RU2066592C1

RU2066592C1 - Apparatus for line vacuum treatment of metal under continuous casting

Info

Publication number: RU2066592C1
Application number: RU94029792A
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: 1996-09-20
Also published as: RU94029792A

Abstract

FIELD: metallurgy, metals continuous casting. SUBSTANCE: apparatus for line vacuum treatment of metal under continuous casting has teeming ladle with teeming cylinder in its bottom, located under it vacuum chamber with branch pipe in its bottom, that is dipped into intermediate ladle cavity, and vacuum pipeline connected with vacuum pump. Branch pipe is made with blind bottom with side inclined to bottom of branch pipe output holes, axes inclination angle of which to longitudinal axis of branch pipe is 5 - 60 deg and total area of output holes cross-sections is 0.8 - 1.6 of through canal in branch pipe cross-section. EFFECT: improved process of metals continuous casting. 1 dwg

Description

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

Наиболее близким по технической сущности является устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, включающее разливочный ковш с разливочным стаканом в его днище, расположенную под ним вакуум-камеру с патрубком в ее днище, заглубленным в полость промежуточного ковша, и вакуум-провод, соединенный с вакуум-насосом. Патрубок выполнен с прямолинейным проходным каналом со сквозным отверстием на нижнем торце. The closest in technical essence is a device for continuous metal evacuation during continuous casting, including a casting ladle with a casting cup in its bottom, a vacuum chamber located underneath with a nozzle in its bottom buried in the cavity of the intermediate ladle, and a vacuum wire connected to vacuum pump. The pipe is made with a straight passage channel with a through hole at the bottom end.

Недостатком известного устройства является неудовлетворительное качество непрерывнолитых слитков и недостаточная стойкость футеровки промежуточного ковша. Это объясняется тем, что при подаче металла из вакуум-камеры через прямоточный патрубок в промежуточный ковш происходит интенсивное разрушение его огнеупорной футеровки. Последнее вызывает брак непрерывнолитых слитков по увеличенному содержанию в них неметаллических включений сверх допустимых значений. Кроме того, неорганизованное и ненаправленное течение потоков металла затрудняет всплывание частичек неметаллических включений из металла, находящегося в промежуточном ковше, а также их ассимиляцию слоем шлаковой смеси. A disadvantage of the known device is the unsatisfactory quality of continuously cast ingots and the insufficient durability of the lining of the intermediate ladle. This is due to the fact that when metal is fed from the vacuum chamber through a straight-through pipe into the intermediate ladle, its refractory lining is intensively destroyed. The latter causes the marriage of continuously cast ingots by the increased content of non-metallic inclusions in them in excess of the permissible values. In addition, the unorganized and non-directional flow of metal flows makes it difficult to float particles of non-metallic inclusions from the metal in the intermediate ladle, as well as their assimilation by a layer of slag mixture.

Повышение содержания в металле неметаллических включений приводит к их отложению в разливочных стаканах промежуточного ковша и, как следствие, прекращению поступления металла в кристаллизатор. An increase in the content of non-metallic inclusions in the metal leads to their deposition in the pouring glasses of the intermediate ladle and, as a result, to the cessation of the metal flow into the mold.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в улучшении качества непрерывнолитых слитков и повышении стойкости промежуточных ковшей. The technical effect when using the invention is to improve the quality of continuously cast ingots and increase the durability of the intermediate ladles.

Указанный технический эффект достигается тем, что устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке включает разливочный ковш с разливочным стаканом в его днище, расположенную под ним вакуумную камеру с патрубком в его днище, заглубленным в полость промежуточного ковша, и вакуум-провод, соединенный с вакуум-насосом. The specified technical effect is achieved by the fact that the device for continuous metal evacuation during continuous casting includes a casting ladle with a casting cup in its bottom, a vacuum chamber located under it with a nozzle in its bottom buried in the cavity of the intermediate ladle, and a vacuum wire connected to the vacuum the pump.

