RU2085331C1

RU2085331C1 - Method and apparatus for in-line vacuumizing of metal during continuous pouring process

Info

Publication number: RU2085331C1
Application number: RU95106171A
Authority: RU
Inventors: В.И. Уманец; В.В. Рябов; В.И. Лебедев; И.В. Сафонов; А.Ф. Копылов; С.М. Чиграй
Original assignee: Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority date: 1995-04-19
Filing date: 1995-04-19
Publication date: 1997-07-27
Also published as: RU95106171A

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: method involves supplying molten metal from pouring ladle into vacuumizer; providing jet in-line vacuumizing of metal in vacuumizer and feeding metal from vacuumizer through discharge branch pipe into intermediate ladle and further into crystallizers. During in-line jet vacuumizing, inert gas is supplied along perimeter of discharge branch pipe channel through vacuumizer bottom at flow rate of 20-140 cub m/hour, with metal being partially directed from discharge branch pipe to peripheral parts of vacuumizer working cavity. Apparatus has pouring ladle mounted on vacuumizer, discharge branch pipe mounted in vacuumizer bottom and extending into working cavity of intermediate ladle, which has pouring cups extending into crystallizers. Cylindrical wall mounted on vacuumizer bottom around discharge branch pipe is provided with side openings positioned at the level of vacuumizer bottom. Porous plugs or multichannel tuyeres are positioned in space between cylindrical wall and vacuumizer side wall in bottom in opposed relation to openings. EFFECT: increased efficiency, simplified method and construction of apparatus and improved quality of metal. 3 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

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

Наиболее близким по технической сущности является способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, включающий подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуумную камеру, струйное поточное вакуумирование металла в вакуум-камере и подачу металла из нее через сливной патрубок в промежуточный ковш и далее в кристаллизаторы. После герметизации торца сливного патрубка уровнем металла в промежуточном ковше в вакуум-камере создают остаточное давление и начинают обработку металла. The closest in technical essence is the method of continuous metal evacuation of the metal during continuous casting, including the supply of liquid metal from the casting ladle to the vacuum chamber, the jet continuous metal evacuation of the metal in the vacuum chamber and the supply of metal from it through the drain pipe to the intermediate ladle and further to the molds. After sealing the end of the drain pipe with a metal level in the intermediate ladle, a residual pressure is created in the vacuum chamber and metal processing is started.

Устройство для осуществления способа поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке включает разливочный ковш, установленный на вакуум-камере, имеющую вакуумпровод и снабженную сливным патрубком в ее днище, входящим в рабочую полость промежуточного ковша, снабженного разливочными стаканами, входящими в кристаллизаторы (авт. свид. СССР 295607, кл. В 22 D 11/10, 1971). A device for implementing the method of continuous metal evacuation of metal during continuous casting includes a casting ladle mounted on a vacuum chamber, having a vacuum pipe and equipped with a drain pipe in its bottom, which is included in the working cavity of the intermediate ladle, equipped with casting glasses included in the molds (ed. Certificate of the USSR 295607, CL B 22 D 11/10, 1971).

Недостатком известного способа и устройства является недостаточная эффективность и производительность поточного вакуумирования. Это объясняется тем, что металл, прошедший струйное вакуумирование, сразу сливается со днища вакуум-камеры в сливной патрубок. В этих условиях процесс вакуумирования с поверхности слоя металла, находящегося на днище вакуум-камеры, не обеспечивает необходимую интенсивность вакуумирования. The disadvantage of this method and device is the lack of efficiency and productivity of inline evacuation. This is due to the fact that the metal that has undergone jet evacuation immediately merges from the bottom of the vacuum chamber into a drain pipe. Under these conditions, the process of evacuation from the surface of the metal layer located on the bottom of the vacuum chamber does not provide the necessary intensity of evacuation.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении эффективности и производительности процесса поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке. The technical effect when using the invention is to increase the efficiency and productivity of the process of continuous metal evacuation during continuous casting.

