RU2098225C1

RU2098225C1 - Device for in-line degassing of metal in continuous casting

Info

Publication number: RU2098225C1
Application number: RU96110135A
Authority: RU
Inventors: В.И. Уманец; Б.А. Чумарин; В.И. Лебедев; А.Ф. Копылов
Original assignee: Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority date: 1996-05-20
Filing date: 1996-05-20
Publication date: 1997-12-10

Abstract

FIELD: metallurgy, in particular, metal continuous casting. SUBSTANCE: device includes vacuum chamber with two branch pipes installed in chamber bottom to enter the hollow of tundish, vacuum line and pipeline connected to one branch pipe. Planes of lower ends of branch pipes are made inclined to their longitudinal axis at an angle of 30-80 deg. In this case, ends of branch pipes are directed toward each other or lower parts of both branch pipes are inclined toward each other and angle between vertical and inclined parts of branch pipe is equal to 100-170 deg. EFFECT: improved design. 2 cl, 2 dwg, 1 tbl

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 вакуумную камеру с патрубком, установленным в днище камеры с заглублением в полость промежуточного ковша, и вакуум-провод. Вакуум-камера снабжена дополнительным патрубком, патрубки выполнены различной длины. Длина дополнительного патрубка меньше длины другого патрубка на 0,5-2,0 его внутреннего диаметра. Дополнительный патрубок снабжен подходящим трубопроводом. Низшие торцы обоих патрубков выполнены горизонтальными (патент РФ N 2037368, кл. В22Д11/10, БИ N 17, 1995). The closest in technical essence is a device for continuous metal evacuation during continuous casting, including a vacuum chamber with a nozzle installed in the bottom of the chamber with a hole in the cavity of the intermediate ladle, and a vacuum wire. The vacuum chamber is equipped with an additional nozzle, the nozzles are made of various lengths. The length of the additional pipe is less than the length of the other pipe by 0.5-2.0 of its inner diameter. The additional nozzle is equipped with a suitable pipe. The lower ends of both nozzles are made horizontal (RF patent N 2037368, class V22D11 / 10, BI N 17, 1995).

Недостатком известного устройства является недостаточная эффективность струйного и циркуляционного вакуумирования разливаемого металла. Это объясняется тем, что в процессе циркуляционного вакуумирования происходит интенсивное перемешивание вытекающего металла из сливного патрубка вакуум-камеры с металлом, находящимся в промежуточном ковше. Сказанное приводит к удлинению процесса вакуумирования и снижению его производительности для получения металла с необходимыми параметрами углеродного раскисления. A disadvantage of the known device is the lack of efficiency of jet and circulation evacuation of the cast metal. This is because in the process of circulating evacuation, intensive mixing of the outgoing metal from the drain pipe of the vacuum chamber with the metal in the intermediate ladle occurs. The foregoing leads to a lengthening of the evacuation process and a decrease in its productivity for producing a metal with the necessary parameters of carbon deoxidation.

Технический эффект изобретения заключается в повышении эффективности и производительности процесса циркуляционного вакуумирования. The technical effect of the invention is to increase the efficiency and productivity of the circulating evacuation process.

Указанный технический эффект достигается тем, что устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке включает вакуумную камеру с двумя патрубками, установленными в днище камеры с заглублением в полость промежуточного ковша, вакуум-провод и трубопровод, подведенный к одному из трубопроводов. The specified technical effect is achieved by the fact that the device for continuous metal evacuation during continuous casting includes a vacuum chamber with two nozzles installed in the bottom of the chamber with a hole in the cavity of the intermediate ladle, a vacuum wire and a pipeline connected to one of the pipelines.

Плоскости нижних торцев патрубков выполнены наклонными к их продольной оси под углом 30-80^o, при этом торцы патрубков направлены навстречу друг к другу. Кроме того, нижние части обоих патрубков наклонены навстречу друг к другу, при этом угол между вертикальной и наклонной частями патрубка составляет 100-170^o.The planes of the lower ends of the pipes are made inclined to their longitudinal axis at an angle of 30-80 ^o , while the ends of the pipes are directed towards each other. In addition, the lower parts of both pipes are inclined towards each other, while the angle between the vertical and inclined parts of the pipe is 100-170 ^o .

Повышение эффективности и производительности процесса циркуляционного вакуумирования будет проходить вследствие многократного перетока через вакуум-камеру одних и тех же порций металла. Это достигается за счет определенной ориентации относительно друг друга торцев сливного и всасывающего патрубков. Increasing the efficiency and productivity of the circulating evacuation process will take place as a result of repeated overflow through the vacuum chamber of the same portions of metal. This is achieved due to a certain orientation relative to each other of the ends of the drain and suction pipes.