Патрубок выполнен глуходонным с боковыми наклонными к низу патрубка выходными отверстиями. Угол наклона осей боковых отверстий к продольной оси патрубка составляет 5-60 градусов. The pipe is made deaf with lateral outlet openings inclined to the bottom of the pipe. The angle of inclination of the axes of the side holes to the longitudinal axis of the nozzle is 5-60 degrees.

Суммарная площадь выходных отверстий составляет 0,8-1,6 площади проходного канала в патрубке. The total area of the outlet openings is 0.8-1.6 of the area of the passage channel in the pipe.

Повышение стойкости футеровки промежуточного ковша будет происходить вследствие организации направленных потоков металла, вытекающего из патрубка вакуум-камеры. При этом снижается кинетическая энергия потоков металла, что сохраняет футеровку промежуточного ковша от разрушения. Increasing the durability of the lining of the intermediate bucket will occur due to the organization of directed flows of metal flowing from the nozzle of the vacuum chamber. This reduces the kinetic energy of the metal flows, which saves the lining of the intermediate bucket from destruction.

Улучшение качества непрерывнолитых слитков будет происходить вследствие уменьшения количества неметаллических включений, содержащихся в металле, а также вследствие увеличения интенсивности всплывания неметаллических включений и их ассимиляции слоем шлаковой смеси, находящегося на зеркале металла в промежуточном ковше. Improving the quality of continuously cast ingots will occur due to a decrease in the number of non-metallic inclusions contained in the metal, as well as due to an increase in the intensity of non-metallic inclusions floating up and their assimilation by a layer of slag mixture located on a metal mirror in an intermediate ladle.

Диапазон значений угла наклона осей боковых отверстий к продольной оси патрубка в пределах 5-60 градусов объясняется закономерностями истечения металла из патрубка вакуум-камеры. При меньших значениях будет происходить разрушение футеровки промежуточного ковша потоками металла. При больших значениях неметаллические включения, содержащиеся в разливаемом металле, не будут успевать всплывать и ассимилироваться слоем шлака. The range of values of the angle of inclination of the axes of the side openings to the longitudinal axis of the nozzle in the range of 5-60 degrees is explained by the laws of the outflow of metal from the nozzle of the vacuum chamber. At lower values, the lining of the intermediate ladle will be destroyed by metal flows. At large values, non-metallic inclusions contained in the cast metal will not have time to float and assimilate with a slag layer.

Указанный диапазон устанавливается в обратной пропорциональной зависимости от глубины погружения патрубка под уровень металла в промежуточном ковше. The specified range is set in inverse proportion to the depth of immersion of the nozzle under the metal level in the intermediate ladle.

Диапазон значения суммарной площади боковых выходных отверстий в пределах 0,8-1,6 площади проходного канала в патрубке объясняется закономерностями истечения металла из патрубка. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимый расход металла из патрубка. При больших значениях не будет обеспечиваться равномерное распределение металла по боковым выходным отверстиям. The range of values of the total area of the lateral outlet openings within 0.8-1.6 of the passage channel area in the nozzle is explained by the laws of metal outflow from the nozzle. At lower values, the required metal flow from the pipe will not be provided. At high values, a uniform distribution of the metal along the lateral outlet openings will not be ensured.

Указанный диапазон устанавливается в прямой пропорциональной зависимости от весового расхода металла из патрубка. The specified range is set in direct proportion to the weight flow of metal from the pipe.

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 с боковыми выходными отверстиями 4, промежуточного ковша 5 с разливочными стаканами 6, кристаллизаторов 7, вакуум-провода 8. Позицией 9 обозначен жидкий металл, 10
уровень металла, 11 непрерывнолитые слитки, α угол наклона оси бокового отверстия, h глубина погружения патрубка.A device for continuous metal evacuation during continuous casting consists of a casting ladle 1, a vacuum chamber 2, a nozzle 3 with side outlet openings 4, an intermediate ladle 5 with casting glasses 6, molds 7, a vacuum wire 8. Position 9 denotes liquid metal, 10
metal level, 11 continuously cast ingots, α angle of inclination of the axis of the side hole, h immersion depth of the pipe.

