RU2026135C1

RU2026135C1 - Method of casting ingots

Info

Publication number: RU2026135C1
Authority: RU
Inventors: Борис Александрович Узиенко; Владимир Прокофьевич Осипов
Original assignee: Институт проблем литья АН УССР
Priority date: 1991-09-16
Filing date: 1991-09-16
Publication date: 1995-01-09

Abstract

FIELD: steel casting process. SUBSTANCE: simultaneously with stream degassing of poured steel in a vacuumized space an annular flow of gas is fed cocurrently with the stream of metal over the surface thereof, the ratio of the velocity of gas and that of molten metal being 1 to 10. EFFECT: improved quality of ingots. 1 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в сталеплавильном производстве при отливке стальных слитков в вакуум-камерах. The invention relates to ferrous metallurgy and can be used in steelmaking in the casting of steel ingots in vacuum chambers.

Известен способ получения стальных слитков в вакууме, включающий разливку стали в изложницу, установленную в герметичной вакуум-камере через разреженное пространство вакуум-камеры. При входе в разреженное пространство струя стали разделяется на капли. Достигаемое при этом увеличение поверхности дегазации и сокращение пути диффузии обеспечивают повышение качества металла [1]. A known method of producing steel ingots in vacuum, including casting steel into a mold installed in a sealed vacuum chamber through the rarefied space of the vacuum chamber. At the entrance to the rarefied space, the stream of steel is divided into drops. The achieved increase in the degassing surface and the reduction of the diffusion path provide an increase in the quality of the metal [1].

Недостатком данного способа является незначительная продолжительность дегазации стали, происходящей лишь в струе. Дегазация стали в изложнице ограничена малой площадью зеркала металла и незначительным количеством газовых зародышей, вносимых падающей струей во внутренние объемы залитого в изложницу металла. The disadvantage of this method is the insignificant duration of degassing of steel, occurring only in the stream. Degassing of steel in the mold is limited by the small area of the metal mirror and the insignificant amount of gas nuclei introduced by the incident jet into the internal volumes of the metal cast into the mold.

Известен способ получения стальных слитков в вакууме, включающий перелив жидкого металла из ковша в ковш или изложницу, установленных в вакуумной камере. По этому способу истечение струи через разливочный стакан в вакуумную камеру проводят в кавитационном режиме путем создания в жидкой стали на входе в разливочный стакан давления 2-6 атм и подъема стопора на высоту 1-15 диаметров отверстия стакана ковша [2]. A known method of producing steel ingots in a vacuum, including overflow of liquid metal from a ladle into a ladle or mold, installed in a vacuum chamber. According to this method, the outflow of the jet through the pouring nozzle into the vacuum chamber is carried out in a cavitation mode by creating a pressure of 2-6 atm in liquid steel at the inlet of the pouring nozzle and lifting the stopper to a height of 1-15 diameters of the opening of the ladle nozzle [2].

Недостатком данного способа является незначительная продолжительность дегазации стали, происходящей лишь в струе. Кавитационный режим несколько интенсифицирует дисперсность распада поступающей в вакуум-камеру струи, что повышает качество металла в связи с более полным удалением растворенных в расплаве газов. Однако, образующиеся при распаде струи капли попадают на стенки изложницы, что ухудшает качество поверхности слитка. The disadvantage of this method is the insignificant duration of degassing of steel, occurring only in the stream. The cavitation mode somewhat intensifies the dispersion of the decay of the jet entering the vacuum chamber, which increases the quality of the metal in connection with a more complete removal of the gases dissolved in the melt. However, the droplets formed during the decay of the jet fall onto the walls of the mold, which impairs the quality of the surface of the ingot.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ повышения рафинирования и дегазации при разливке стали в вакууме с дегазацией струи металлического расплава, при котором разливку производят через промежуточный ковш в изложницу, которую помещают в вакуумную камеру. При прохождении расплавленной стали через разливочный стакан промежуточного ковша в струю через пористый огнеупор, вдувается аргон, разбивающий расплав на капли, что повышает эффективную реакционную поверхность [3]. The closest in technical essence to the invention is a method of improving refining and degassing during casting of steel in vacuum with degassing a stream of metal melt, in which casting is carried out through an intermediate ladle into a mold, which is placed in a vacuum chamber. When molten steel passes through a tundish of an intermediate ladle into the stream through a porous refractory, argon is blown, breaking the melt into droplets, which increases the effective reaction surface [3].

