RU2037368C1

RU2037368C1 - Device for continuous vacuumizing of continuously-cast metal

Info

Publication number: RU2037368C1
Application number: RU93038322A
Authority: RU
Inventors: В.И. Уманец; В.И. Лебедев; В.В. Капнин; А.Ф. Копылов; И.В. Сафонов; В.Е. Шатохин; Р.А. Уразаев
Original assignee: Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority date: 1993-07-26
Filing date: 1993-07-26
Publication date: 1995-06-19

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: device for continuous vacuumizing of continuously-cast metal comprises a vacuum chamber with a branch pipe installed in its bottom and entering the intermediate ladle, and a vacuum line. The vacuum chamber is provided with an additional branch pipe equipped with a supply pipe, the branch pipes being of a different length and the length of the additional branch pipe being smaller than that of the other branch pipe by 0.5-2.0 of its inside diameter. EFFECT: improved design. 1 tbl, 1 dwg

Description

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

Известно устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, включающее вакуумкамеру с патрубком, входящим непосредственно в кристаллизаторы. Разливочный ковш установлен на вакуумкамеру. В этих условиях вакуумкамера служит герметически закрытым промежуточным ковшом, соединенным c вакуумнасосами [1]
Недостатком известного устройства является недостаточная производительность и стабильность процесса непрерывной разливки металлов. Это объясняется тем, что в случае нарушения герметичности вакуум-камеры происходит переполнение кристаллизаторов. В этих условиях прекращается процесс непрерывной разливки. Кроме того, невозможна регулировка расхода металла в кристаллизаторы в зависимости от изменяющихся технологических параметров процесса разливки.A device is known for continuous metal evacuation during continuous casting, including a vacuum chamber with a nozzle entering directly into the molds. The casting ladle is mounted on a vacuum chamber. Under these conditions, the vacuum chamber serves as a hermetically sealed intermediate bucket connected to vacuum pumps [1]
A disadvantage of the known device is the lack of performance and stability of the process of continuous casting of metals. This is due to the fact that in case of a violation of the tightness of the vacuum chamber, overflow of crystallizers occurs. Under these conditions, the continuous casting process is terminated. In addition, it is impossible to adjust the flow of metal into the molds depending on the changing technological parameters of the casting process.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, включающее вакуумкамеру с патрубком, установленным в ее днище и входящим в промежуточный ковш, а также вакуумпровод, соединенный с вакуумным насосом. Разливочный ковш установлен на вакуумкамере. Расход металла из промежуточного ковша регулируют при помощи стопоров. После подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижнего торца патрубка и герметизации вакуум-камеры жидким металлом начинают производить уменьшение остаточного давления в камере [2]
Недостатком известного устройства является неудовлетворительное качество разливаемого металла. Это объясняется тем, что часть плавки разливается в условиях отсутствия вакуумирования вследствие необходимости создания необходимого остаточного давления в вакуумкамере. Эта операция производится во времени. Кроме того, весь объем металла, находящийся в начале разливки в промежуточном ковше, не подвергается вакуумированию. В результате этого в металле непрерывнолитых слитков не уменьшается содержание водорода, азота и неметаллических включений. Это приводит к браку непрерывнолитых слитков. При этом снижается производительность получения непрерывнолитых слитков высокого качества.The closest in technical essence to the invention is a device for continuous metal evacuation during continuous casting, including a vacuum chamber with a nozzle installed in its bottom and included in the intermediate ladle, as well as a vacuum pipe connected to a vacuum pump. The casting ladle is mounted on a vacuum chamber. The consumption of metal from the tundish is regulated by means of stoppers. After raising the metal level in the intermediate ladle above the lower end of the nozzle and sealing the vacuum chamber with liquid metal, they begin to reduce the residual pressure in the chamber [2]
A disadvantage of the known device is the unsatisfactory quality of the cast metal. This is due to the fact that part of the melting is bottled in the absence of evacuation due to the need to create the necessary residual pressure in the vacuum chamber. This operation is performed in time. In addition, the entire volume of metal at the beginning of casting in the tundish is not subjected to evacuation. As a result of this, the content of hydrogen, nitrogen and non-metallic inclusions in the metal of continuously cast ingots does not decrease. This leads to the marriage of continuously cast ingots. This reduces the productivity of continuously cast ingots of high quality.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении производительности получения непрерывнолитых слитков высокого качества. The technical effect when using the invention is to increase the productivity of continuously cast ingots of high quality.

Указанный технический эффект достигается тем, что устройство включает вакуум-камеру с патрубком, установленным в ее днище и входящим в промежуточный ковш, а также вакуумпровод. Вакуумкамера снабжена дополнительным патрубком, оборудованным подводящим трубопроводом, при этом патрубки выполнены различной длины, а длина дополнительного патрубка выполнена меньше длины другого патрубка на 0,5-2,0 его внутреннего диаметра. The specified technical effect is achieved by the fact that the device includes a vacuum chamber with a pipe installed in its bottom and included in the intermediate bucket, as well as a vacuum pipe. The vacuum chamber is equipped with an additional nozzle equipped with a supply pipe, while the nozzles are made of various lengths, and the length of the additional nozzle is less than the length of the other nozzle by 0.5-2.0 of its inner diameter.