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 подается жидкая нераскисленная сталь 9 марки ст3 из разливочного ковша 1 емкостью 350 т в вакуум-камеру 2 и создается в ней разряжение до необходимого по технологии остаточного давления в пределах 0,2-0,6 кПа в зависимости от раскисленности стали. Разряжение создается посредством вакуум-провода 8, соединенного с вакуум-насосом. Металл 9 подается из вакуум-камеры 2 в промежуточный ковш 5 через огнеупорный патрубок 3 с боковыми выходными отверстиями 4. Далее металл 9 подается из промежуточного ковша 5 через удлиненные огнеупорные стаканы 6 в кристаллизаторы 7 под уровень металла. Из кристаллизаторов 7 вытягиваются непрерывнолитые слитки 11. Расход металла из промежуточного ковша регулируется при помощи стопорных механизмов (на чертеже не показаны). Зеркало металла 10 в промежуточном ковше 5 покрывается слоем шлаковой смеси на основе CaO-SiO₂-Al₂O₃.Example. At the beginning of the continuous casting process, liquid unoxidized 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 0.2-0.6 kPa depending on the deoxidation of the steel . 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 5 through the refractory pipe 3 with side outlet openings 4. Next, the metal 9 is fed from the intermediate ladle 5 through the elongated refractory glasses 6 into the molds 7 under the metal level. Continuous cast ingots 11 are drawn from the crystallizers 7. The metal consumption from the tundish is regulated by stopping mechanisms (not shown in the drawing). The mirror of the metal 10 in the intermediate ladle 5 is covered with a layer of a slag mixture based on CaO-SiO ₂ -Al ₂ O ₃ .

В начале наполнение промежуточного ковша 5 металлом 9 выше боковых отверстий 4, заглубления патрубка на глубину "h" и герметизации вакуум-камеры 2 уровнем металла 10 производится струйное поточное вакуумирование металла 9 в вакуум-камере 2. At the beginning, the intermediate ladle 5 is filled with metal 9 above the side holes 4, the nozzle is deepened to a depth of “h”, and the vacuum chamber 2 is sealed with a metal level 10 and the stream metal is evacuated in vacuum chamber 2 in a vacuum chamber 2.

Патрубок 3 выполнен глуходонным с боковыми наклонными к низу патрубка выходными отверстиями 4. Угол наклона осей боковых отверстий 4 к продольной оси патрубка 3 составляет 5-60 градусов. Суммарная площадь выходных отверстий 4 составляет 0,8-1,6 площади проходного канала в патрубке 3. The nozzle 3 is made deaf with lateral inclined to the bottom of the nozzle outlet 4. The angle of inclination of the axes of the side holes 4 to the longitudinal axis of the nozzle 3 is 5-60 degrees. The total area of the outlet openings 4 is 0.8-1.6 of the area of the passage channel in the pipe 3.

При подаче металла 9 из вакуум-камеры 2 через патрубок 3 с выходными отверстиями 4 обеспечивается снижение кинетической энергии струй вытекающего металла, обеспечиваются их организация и направление, снижающие интенсивность разрушения футеровки промежуточного ковша и ускоряющие всплывание неметаллических включений, а также их ассимиляция слоем шлаковой смеси. When supplying metal 9 from the vacuum chamber 2 through the nozzle 3 with outlet openings 4, the kinetic energy of the jets of the outflowing metal is reduced, their organization and direction are provided, which reduce the rate of destruction of the lining of the intermediate ladle and accelerate the floating of non-metallic inclusions, as well as their assimilation by a layer of slag mixture.

В таблице приведены примеры работы устройства с различными технологическими параметрами. The table shows examples of the operation of the device with various technological parameters.