Недостатками известного технического решения являются. The disadvantages of the known technical solutions are.

1. Реализация подвода аргона в истекающую струю металла через пористый огнеупор канала разливочного стакана не позволяет ввод в струю достаточного количества зародышей газовых пузырьков вследствие низкой газопроницаемости пористого огнеупора. В связи с этим дегазация металла происходит лишь во время свободного падения раздробленной струи расплава; в объеме залитого в изложницу металла вносится незначительное количество газовых зародышей; интенсификации процесса дегазации через зеркало металла в изложнице не происходит; качество конечной металлопродукции не повышается вследствие повышенного содержания растворенных в металле газов. 1. The implementation of the supply of argon into the flowing stream of metal through the porous refractory channel of the pouring nozzle does not allow the introduction into the stream of a sufficient number of nuclei of gas bubbles due to the low gas permeability of the porous refractory. In this regard, metal degassing occurs only during the free fall of a fragmented melt jet; in the amount of metal poured into the mold, a small amount of gas nuclei is introduced; the intensification of the process of degassing through a metal mirror in the mold does not occur; the quality of the final metal products does not increase due to the increased content of gases dissolved in the metal.

Распад истекающей в вакуум-камеру струи расплава с большим углом раскрытия факела мелкодисперсных капель металла приводит к значительной запороченности стенок изложницы пленами и, как следствие, снижению качества поверхности слитка. The disintegration of the melt stream flowing into the vacuum chamber with a large opening angle of the torch of finely dispersed metal droplets leads to a significant deterioration of the mold walls by films and, as a result, a decrease in the quality of the surface of the ingot.

Целью изобретения является повышение качества поверхности слитка и конечной металлопродукции. The aim of the invention is to improve the quality of the surface of the ingot and the final metal products.

Указанная цель достигается тем, что при известном способе получения слитка включающем вакуумирование металла в струе с одновременной разливкой в том же вакуумном агрегате, подачу газа в вакуумный агрегат с одновременным удалением продуктов взаимодействия газа с металлом, вакуумирование металла в струе и разливку осуществляют с одновременной подачей кольцевой струи газа по поверхности струи металла в направлении ее движения, при этом отношение скоростей истечения струи газа и жидкого металла составляет 1,0-10,0. This goal is achieved by the fact that with the known method of producing an ingot comprising evacuating a metal in a jet with simultaneous pouring in the same vacuum unit, supplying gas to a vacuum unit with the simultaneous removal of gas-metal interaction products, evacuating the metal in the stream and casting with simultaneous supply of a ring a gas jet on the surface of the metal jet in the direction of its movement, while the ratio of the velocities of the gas jet and liquid metal is 1.0-10.0.

Повышение качества поверхности слитка достигается за счет того, что подача кольцевой струи газа по поверхности струи металла в направлении ее движения исключает распад истекающей в вакуум-камеру струи расплава с большим углом раскрытия факела мелкодисперсных капель металла и, как следствие, запороченность стенок изложницы пленами. Повышение качества конечной металлопродукции достигается за счет того, что увеличивается количество газовых зародышей инжектируемых струей в объемы залитого в изложницу металла. Дегазация металла происходит как во время свободного падения струи, так и значительно интенсифицируется процесс дегазации через зеркало металла в изложнице. Improving the quality of the surface of the ingot is achieved due to the fact that the supply of an annular gas stream along the surface of the metal stream in the direction of its movement eliminates the decay of the melt stream flowing into the vacuum chamber with a large opening angle of the torch of finely divided metal droplets and, as a result, the walls of the mold are blocked by films. Improving the quality of the final metal products is achieved due to the fact that the number of gas nuclei injected by the jet into the volumes of the metal cast into the mold increases. Metal degassing occurs both during the free fall of the jet, and the process of degassing through the metal mirror in the mold is significantly intensified.