Повышение производительности получения непрерывнолитых слитков высокого качества будет происходить вследствие повышения эффективности процесса вакуумирования в условиях одновременного совмещения двух видов вакуумирования: циркуляционного и дегазации струи и слоя металла в проточной вакуумкамере. An increase in the productivity of producing continuously cast high-quality ingots will occur due to an increase in the efficiency of the evacuation process under the simultaneous combination of two types of evacuation: circulating and degassing of the jet and metal layer in a flow-through vacuum chamber.

При этом процессу вакуумирования будет подвергаться весь разливаемый металл, начиная с его первых порций, наполняющих промежуточный ковш в начале непрерывной разливки, за счет циркуляционного вакуумирования. In this case, the entire metal to be poured will be subjected to the evacuation process, starting with its first portions filling the intermediate ladle at the beginning of continuous casting, due to circulation evacuation.

Выполнение длины дополнительного патрубка меньше длины другого патрубка на 0,5-2,0 его внутреннего диаметра объясняется закономерностями распределения конвективных потоков в промежуточном ковше при сливе в него металла через один патрубок и подъеме металла из промежуточного ковша в вакуумкамеру через другой дополнительный патрубок. При меньших значениях необходимо будет обеспечивать глубокое погружение удлиненного патрубка под уровень металла в промежуточном ковше. В этих условиях струя металла из удлиненного патрубка будет размывать футеровку днища промежуточного ковша, что приводит к выходу ковша из строя. При меньших значениях поток металла из сливного патрубка, будучи холодным вследствие проведения процесса вакуумирования, не будет перемешиваться с остальным металлом, находящимся в промежуточном ковше. При подъеме этих охлажденных порций металла через дополнительный патрубок обратно в вакуумкамеру металл еще больше будет охлаждаться в процессе циркуляционного вакуумирования, а также в процессе вакуумирования в слое металла на днище вакуумкамеры. Указанный диапазон устанавливают в обратно пропорциональной зависимости от внутреннего диаметра проходного канала удлиненного патрубка. The execution of the length of the additional pipe is less than the length of the other pipe by 0.5-2.0 of its inner diameter due to the patterns of distribution of convective flows in the intermediate ladle when metal is drained through one pipe and the metal is lifted from the intermediate bucket into the vacuum chamber through another additional pipe. At lower values, it will be necessary to provide deep immersion of the elongated pipe under the metal level in the tundish. Under these conditions, a stream of metal from an elongated pipe will erode the lining of the bottom of the intermediate bucket, which leads to failure of the bucket. At lower values, the metal flow from the drain pipe, being cold due to the vacuum process, will not mix with the rest of the metal in the tundish. When these chilled portions of the metal are lifted through an additional pipe back into the vacuum chamber, the metal will even more cool in the process of circulating evacuation, as well as in the process of evacuation in the metal layer on the bottom of the vacuum chamber. The specified range is set inversely proportional to the inner diameter of the passage channel of the elongated pipe.

На чертеже показана схема установки для обработки металла в процессе непрерывной разливки. The drawing shows a diagram of a plant for processing metal in a continuous casting process.

Установка для осуществления способа обработки металла в процессе непрерывной разливки состоит из разливочного ковша 1, вакуумкамеры 2, патрубка 3, промежуточного ковша 4, разливочных стаканов 5, кристаллизаторов 6, вакуумпровода 7, трубопровода 8. Позицией 9 обозначен жидкий металл, 10 уровень металла в промежуточном ковше, 11 непрерывнолитой слиток, 12 патрубок. Installation for implementing the method of processing metal in the continuous casting process consists of a casting ladle 1, vacuum chamber 2, nozzle 3, intermediate ladle 4, casting nozzles 5, molds 6, vacuum pipe 7, pipeline 8. Position 9 denotes liquid metal, 10 metal level in the intermediate ladle, 11 continuously cast ingot, 12 branch pipe.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

П р и м е р. В начале процесса непрерывной разливки подают жидкую нераскисленную сталь 9 марки ст3 из разливочного ковша 1 емкостью 350 т в вакуумкамеру 2 и создают в ней разрежение до необходимого по технологии остаточного давления в пределах 0,2-0,5 кПа в зависимости от раскисленности стали. Разрежение создают посредством вакуумпровода 7, соединенного с вакуумнасосом. Металл 9 подают из вакуумкамеры 2 в промежуточный ковш 4 емкостью 50 т через огнеупорный патрубок 3. Далее металл 9 подают из промежуточного ковша 4 через удлиненные огнеупорные стаканы 5 в кристаллизаторы 6 под уровень металла. Из кристаллизаторов 6 вытягивают неперерывнолитые слитки 11 сечением 250х1600 мм с переменной скоростью в пределах 0,6-1,2 м/мин. Расход металла из промежуточного ковша 4 регулируют при помощи стопорных механизмов (на чертеже не показаны). PRI me R. At the beginning of the continuous casting process, liquid unrefined steel 9 of grade st3 is supplied from a casting ladle 1 with a capacity of 350 tons to a 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 pipe 7 connected to a vacuum pump. The metal 9 is fed from the vacuum chamber 2 into the intermediate ladle 4 with a capacity of 50 tons through the refractory pipe 3. Next, the metal 9 is fed from the intermediate ladle 4 through the elongated refractory glasses 5 into the molds 6 under the metal level. Non-continuously cast ingots 11 with a cross section of 250x1600 mm and a variable speed in the range of 0.6-1.2 m / min are drawn from crystallizers 6. The consumption of metal from the intermediate ladle 4 is regulated by means of locking mechanisms (not shown in the drawing).