В первом примере вследствие большой величины угла наклона осей боковых выходных отверстий в патрубке неметаллические включения не успевают всплыть и ассимилироваться слоем шлака. Кроме того, вследствие незначительной величины площади выходных боковых отверстий не обеспечивается необходимый весовой расход металла из патрубка вакуум-камеры. In the first example, due to the large angle of inclination of the axes of the lateral outlet openings in the nozzle, non-metallic inclusions do not have time to emerge and assimilate with a slag layer. In addition, due to the small size of the area of the outlet side openings, the necessary metal flow rate from the vacuum chamber pipe is not provided.

В пятом примере вследствие малой величины угла наклона осей боковых выходных отверстий происходит разрушение футеровки промежуточного ковша потоками металла, что сопровождается увеличением в металле содержания неметаллических включений. При этом вследствие значительной величины площади боковых выходных отверстий не достигается равномерное распределение потоков металла по боковым выходным отверстиям. In the fifth example, due to the small angle of inclination of the axes of the lateral outlet openings, the lining of the intermediate ladle is destroyed by metal flows, which is accompanied by an increase in the content of non-metallic inclusions in the metal. Moreover, due to the significant size of the area of the lateral outlet openings, a uniform distribution of metal flows along the lateral outlet openings is not achieved.

В шестом примере, прототипе, вследствие прямоточного расположения канала патрубка и отсутствия боковых выходных отверстий происходит разрушение футеровки промежуточного ковша, что приводит к увеличению содержания неметаллических включений в металле и, как следствие, к браку непрерывнолитых слитков по качеству макроструктуры. In the sixth example, the prototype, due to the direct-flow arrangement of the pipe channel and the absence of side outlet openings, the lining of the intermediate bucket is destroyed, which leads to an increase in the content of non-metallic inclusions in the metal and, as a result, to the marriage of continuously cast ingots in terms of macrostructure quality.

В примерах 2-4 вследствие наличия в патрубке боковых наклонных проходных отверстий с оптимальными углами наклона и их габаритами позволяет обеспечивать необходимые организацию и направление потоков металла, вытекающих из патрубка вакуум-камеры. В этих условиях снижается интенсивность разрушения и размывания футеровки промежуточного ковша, в металле, поступающем в кристаллизаторы, снижается содержание неметаллических включений менее допустимых значений, уменьшается интенсивность отложения неметаллических включений в разливочных стаканах промежуточного ковша. In examples 2-4, due to the presence of lateral inclined passage openings in the nozzle with optimal tilt angles and their dimensions, it allows to provide the necessary organization and direction of metal flows arising from the nozzle of the vacuum chamber. Under these conditions, the rate of destruction and erosion of the lining of the intermediate ladle decreases, the content of non-metallic inclusions in the metal entering the molds decreases, the deposition rate of non-metallic inclusions in the pouring glasses of the intermediate ladle decreases.

Применение предлагаемого устройства позволяет уменьшить брак непрерывнолитых слитков по качеству макроструктуры на 8-10% а также повысить стойкость промежуточных ковшей на 5-6% Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принято устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, применяемое на Новолипецком металлургическом комбинате. The application of the proposed device allows to reduce the marriage of continuously cast ingots by the quality of the macrostructure by 8-10% and also to increase the resistance of the intermediate ladles by 5-6%. The economic effect is calculated in comparison with the base object, which is used as a device for continuous metal evacuation during continuous casting, used on Novolipetsk Metallurgical Plant.

Claims

A device for continuous metal evacuation during continuous casting, including a casting ladle with a casting cup in its bottom, a vacuum chamber located underneath with a nozzle in its bottom buried in the cavity of the intermediate ladle, and a vacuum wire connected to the vacuum pump, characterized in that the pipe is made deaf with lateral, inclined to the bottom of the pipe outlet, while the angle of inclination of the axes of the side holes to the longitudinal axis of the pipe is 5 60 ^o , and the total cross-sectional area of the output o Holes equal to 0.8 1.6 cross-sectional area of the passage channel of the pipe.