Указанный технический эффект достигают тем, что способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке включает подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуум-камеру, струйное поточное вакуумирование металла в вакуум-камере и подачу металла из нее через сливной патрубок в промежуточный ковш и далее в кристаллизаторы. The specified technical effect is achieved by the fact that the method of continuous metal evacuation of a metal during continuous casting includes feeding liquid metal from a casting ladle to a vacuum chamber, jet continuous metal evacuating of metal in a vacuum chamber and supplying metal from it through a discharge pipe to an intermediate ladle and further to crystallizers.

В процессе струйного поточного вакуумирования по периметру канала сливного патрубка через днище вакуум-камеры подают инертный газ с расходом 20-140 м³/час, при этом часть потоков металла направляют от сливного патрубка к периферии рабочей полости вакуум-камеры.In the process of jet in-line evacuation along the perimeter of the channel of the drain pipe, an inert gas is supplied through the bottom of the vacuum chamber with a flow rate of 20-140 m ³ / h, while part of the metal flows are directed from the drain pipe to the periphery of the working cavity of the vacuum chamber.

Устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке включает разливочный ковш, установленный на вакуум-камеру, имеющую вакуумпровод и снабженную сливным патрубком в ее днище, входящим в рабочую полость промежуточного ковша, снабженного разливочными стаканами, входящими в кристаллизаторы. A device for continuous metal evacuation of metal during continuous casting includes a casting ladle mounted on a vacuum chamber having a vacuum pipe and equipped with a drain pipe in its bottom, which is included in the working cavity of the intermediate ladle, equipped with casting jugs entering the molds.

На днище вакуум-камеры по окружности вокруг канала сливного патрубка установлена цилиндрическая перегородка с боковыми отверстиями на уровне днища вакуум-камеры. В зазоре между перегородкой и боковыми стенками рабочей полости вакуум-камеры в ее днище напротив каждого отверстия установлены пористые пробки или многоканальные фурмы. Внутренний диаметр перегородки составляет 1,5-2,5 диаметра канала сливного патрубка, число отверстий составляет 2-8, а пористые пробки или многоканальные фурмы находятся на окружности, расположенной посередине зазора между перегородкой и боковыми стенками рабочей полости вакуум-камеры. On the bottom of the vacuum chamber around the circumference around the channel of the drain pipe is installed a cylindrical partition with side holes at the bottom of the vacuum chamber. In the gap between the partition and the side walls of the working cavity of the vacuum chamber, porous plugs or multi-channel tuyeres are installed in its bottom opposite each hole. The inner diameter of the partition is 1.5-2.5 of the diameter of the channel of the drain pipe, the number of holes is 2-8, and the porous plugs or multi-channel tuyeres are located on a circle located in the middle of the gap between the partition and the side walls of the working chamber of the vacuum chamber.

Повышение эффективности и производительности процесса поточного вакуумирования металла будет происходить вследствие подачи инертного газа через днище вакуум-камеры в ее рабочую полость по ее периметру. При этом обеспечивается барботаж слоя металла на днище вакуум-камеры и перетекание части потоков металла от канала сливного патрубка через отверстия в перегородке обратно в район воздействия струй инертного газа. Этот процесс будет происходить вследствие гидродинамических закономерностей течения металла. Барботаж и циркуляция слоя металла на днище вакуум-камеры повышает интенсивность вакуумирования металла с его поверхности. Increasing the efficiency and productivity of the process of continuous metal evacuation will occur due to the supply of inert gas through the bottom of the vacuum chamber into its working cavity along its perimeter. This ensures the bubbling of the metal layer on the bottom of the vacuum chamber and the flow of part of the metal flows from the channel of the drain pipe through the holes in the partition back to the area affected by jets of inert gas. This process will occur due to the hydrodynamic laws of metal flow. Bubbling and circulation of the metal layer on the bottom of the vacuum chamber increases the intensity of metal evacuation from its surface.