Диапазон значений углов наклона торцев патрубков в пределах 30-80^o и наклона нижних частей патрубков под углом в пределах 100-170^o, объясняется гидравлическими закономерностями течения потоков металлов от одного патрубка к другому. При значениях больших 80 и 170^o будет снижаться эффективность циркуляционного вакуумирования. При значениях, меньших 30, 100^o будет затруднено выполнение патрубков. Диапазон значений углов в пределах 30-80 и 100-170^o устанавливается в обратной зависимости от величины расстояния между осями патрубков.The range of angles of inclination of the ends of the pipes within 30-80 ^o and the inclination of the lower parts of the pipes at an angle in the range of 100-170 ^o , due to the hydraulic laws of the flow of metal flows from one pipe to another. When the values are large 80 and 170 ^o will decrease the efficiency of circulating evacuation. When values are less than 30, 100 ^o will be difficult to make nozzles. The range of angles between 30-80 and 100-170 ^{o is} set in inverse proportion to the distance between the axes of the nozzles.

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 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 proposed solution meets the criterion of "inventive step".

На фиг. 1 показана схема устройства для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке с наклонными торцами патрубков, продольный разрез; на фиг. 2 то же, фрагмент устройства с наклонными нижними частями патрубков, продольный разрез. In FIG. 1 shows a diagram of a device for continuous evacuation of metal during continuous casting with inclined ends of the nozzles, a longitudinal section; in FIG. 2 the same, a fragment of the device with the inclined lower parts of the nozzles, a longitudinal section.

Устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке состоит из разливочного ковша 1, вакуум-камеры 2, вакуум-провода 3, патрубков 4 и 5 с нижними частями 6, трубопровода 7, промежуточного ковша 8, разливочных стаканов 9, кристаллизаторов 10; 11 жидкий металл, 12 уровень металла в вакуум-камере, 13 уровень металла в промежуточном ковше, 14 - непрерывнолитые слитки, α угол наклона нижних торцев патрубков, b угол наклона нижних частей патрубков. A device for continuous metal evacuation during continuous casting consists of a casting ladle 1, a vacuum chamber 2, a vacuum wire 3, nozzles 4 and 5 with the lower parts 6, a pipeline 7, an intermediate ladle 8, pouring glasses 9, molds 10; 11 liquid metal, 12 metal level in the vacuum chamber, 13 metal level in the intermediate ladle, 14 continuously cast ingots, α angle of inclination of the lower ends of the pipes, b angle of inclination of the lower parts of the pipes.

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 11 марки Ст3 из разливочного ковша 1 емкостью 350 т в вакуумную камеру 2 и создается в ней разряжение до необходимого по технологии остаточного давления в пределах 0,2-0,5 кПа в зависимости от раскисления стали. Разряжение создается посредством вакуум-провода 3, соединенного с вакуум-насосом. Металл 11 подается из вакуум-камеры 2 в промежуточный ковш 8 емкостью 50 т через огнеупорный патрубок 5. Далее металл 11 подается через удлиненные огнеупорные стаканы 9 в кристаллизаторы 10 под уровень металла. Из кристаллизаторов 10 вытягиваются непрерывнолитые слитки 14 сечением 250х1600 мм со скоростью в пределах 0,6-1,2 м/мин. Расход металла 11 из промежуточного ковша 8 регулируется при помощи стопорных механизмов (не показаны). Example. At the beginning of the continuous casting process, liquid non-decomposed steel 11 of St3 grade is supplied from the 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 0.2-0.5 kPa, depending on the deoxidation of the steel. The vacuum is created by means of a vacuum wire 3 connected to a vacuum pump. The metal 11 is fed from the vacuum chamber 2 to the intermediate ladle 8 with a capacity of 50 tons through the refractory pipe 5. Next, the metal 11 is fed through elongated refractory glasses 9 to the molds 10 under the metal level. Continuous cast ingots 14 with a cross section of 250x1600 mm are drawn from crystallizers 10 at a speed in the range of 0.6-1.2 m / min. The consumption of metal 11 from the intermediate ladle 8 is regulated by means of locking mechanisms (not shown).

