RU2063839C1

RU2063839C1 - Aggregate for metal treatment under vacuum

Info

Publication number: RU2063839C1
Application number: RU93050565A
Authority: RU
Inventors: Владимир Петрович Милькин
Original assignee: Владимир Петрович Милькин
Priority date: 1993-10-29
Filing date: 1993-10-29
Publication date: 1996-07-20

Abstract

FIELD: metallurgy, metal casting. SUBSTANCE: AGGREGATE has intermediate ladle, discharge branch pipes, extensions mounted over discharge branch pipes vacuum chamber made in the form of autonomous members located over each extension. Vacuum chambers have gas pipelines with shut-off valves. Ladle and vacuum chambers are mounted on rollers with capability for reciprocation along gaps of crystallizer. EFFECT: improved quality of metal. 1 dwg

Description

Предложение относится к металлургической промышленности, в частности к разновидностям разливки металла на МНЛЗ. The proposal relates to the metallurgical industry, in particular to the types of metal casting in the continuous casting machine.

Известен широко применяемый в промышленности ковш МНЛЗ, содержащий огнеупором футерованную емкость, стопорные устройства и сливные патрубки, погруженные под уровень расплава металла в кристаллизаторе. Жидкий металл из промежуточного ковша поступает через сливные патрубки в кристаллизатор по центру его проема. Обладая определенным ферростатическим давлением, струя приникает в объеме расплава металла в кристаллизаторе на глубину до одного метра и образует факелоподобную лунку. В результате этого ухудшаются условия газовыделения, снижается скорость разливки, по причине угрозы прорыва металла в зоне вторичного охлаждения, и ухудшается качество макро- и микроструктуры литой заготовки, в сравнении с структурой литья полученного обычным способом. "Увеличение производительности МНЛЗ путем повышения скорости разливки допустимо только при разливке металла неответственного назначения, как правило, не подвергающегося контролю микроструктуры в готовом прокате. В остальных случаях увеличение скорости разливки приводит к развитию в непрерывных заготовках осевой пористости и ликвации, нарушению оплошности металла, в виде внутренних трещин. Эти дефекты не устраняются полностью при деформации непрерывнолитых заготовок. Применение специальных методов воздействия на кристаллизующийся в условиях непрерывной разливки металл /электромагнитное перемешивание, воздействие ультразвуком, введением инокуляторов и др./ не дало пока принципиальных положительных результатов. Это связано с необходимостью изменения характера кристаллизации в направлении создания особых теплофизических условий "(см. Н.П. Лякишев, ЦНИИчермет, "Сталь" N 9, 1987, стр.1). Known widely used in industry is a caster ladle containing refractory lined containers, locking devices and drain pipes, submerged under the level of molten metal in the mold. Liquid metal from the tundish enters through the drain pipes into the mold in the center of its opening. Having a certain ferrostatic pressure, the jet penetrates into the volume of the molten metal in the mold to a depth of one meter and forms a torch-like hole. As a result of this, gas evolution conditions worsen, the casting speed decreases, due to the threat of metal breakthrough in the secondary cooling zone, and the quality of the macro- and microstructure of the cast billet deteriorates compared to the casting structure obtained in the usual way. "An increase in CCM productivity by increasing the casting speed is permissible only when casting non-critical metal, as a rule, not subject to control of the microstructure in finished products. In other cases, an increase in casting speed leads to the development of axial porosity and segregation in continuous billets, a violation of the metal oversight, in the form internal cracks These defects are not completely eliminated by the deformation of continuously cast billets. in the conditions of continuous casting, metal / electromagnetic stirring, exposure to ultrasound, the introduction of inoculators, etc. / have not yet yielded fundamentally positive results. This is due to the need to change the nature of crystallization in the direction of creating special thermophysical conditions "(see N.P. Lyakishev, Central Research Institute, Chermet, "Steel" N 9, 1987, p. 1).

Известная установка для внепечного рафинирования металла, содержащая промежуточный ковш МНЛЗ, сливные патрубки, вакуум-камеру, пустотелые огнеупорные тумбы, гидроподъемники, систему вакуумных насосов и кристаллизаторы, которая может быть принята в качестве прототипа (см. а.с СССР, N 1041580, кл. С 21С, 7/10) установка обеспечивает вакуумирование металла в обычном процессе разливки металла через промежуточный ковш МНЛЗ. A well-known installation for out-of-furnace metal refining, containing a CCM intermediate bucket, drain pipes, a vacuum chamber, hollow fireproof cabinets, hydraulic jacks, a vacuum pump system and crystallizers, which can be adopted as a prototype (see A.S. USSR, N 1041580, class . With 21C, 7/10) the installation provides for the evacuation of metal in the normal process of casting metal through an intermediate ladle caster.

