pipe so that the distance from the axis of the pulsator to the outlet cut of the pipe is 40 mm (4D _p ). The argon gas used was supplied through the device to a 350 t bucket.

Наилучшие результаты по угару элементов (кальция, алюминий), а также наименьшее увеличение содержания азота в металле достигнуто при использовании устройства с заявляемыми параметрами.The best results on the fumes of elements (calcium, aluminum), as well as the smallest increase in the nitrogen content in the metal was achieved using a device with the claimed parameters.

Устройство промышленно применимо в металлургическом производстве и позволяет защитить металл от вторичного окисления и насыщения его азотом при разливке на МНЛЗ.The device is industrially applicable in the metallurgical industry and allows you to protect the metal from secondary oxidation and its saturation with nitrogen during casting in continuous casting machines.

ТаблицаTable Номер опытаExperience Number Внутренний диаметр патрубка (Д_п), ммThe inner diameter of the pipe (D _p ), mm Диаметр пульсатора (d_п), ммThe diameter of the pulsator (d _p ), mm Отношение диаметра пульсатора к диаметру патрубка
dn/ДпThe ratio of the diameter of the pulsator to the diameter of the pipe
dn / dp Расстояние от оси пульсатора до выходного среза патрубка, ммThe distance from the axis of the pulsator to the outlet cut of the pipe, mm Угар, % Кальция Алюминия, % относ. % массBurnout,% Calcium Aluminum,% rel. % mass Увеличение содержания азота в стали, % массThe increase in the nitrogen content in steel,% mass 1one 1010 1,31.3 0,130.13 20twenty 55,655.6 0,00300.0030 0,00080,0008 22 1010 1,51,5 0,150.15 30thirty 50,050,0 0,00200.0020 0,00020,0002 33 1010 2,52.5 0,250.25 4040 44,844.8 0,00100.0010 0,00010.0001 4four 1010 3,03.0 0,300.30 50fifty 46,746.7 0,00220.0022 0,00020,0002 55 1010 4,04.0 0,400.40 6060 53,353.3 0,00250.0025 0,00040,0004 прототипprototype …... …... …... …... 62,062.0 0,00300.0030 0,00100.0010

Claims

A device for protecting a metal stream from secondary oxidation, comprising a pouring cup with a tapered inner surface, mounted in the bottom of a steel casting and / or an intermediate ladle, docked with a submersible metal pipe, a shielding gas supply pipe, characterized in that there is a metal in the shielding gas supply pipe a pipe with a pulsator installed inside it, made in the form of a rigidly attached perpendicular to the axis of the rod pipe, the axis of which is located at a distance from the outlet about the cut of the pipe equal to (3-5) D _P , while the diameter of the pulsator (d _P ) is (0.15-0.30) D _P , where D _P is the inner diameter of the pipe, mm