В начале наполнения промежуточного ковша 8 металлом 11 выше нижних торцев патрубков 4 и 5 и герметизации вакуум-камеры 2 уровнем 13 жидкого металла производится циркуляционное вакуумирование металла, находящегося в промежуточном ковше, посредством подачи инертного газа, например, аргона, по трубопроводу 7 в патрубок 4 с расходом в пределах 400-600 л/мин. В этих условиях, когда из вакуум-камеры 2 начинается откачка воздуха, под действием атмосферного давления металл 11 поднимается в вакуум-камеру 2 на барометрическую высоту, равную примерно 1,4 м, и покрывает днище вакуум-камеры 2 слоем металла с уровнем 12. Одновременно в патрубок 4 подводится аргон как транспортирующий газ. Газ, увеличиваясь в объеме, поднимается по патрубку 4 и приводит в движение находящийся здесь металл. Дегазированный металл 11 стекает по другому патрубку 5 обратно в промежуточный ковш 8. При этом выделяющийся газ удаляется из камеры 2 по вакуум-проводу 3. At the beginning of filling the intermediate ladle 8 with metal 11 above the lower ends of the nozzles 4 and 5 and sealing the vacuum chamber 2 with the liquid metal level 13, the metal located in the intermediate ladle is circulated by supplying an inert gas, for example, argon, via pipe 7 to the nozzle 4 with a flow rate in the range of 400-600 l / min. Under these conditions, when air evacuation starts from the vacuum chamber 2, the metal 11 rises into the vacuum chamber 2 by a barometric height of about 1.4 m under the influence of atmospheric pressure, and covers the bottom of the vacuum chamber 2 with a layer of metal with a level of 12. At the same time, argon is introduced into the pipe 4 as a transporting gas. Gas, increasing in volume, rises along the pipe 4 and sets in motion the metal located here. Degassed metal 11 flows down another nozzle 5 back into the intermediate ladle 8. In this case, the evolved gas is removed from the chamber 2 through a vacuum wire 3.

После герметизации патрубков 4 и 5 жидким металлом 11 начинается понижение давления в вакуум-камере до необходимого значения. После создания в вакуум-камере необходимого остаточного давления разливка ведется в условиях совместного вакуумирования: посредством струйного и циркуляционного через патрубки. After sealing the nozzles 4 and 5 with liquid metal 11, the pressure in the vacuum chamber begins to decrease to the required value. After creating the necessary residual pressure in the vacuum chamber, the casting is carried out under conditions of joint evacuation: by means of jet and circulation through the nozzles.

Плоскости нижних торцев патрубков 4 и 5 выполнены наклонными к их продольной оси под углом a 30-80^o, при этом торцы патрубков направлены навстречу друг к другу. В другом варианте (фиг. 2) нижние части 6 обоих патрубков 4 и 5 наклонены навстречу друг к другу, при этом угол между вертикальной и наклонной частями патрубка составляет b 100-170^o.The planes of the lower ends of the nozzles 4 and 5 are made inclined to their longitudinal axis at an angle a 30-80 ^o , while the ends of the nozzles are directed towards each other. In another embodiment (Fig. 2), the lower parts 6 of both nozzles 4 and 5 are inclined towards each other, while the angle between the vertical and inclined parts of the nozzle is b 100-170 ^o .

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

В первом примере, вследствие больших значений угла a и β не будет обеспечиваться необходимая интенсивность циркуляционного вакуумирования. In the first example, due to the large values of the angle a and β, the necessary circulation vacuum intensity will not be provided.

В пятом примере вследствие малых значений угла a и β не будет обеспечиваться необходимая интенсивность циркуляционного вакуумирования. In the fifth example, due to the small values of the angle a and β, the necessary circulation vacuum intensity will not be provided.

В обоих случаях вследствие малых значений a и β будет затруднено выполнение патрубков из огнеупорных материалов. При этом возможна разгерметизация вакуум-камеры. In both cases, due to the small values of a and β, it will be difficult to make pipes of refractory materials. In this case, depressurization of the vacuum chamber is possible.

В шестом примере, прототипе, вследствие горизонтального расположения нижних торцев патрубков не обеспечивается необходимая интенсивность циркуляционного вакуумирования. In the sixth example, the prototype, due to the horizontal arrangement of the lower ends of the nozzles, the necessary intensity of circulation evacuation is not provided.

В оптимальных примерах 2-4, вследствие наклонного положения нижних торцев патрубков и их нижних частей под углом в необходимых пределах, увеличивается эффективность циркуляционного вакуумирования на 20-30% за счет многократного перетока одних и тех же порций металла через вакуум-камеру. In the optimal examples 2-4, due to the inclined position of the lower ends of the nozzles and their lower parts at an angle within the necessary limits, the efficiency of circulating evacuation is increased by 20-30% due to the repeated overflow of the same portions of metal through the vacuum chamber.

Claims

1. A device for continuous metal evacuation of metal during continuous casting, comprising a vacuum chamber with two nozzles installed in the bottom of the chamber with a recess in the cavity of the intermediate ladle, a vacuum wire and a gas supply pipe connected to one of the nozzles, characterized in that the lower ends of the nozzles facing each other, and their planes are inclined to the longitudinal axis of the pipe at an angle of 30-80 ^o .

2. The device according to p. 1, characterized in that the lower parts of the pipes are inclined towards each other, while the angle between the vertical and inclined parts of the pipe is 100 170 ^o .