Однако известная установка не нашла широкого применения в промышленности, так как по периферийным участкам, расположенным межу вакуум-камерой и стенками емкости промежуточного ковша, где зеркало расплава соприкасается с атмосферой воздуха, образуется застойные зоны стылого металла, из которого на стенках вакуум-камеры и стенках промежуточной емкости намораживаются трудноустраняемые настыли. However, the known installation did not find wide application in industry, since in the peripheral areas located between the vacuum chamber and the walls of the tank of the intermediate ladle, where the melt mirror is in contact with the air atmosphere, stagnant zones of stiff metal are formed, from which on the walls of the vacuum chamber and walls intermediate tanks are frozen hard to remove accretions.

При разливке стылого металла периферийные участки "козлятся" в самом начале разливки, хотя разливка стылого металла предпочтительна, так как она обеспечивает хорошие результаты по макро- и микроструктуре отливок. Более того, в силу значительной разности площадей поверхностей жидкого металла под вакуум-колоколом и периферийными участками, которые соприкасаются с барометрическим давлением воздуха, нет условий для удержания полноценного вакуумного разрежения, так как срабатывает эффект весов. During the casting of stiff metal, peripheral sections "goat" at the very beginning of casting, although casting of stiff metal is preferable since it provides good results on the macro- and microstructure of castings. Moreover, due to the significant difference in the surface areas of the molten metal under the vacuum bell and peripheral areas that are in contact with the barometric pressure of the air, there are no conditions for holding a full vacuum vacuum, since the effect of the scales is triggered.

Целью данного предложения является устранением упомянутых недостатков, повышение скорости разливки, улучшение качества макро- и микроструктуры непрерывных слитков. The purpose of this proposal is to eliminate the mentioned drawbacks, increase the casting speed, improve the quality of the macro and microstructure of continuous ingots.

Эта цель достигается тем, что в известном промежуточном ковше МНЛЗ, содержащем огнеупором футерованную емкость, сливные патрубки, вакуум-камеры, гидроподъемники, систему вакуумных насосов и кристаллизаторы, согласно предложению, каждый из сливных патрубков дополнен огнеупорной насадкой, возвышающейся над подиной футерованной емкости, на размер высоты столба расплава металла в проеме этой емкости и выше на размер высоты столба расплава металла противостоящего барометрическому давлению, при вакуумном разряжении, а на верхнюю часть огнеупорной насадки, соосно сливному патрубку, посажен вакуум-всасывающий стакан, соединяющийся с вакуум-камерой газопроводом, при этом футерованная емкость и вакуум-всасывающее стаканы установлены на катки с возможностью возвратно-поступательного перемещения их вдоль проемов кристаллизаторов. This goal is achieved by the fact that in the known CCM intermediate bucket containing refractory lined tank, drain pipes, vacuum chambers, hydraulic jacks, vacuum pump system and molds, according to the proposal, each of the drain pipes is supplemented with a refractory nozzle towering above the bottom of the lined tank, the size of the height of the column of molten metal in the opening of this tank and higher by the size of the height of the column of molten metal that resists barometric pressure under vacuum discharge, and on top of the fire thrust nozzle, coaxially to the drain pipe, a vacuum-suction cup is mounted, connected to the vacuum chamber by a gas pipeline, while the lined container and the vacuum-suction cups are mounted on rollers with the possibility of their reciprocating movement along the mold openings.

На чертеже изображен общий вид вакуум-промежуточного ковша в продольном разрезе. The drawing shows a General view of a vacuum intermediate ladle in longitudinal section.

Вакуум-промежуточный ковш состоит из огнеупором футерованной емкости 1, установленной на опорно-транспортные катки 2, сливных патрубков 3, огнеупорных насадок 4, вакуум-всасывающих стаканов 5, закрепленных вертикально на опорно-транспортных катках 6, вакуум-камер 7, подъемных столов 8, гидроцилиндра 9, кристаллизаторов 10, приемного желоба 11, теплоотражателей 12, кронштейнов 13, вертикальных направляющих 14, газоотводов 15 и леток 16. The vacuum-intermediate ladle consists of a refractory lined container 1 mounted on the supporting rollers 2, drain pipes 3, refractory nozzles 4, vacuum suction cups 5 mounted vertically on the supporting transport rollers 6, vacuum chambers 7, lifting tables 8 , a hydraulic cylinder 9, crystallizers 10, a receiving chute 11, heat reflectors 12, brackets 13, vertical guides 14, gas outlets 15 and letok 16.

Монтаж предложенных дополнительных узлов производится на базе и рабочем месте известного в работе промежуточного ковша МНЛЗ. Installation of the proposed additional units is carried out at the base and at the workplace of the CCM known for the intermediate bucket.