Диапазон значений расхода инертного газа в пределах 20-140 м³/час объясняется гидродинамическими закономерностями барботажа слоя металла на днище вакуум-камеры. При меньших значениях не будет обеспечиваться повышение интенсивности барботажа слоя металла и его вакуумирования. При больших значениях будет происходить перерасход инертного газа без дальнейшего увеличения интенсивности вакуумирования слоя металла.The range of inert gas flow rates in the range of 20-140 m ³ / h is explained by the hydrodynamic laws of sparging of the metal layer on the bottom of the vacuum chamber. At lower values, an increase in the intensity of bubbling of the metal layer and its evacuation will not be provided. At large values, an inert gas will be overspended without a further increase in the intensity of the evacuation of the metal layer.

Указанный диапазон устанавливают в прямой зависимости от весового расхода металла из разливочного ковша. The specified range is set in direct proportion to the weight flow of metal from the casting ladle.

Диапазон значений величины внутреннего диаметра цилиндрической перегородки в пределах 1,5-2,5 диаметра канала сливного патрубка объясняется гидродинамическими закономерностями потоков металла в районе канала сливного патрубка. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимая интенсивность перетоков металла через отверстия в перегородке. При больших значениях будет уменьшаться зона барботажа слоя металла над пористыми пробками ниже допустимых значений. The range of values of the internal diameter of the cylindrical partition within 1.5-2.5 of the diameter of the channel of the drain pipe is explained by the hydrodynamic laws of metal flows in the area of the channel of the drain pipe. At lower values, the necessary intensity of metal flows through the holes in the partition will not be provided. At large values, the zone of bubbling of the metal layer above the porous plugs will decrease below acceptable values.

Указанный диапазон устанавливают в прямой зависимости от диаметра канала сливного патрубка. The specified range is set in direct proportion to the diameter of the channel of the drain pipe.

Диапазон значений числа отверстий в перегородке в пределах 2-8 объясняется гидродинамическими закономерностями перемешивания металла в зазоре между перегородкой и стенками рабочей полости вакуум-камеры. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимая интенсивность перемешивания и барботажа металла в этом зазоре. При больших значениях расход инертного газа через каждую пористую пробку или многоканальную фурму будет меньше допустимых значений, что приведет к намерзанию металла на их торцах. The range of values of the number of holes in the partition in the range of 2-8 is explained by the hydrodynamic laws of metal mixing in the gap between the partition and the walls of the working cavity of the vacuum chamber. At lower values, the necessary intensity of mixing and bubbling of the metal in this gap will not be provided. At large values, the inert gas flow rate through each porous plug or multichannel tuyere will be less than the permissible values, which will lead to freezing of the metal at their ends.

Указанный диапазон устанавливают в прямой зависимости от диаметра рабочей полости вакуум-камеры. The specified range is set in direct proportion to the diameter of the working cavity of the vacuum chamber.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемых способа и 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 method and 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".

На чертеже показана схема устройства для поточного вакуумирования металла при непрепывной разливке, продольный разрез. The drawing shows a diagram of a device for continuous metal evacuation during continuous casting, longitudinal section.

Устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке состоит из разливочного ковша 1, вакуум-камеры 2, вакуумпровода 3, сливного патрубка 4, цилиндрической перегородки 5 с отверстиями 6, пористых пробок 7 с трубопроводами 8, уплотнений 9, промежуточного ковша 10, разливочных стаканов 11, кристаллизаторов 12. Позицией 13 обозначен жидкий металл, 14 и 15 уровни металла, 16 непрерывнолитые слитки. A device for continuous metal evacuation during continuous casting consists of a casting ladle 1, a vacuum chamber 2, a vacuum pipe 3, a drain pipe 4, a cylindrical partition 5 with holes 6, porous plugs 7 with pipelines 8, seals 9, an intermediate ladle 10, pouring glasses 11 , crystallizers 12. Position 13 denotes liquid metal, 14 and 15 metal levels, 16 continuously cast ingots.

Способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке осуществляют и устройство работает следующим образом. The method of continuous metal evacuation during continuous casting is carried out and the device operates as follows.