Уменьшение отношения скоростей истечения струй газа и жидкого металла менее 1,0 незначительно интенсифицирует процесс дегазации через зеркало металла в изложнице в связи с снижением количества инжектируемых газовых зародышей. A decrease in the ratio of the rates of expiration of the jets of gas and liquid metal to less than 1.0 slightly intensifies the process of degassing through a metal mirror in the mold in connection with a decrease in the number of injected gas nuclei.

Увеличение отношения скоростей истечения струй газа и жидкого металла более 10,0 снижает эффективность процесса дегазации металла в период свободного падения струи в связи с тем, что в этом случае распадается не на мелкодисперсные капли, а крупные фрагменты жидкого металла, что снижает эффективную реакционную поверхность. An increase in the ratio of the velocities of gas and liquid metal jets over 10.0 reduces the efficiency of the metal degassing process during the free fall of the jet due to the fact that in this case it does not decompose into fine droplets, but large fragments of liquid metal, which reduces the effective reaction surface.

Содержание газов в металле при струйном вакуумировании по известному и предлагаемому способам нераскисленной стали марки 38Х2НМА в слитки массой 39,5 т представлено в таблице. The gas content in the metal during jet evacuation according to the known and proposed methods of unoxidized steel grade 38X2NMA in ingots weighing 39.5 tons is presented in the table.

На фиг.1 и 2 показано устройство, реализующее предлагаемый способ. Figure 1 and 2 shows a device that implements the proposed method.

Устройство включает канал подвода аргона, направляющий коллектор 2, промежуточную емкость 3, вакуумную камеру 4 с герметизирующими элементами 5, ограничитель 6 струи с огнеупорной футеровкой 7, изложницу 8. The device includes an argon supply channel, a guiding manifold 2, an intermediate container 3, a vacuum chamber 4 with sealing elements 5, a jet limiter 6 with a refractory lining 7, a mold 8.

Разливка металла при данном способе получения слитка осуществляется следующим образом. Metal casting with this method of producing an ingot is as follows.

Подготовленную изложницу 8 устанавливают в вакуумную камеру 4. После закрытия вакуумной камеры крышкой устанавливают промежуточную емкость 3, изолируя объем вакуумной камеры от атмосферы герметизирующими элементами 5. В камере создают разрежение до начала перелива. Одновременно с поступлением первых порций металла из промежуточной емкости 3 по каналу разливочного стакана в вакуум-камеру 4 на поверхность струи металла подают по каналу 1 и коллектору 2 кольцевую струю аргона. Процесс удаления продуктов взаимодействия газа с металлом проводят до окончания наполнения тела слитка. The prepared mold 8 is installed in the vacuum chamber 4. After closing the vacuum chamber with a lid, an intermediate container 3 is installed, isolating the volume of the vacuum chamber from the atmosphere with sealing elements 5. A vacuum is created in the chamber before overflow. Simultaneously with the receipt of the first portions of metal from the intermediate tank 3 through the channel of the pouring nozzle into the vacuum chamber 4, a ring stream of argon is fed through the channel 1 and collector 2 to the surface of the metal stream. The process of removing gas-metal interaction products is carried out until the ingot is filled up.

Предварительный технико-экономический анализ показывает, что реализация предлагаемого способа получения слитка в вакууме позволит по сравнению с прототипом повысить качество слитка и увеличить выход годного за счет снижения на 35-40% брака по горячим поверхностным трещинам; на 10-15% по дефектам макроструктуры. Preliminary feasibility analysis shows that the implementation of the proposed method for producing an ingot in a vacuum will allow to increase the quality of the ingot and increase yield due to a 35-40% reduction in defect on hot surface cracks in comparison with the prototype; by 10-15% for macrostructure defects.

Claims

METHOD FOR PRODUCING INGOT, including evacuation of metal in a jet with simultaneous pouring in the same vacuum unit, gas supply to the vacuum unit with simultaneous removal of gas-metal interaction products, characterized in that, in order to improve the quality of the ingot, the metal is evacuated and casted simultaneously by supplying an annular gas jet along the surface of the metal jet in the direction of its movement, while the ratio of the velocities of the gas jets to the velocity of the liquid metal is 1.0-10.0.