После монтажа и подготовки промежуточного ковша к работе на сливные патрубки 3 одевают легкоплавкие жестяные уплотнительные колпачки, а затравки в кристаллизаторах 10 поднимают до упора с колпаками и начинают заполнять футерованную емкость 1 расплавом металла. Одновременно с заполнением емкости 1 металлом из сталеразливочного ковша, в вакуум-камере 7 создают нормальное вакуумное разрежение, при этом газопроводы 15, соединяющие вакуум-камеры 7 с вакуум-всасывающими стаканами 5, должны быть перекрыты отсечными клапанами. After mounting and preparing the intermediate bucket for operation, low-melting tin sealing caps are put on the drain pipes 3, and the seeds in the molds 10 are lifted to the stop with caps and begin to fill the lined container 1 with molten metal. Simultaneously with filling the tank 1 with metal from the steel pouring ladle, a normal vacuum depression is created in the vacuum chamber 7, while the gas pipelines 15 connecting the vacuum chambers 7 to the vacuum-suction cups 5 must be closed by shut-off valves.

При достижении рабочего уровня металла в футерованной емкости 1 и нормального вакуумного разрежения в вакуум-камерах 7, отсечные клапаны открываются. Под воздействием атмосферного давления и вакуумного разрежения металл начинает в темпе заполнять свободные объемы вакуумного разрежения, находящегося между насадкой 4 и вакуум-всасывающим стаканом 5. Upon reaching the working level of the metal in the lined tank 1 and the normal vacuum vacuum in the vacuum chambers 7, the shut-off valves open. Under the influence of atmospheric pressure and vacuum rarefaction, the metal begins to fill in the pace of the free volumes of vacuum rarefaction located between the nozzle 4 and the vacuum-suction cup 5.

При достижении уровня металла выше верхней насадки 4 металл начинает переливаться в воронкообразные полости насадок и в каналы сливных патрубков 3. В это время футерованная емкость, с помощью подъемных столов 8, должна быть установлена на такой отметке, что, с помощью ее подъема или опускания вниз, она может свободно регулировать поступление нужного количества металла в полости насадок 4, в широких пределах. When the metal level is reached above the upper nozzle 4, the metal begins to overflow into the funnel-shaped cavities of the nozzles and into the channels of the drain pipes 3. At this time, the lined tank, using the lifting tables 8, should be installed at such a level that, by raising or lowering it , it can freely regulate the flow of the desired amount of metal in the cavity of the nozzles 4, over a wide range.

В таком варианте заполнение сливных патрубков 3 и воронкообразных полостей насадок 4 идет в темпе, обеспечивающем своевременное заполнение всего свободного объема, до начала расплавления жестяных колпачков и набора необходимого объеме металла, способного обеспечить устойчивые жидкие ферробарометрические затворы в сливных патрубках 3. С установлением верхних и нижних устойчивых ферробарометрических затворов промежуточный ковш переходит в нормальный рабочий режим разливки металла по кристаллизаторам. In this embodiment, the filling of the drain pipes 3 and the funnel-shaped cavities of the nozzles 4 proceeds at a pace that ensures timely filling of the entire free volume, before the tin caps melt and the necessary volume of metal is set, capable of providing stable liquid ferrobarometric valves in the drain pipes 3. With the establishment of upper and lower stable ferrobarometric gates the intermediate ladle enters the normal operating mode of metal casting through crystallizers.

Это значит, что жидкий металл из сталеразливочного ковша, струей определенной мощности, поступает на приемный желоб 11, а затем и в емкость 1 и удерживает в ней определенный рабочий уровень. This means that the liquid metal from the steel pouring ladle, by a jet of a certain power, enters the receiving chute 11, and then into the tank 1 and holds a certain working level in it.

Регулирование поступления металла, в нужном количестве, по каждому из сливных патрубков, обеспечивается перемещением емкости подъемными столами 8, путем подъема или опускания определенного подъемного стола 8, или их совместной работы. Прекращение подачи металла по кристаллизаторам осуществляется путем опускания футерованной емкости 1 вниз до отметки, когда воздействие вакуума не в силах будет поднять столб жидкого металла в верхнем ферробарометрическом затворе до нужной отметки, обеспечивающей перелив металла через верхние кромки насадок 4. Regulation of the flow of metal, in the right amount, for each of the drain pipes, is provided by moving the tank lifting tables 8, by raising or lowering a specific lifting table 8, or their joint work. The supply of metal through the molds is stopped by lowering the lined container 1 down to the point when the influence of vacuum will not be able to raise the column of liquid metal in the upper ferrobarometric shutter to the desired level, which ensures overflow of metal through the upper edges of the nozzles 4.