Пример. В процессе непрерывной разливки из разливочного ковша 1 подают нераскисленную сталь 13 марки ст3 в вакуум-камеру 2, в которой создают остаточное в пределах 0,3-1,2 КПа при помощи вакуумипровода 3, соединенного с вакуум-насосом, и осуществляют струйное вакуумирование разливаемого металла. Из вакуум-камеры 2 металл 13 подают через сливной патрубок 4 в промежуточный ковш 10 под уровень металла 15. Из промежуточного ковша 10 металл 13 направляют через разливочные стаканы 11 в кристаллизаторы 12 под уровень металла, из которых вытягивают слитки 16. Example. In the continuous casting process from the casting ladle 1, un-deoxidized steel 13 of the st3 grade is fed into the vacuum chamber 2, in which a residual is created in the range of 0.3-1.2 KPa using the vacuum pipe 3 connected to the vacuum pump, and jet evacuation is carried out metal. From the vacuum chamber 2, the metal 13 is fed through the drain pipe 4 to the intermediate ladle 10 under the metal level 15. From the intermediate ladle 10, the metal 13 is sent through the casting nozzles 11 to the molds 12 under the metal level, from which the ingots 16 are pulled.

В процессе струйного вакуумирования по периметру канала сливного патрубка 4 подают инертный газ общим расходом 20-140 м³/час, при этом часть потоков металла направляют в направлении от сливного патрубка 4 к периферии рабочей полости вакуум-камеры 2. Разливочный ковш 1 состыкован с вакуум-камерой 2 при помощи уплотнений 9.In the process of jet evacuation, inert gas is supplied along the perimeter of the channel of the drain pipe 4 with a total flow rate of 20-140 m ³ / h, while part of the metal flows are directed in the direction from the drain pipe 4 to the periphery of the working cavity of the vacuum chamber 2. The casting ladle 1 is docked with vacuum chamber 2 using seals 9.

На днище вакуум-камеры 2 по окружности вокруг канала сливного патрубка 4 установлена цилиндрическая перегородка 5 с боковыми отверстиями 6 на уровне днища вакуум-камеры. В зазоре между перегородкой 5 и боковыми стенками рабочей полости вакуум-камеры 2 в ее днище напротив каждого отверстия установлены пористые пробки 7 или многоканальные фурмы, соединенные с трубопроводами 8, по которым подают под давлением инертный газ аргон. Внутренний диаметр перегородки 5 составляет 1,5-2,5 диаметра канала сливного патрубка 4, число отверстий 6 составляет 2-8, а пористые пробки 7 находятся на окружности, расположенной посередине зазора между перегородкой 5 и боковыми стенками рабочей полости вакуум-камеры 2. Уровень 14 слоя металла 13 на днище вакуум-камеры 2 находится выше верхнего торца перегородки 5 и составляет 150-250 мм. On the bottom of the vacuum chamber 2 around the circumference around the channel of the drain pipe 4 is installed a cylindrical partition 5 with side holes 6 at the level of the bottom of the vacuum chamber. In the gap between the partition 5 and the side walls of the working cavity of the vacuum chamber 2, porous plugs 7 or multi-channel tuyeres connected to pipelines 8 through which inert argon gas is supplied under pressure are installed in its bottom opposite each hole. The inner diameter of the partition 5 is 1.5-2.5 of the diameter of the channel of the drain pipe 4, the number of holes 6 is 2-8, and the porous plugs 7 are located on a circle located in the middle of the gap between the partition 5 and the side walls of the working cavity of the vacuum chamber 2. The level 14 of the metal layer 13 on the bottom of the vacuum chamber 2 is located above the upper end of the partition 5 and is 150-250 mm

При подаче инертного газа аргона через пористые пробки 7 происходит перемешивание и барботаж слоя металла в зазоре между перегородкой и стенками вакуум-камеры. В этих условиях металл интенсивно переливается через верхний торец перегородки, а часть потоков металла возвращается через отверстия 6 обратно в зазор между перегородкой и стенками вакуум-камеры. Сказанное приводит к интенсивному процессу вакуумирования с поверхности 14 слоя металла, находящегося на днище вакуум-камеры. When an inert argon gas is supplied through the porous plugs 7, the metal layer is mixed and sparged in the gap between the partition and the walls of the vacuum chamber. Under these conditions, the metal is intensively poured through the upper end of the partition, and part of the metal flows through the holes 6 back into the gap between the partition and the walls of the vacuum chamber. The foregoing leads to an intensive process of evacuation from the surface 14 of the metal layer located on the bottom of the vacuum chamber.