При установившемся рабочем режиме разливки по кристаллизаторам, с одновременным вакуумированием металла, жидкий металл стекает по наклонным стенкам полости огнеупорных насадок 4 в виде тонкой пленки. В результате этого жидкий металл интенсивно освобождается от газовой фазы и поступает в сливные патрубки 3, а затем по кристаллизаторам. When the operating mode of casting on molds is established, while the metal is evacuated, the liquid metal flows down the inclined walls of the cavity of the refractory nozzles 4 in the form of a thin film. As a result of this, the liquid metal is intensively freed from the gas phase and enters the drain pipes 3, and then through the molds.

По мере заполнения кристаллизаторов металлом и ввода их в рабочий режим, включают систему работы гидроцилиндра 9, предназначенного для выполнения возвратно-поступательного перемещения футерованной емкости 1, а вместе с ней и вакуум-всасывающих стаканов 5, которые механически связаны с емкостью 1, с помощью кронштейнов 13, передающих режим движения емкости 1 на вертикальные направляющие, установленные на вакуум-всасывающих стаканах 5, по которым перемещаются кронштейны, при необходимости подъема или опускания емкости. Система работы гидроцилиндра 9 обеспечивается командо-аппаратом, через который задают режим возвратно-поступательного перемещения емкости 1 вдоль кристаллизаторов. As the molds are filled with metal and put into operation, the hydraulic cylinder 9 system is used to reciprocate the lined tank 1, and with it the vacuum-suction cups 5, which are mechanically connected to the tank 1, using brackets 13, transmitting the movement mode of the tank 1 to the vertical guides mounted on the vacuum-suction cups 5, along which the brackets move, if necessary, raise or lower the tank. The system of operation of the hydraulic cylinder 9 is provided by a command apparatus through which the reciprocating movement of the tank 1 along the molds is set.

Перед остановкой на ремонт или в аварийных случаях есть необходимость слить весь металл с емкости 1. Это осуществляется таким образом. Некоторую часть металла сливают, как обычно. Оставшуюся часть металла сливают с помощью запасной летки 16, которая подготавливается заранее в насадке 4. Before stopping for repairs or in emergency cases, there is a need to drain all metal from tank 1. This is done in this way. Some of the metal is drained as usual. The rest of the metal is drained using a spare notch 16, which is prepared in advance in the nozzle 4.

Летку открывают при частично опущенной емкости 1. При этом остальной металл сливают не через кромки насадки 4, а через образовавшуюся летку. Полному удалению всего металла из емкости способствует форма подины емкости. The opening is opened with the container 1 partially lowered. In this case, the rest of the metal is drained not through the edges of the nozzle 4, but through the formed opening. The complete removal of all metal from the tank contributes to the shape of the bottom of the tank.

Если появится необходимость быстро прекратить разливку, то газопроводы перекрывают отсечными клапанами, а футерованную емкость опускают до отметки прекращения поступления металла по кристаллизаторам. Разливка прекращается без каких-либо осложнений. Однако вакуум сохраняется и разливка может быть возобновлена без дополнительных операций. If there is a need to quickly stop casting, the gas pipelines are shut off with shut-off valves, and the lined tank is lowered to the point of termination of the flow of metal through the molds. The casting stops without any complications. However, the vacuum is maintained and the casting can be resumed without additional operations.

Предложение может быть осуществлено на металлургическом оборудовании, которое проверено в многолетней работе. Дополнительные узлы предложенного промежуточного ковша могут быть изготовлены силами механослужбы цеха, а затраты окупятся за несколько смен одной декады. The proposal can be implemented on metallurgical equipment, which is tested in many years of work. Additional nodes of the proposed intermediate bucket can be manufactured by the mechanical service of the workshop, and the costs will be paid off in several shifts of one decade.

В перспективе намечена постройка новых широкополосных станов. Для широкополосных станов потребуются широкие слябовые заготовки. In the future, it is planned to build new broadband mills. Broadband mills will require wide slab blanks.

Предложенный промежуточный ковш МНЛЗ имеет значительное существенное отличие от ранее известных приемов разливки металла, состоящее в том, что оно позволяет получать заготовки по новому принципу: чем шире литая заготовка, тем лучше ожидается ее макро- и микроструктура. The proposed CCM intermediate ladle has a significant significant difference from previously known methods of metal casting, which consists in the fact that it allows to obtain billets according to a new principle: the wider the cast billet, the better its macro- and microstructure is expected.

Claims

Installation for metal evacuation, containing an intermediate bucket, drain pipes, nozzles installed above the drain pipes, a vacuum chamber, forklifts, a vacuum pump system, molds, characterized in that the vacuum chamber is made in the form of autonomous elements installed above each nozzle and having gas pipelines with shut-off valves, and an intermediate bucket and vacuum chambers are mounted on rollers with the possibility of reciprocating movement along the openings of the molds.