В таблице приведены примеры осуществления способа с различными технологическими и конструктивными параметрами. The table shows examples of the method with various technological and design parameters.

В первом примере, вследствие малого расхода аргона, отверстий в перегородке и числа пористых пробок, не обеспечивается необходимая интенсивность перемешивания металла и его барботажа в слое на днище вакуум-камеры. In the first example, due to the low consumption of argon, holes in the partition, and the number of porous plugs, the necessary intensity of mixing the metal and its bubbling in the layer on the bottom of the vacuum chamber is not provided.

В пятом примере, вследствие большого расхода аргона, происходит его перерасход без увеличения интенсивности перемешивания и барботажа в слое металла на днище вакуум-камеры. In the fifth example, due to the high consumption of argon, it is overused without increasing the intensity of mixing and bubbling in the metal layer on the bottom of the vacuum chamber.

В шестом примере, прототипе, вследствие отсутствия подачи инертного газа и наличия перегородки с отверстиями, не обеспечивается необходимая интенсивность перемешивания и барботажа слоя металла на днище вакуум-камеры, что приводит к уменьшению производительности и эффективности процесса поточного вакуумирования металла. In the sixth example, the prototype, due to the lack of inert gas supply and the presence of a septum with holes, the necessary intensity of mixing and bubbling of the metal layer on the bottom of the vacuum chamber is not provided, which leads to a decrease in the productivity and efficiency of the process of continuous metal evacuation.

В примерах 2-4, вследствие подачи инертного газа через днище вакуум-камеры в оптимальных количествах, а также наличия на днище цилиндрической перегородки с оптимальным числом боковых отверстий, обеспечивается необходимая интенсивность перемешивания и барботажа слоя металла на днище вакуум-камеры. In examples 2-4, due to the supply of inert gas through the bottom of the vacuum chamber in optimal quantities, as well as the presence on the bottom of a cylindrical partition with the optimal number of side holes, the necessary intensity of mixing and bubbling of the metal layer on the bottom of the vacuum chamber is provided.

Применение способа и устройства позволяет повысить производительность и эффективность процесса поточного вакуумирования металла на 8-10% The application of the method and device allows to increase the productivity and efficiency of the process of continuous metal evacuation by 8-10%

Claims

1. A method of continuous metal evacuation of a metal during continuous casting, including supplying liquid metal from a casting ladle to a vacuum chamber, jet continuous metal evacuation of a metal in a vacuum chamber, and supplying metal from it through a discharge pipe to an intermediate ladle and further to crystallizers, characterized in that in the jet stream process vacuum around the perimeter of the spout channel bottom vakuumkamery fed through an inert gas flow of 20 to 140 m ³ / h, and the portion of the metal flows reported movement of the spout to the periphery Static preparation vakuumkamery cavity.

2. A device for in-line evacuation of metal during continuous casting, comprising a casting ladle mounted on a vacuum chamber, made with a vacuum pipe and having a drain pipe in its bottom, mounted in the working cavity of the intermediate ladle, while the intermediate ladle is made with casting cups buried in the molds, characterized in that a cylindrical partition with side openings at the level of its bottom is installed around the channel of the drain chamber of the vacuum chamber, with In the middle between the partition and the side walls of the working chamber of the vacuum chamber, porous plugs or multi-channel tuyeres for supplying inert gas are installed in its bottom, located opposite each hole in the partition, the inner diameter of the partition is 1.5 2.5 the diameter of the channel of the drain pipe, and the number of holes equal to 2 8.