В начале наполнения промежуточного ковша 4 металлом 9 выше нижних торцов патрубков 3 и 12 и герметизации вакуумкамеры 2 уровнем 10 жидкого металла производят циркуляционное вакуумирование металла, находящегося в промежуточном ковше, посредством подачи инертного газа, например аргона, по трубопроводу 8 в патрубок 12 с расходом в пределах 400-600 л/мин. В этих условиях, когда из вакуумкамеры 2 начинают откачивать воздух, под действием атмосферного давления металл поднимается в вакуумную камеру 2 на барометрическую величину, равную примерно 1,4 м, и покрывает подину камеры. Одновременно в патрубок 12 подводится аргон как транспортирующий газ. Газ, увеличиваясь в объеме, поднимается по патрубку, приводит в движение находящийся здесь металл и приподнимает на некоторую величину уровень зеркала металла 9 в камере 2. Дегазированный металл 9 стекает по другому патрубку 3 обратно в промежуточный ковш 4. При этом выделившийся газ удаляется из камеры 2 по вакуумпроводу 7. At the beginning of filling the intermediate ladle 4 with metal 9 above the lower ends of the nozzles 3 and 12 and sealing the vacuum chamber 2 with a liquid metal level 10, the metal located in the intermediate ladle is circulated by circulating an inert gas, such as argon, through line 8 to the nozzle 12 with a flow rate of within 400-600 l / min. Under these conditions, when air begins to be pumped out of the vacuum chamber 2, under the influence of atmospheric pressure, the metal rises into the vacuum chamber 2 by a barometric value of approximately 1.4 m and covers the bottom of the chamber. At the same time, argon is introduced into the pipe 12 as a transporting gas. Gas, increasing in volume, rises along the nozzle, sets in motion the metal located here and raises the level of the mirror of metal 9 in the chamber 2 by a certain amount. Degassed metal 9 flows down the other nozzle 3 back into the intermediate ladle 4. In this case, the released gas is removed from the chamber 2 by vacuum 7.

После герметизации патрубков 3 жидким металлом начинается понижение давления в вакуумкамере до необходимого значения. Объем металла, находящегося в промежуточном ковше и вновь поступающего в вакуумкамеру, подвергается только циркуляционному вакуумированию. В дальнейшем после создания в вакуумкамере необходимого остаточного давления разливку ведут в условиях совместного вакуумирования металла: посредством его пропускания через вакуумкамеру и циркуляции металла через патрубки. After sealing the nozzles 3 with liquid metal, the pressure in the vacuum chamber begins to decrease to the required value. The volume of metal located in the intermediate ladle and again entering the vacuum chamber is only subjected to circulating evacuation. In the future, after creating the necessary residual pressure in the vacuum chamber, the casting is carried out under conditions of joint evacuation of the metal: by passing it through the vacuum chamber and circulating the metal through the nozzles.

В общем случае процесс разливки можно производить в трех вариантах: только пропусканием металла через вакуумкамеру, только при помощи циркуляции металла через патрубки и, наконец, при совмещении этих процессов вакуумирования. In general, the casting process can be carried out in three versions: only by passing metal through a vacuum chamber, only by circulating metal through nozzles and, finally, by combining these evacuation processes.

Патрубки 3 и 12 выполнены различной длины. Длина дополнительного патрубка 12 выполнена меньше длины другого патрубка 3 на 0,5-2,0 внутреннего диаметра его канала. The nozzles 3 and 12 are made of various lengths. The length of the additional pipe 12 is less than the length of the other pipe 3 by 0.5-2.0 of the inner diameter of its channel.

В таблице приведены примеры работы устройства для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке с различными технологическими параметрами. The table shows examples of the operation of the device for continuous metal evacuation during continuous casting with various technological parameters.

В первом примере вследствие большой разницы в длинах напорного 12 и сливного 3 патрубков и, как следствие, необходимости большого заглубления сливного патрубка 3 под уровень металла, происходит разрушение футеровки днища промежуточного ковша. In the first example, due to the large difference in the lengths of the pressure head 12 and the drain 3 nozzles and, as a consequence, the need for a large deepening of the drain nozzle 3 to the metal level, the lining of the bottom of the intermediate bucket is destroyed.

В пятом примере вследствие малой разницы в длинах напорного 12 и сливного 3 патрубков будет происходить неполное перемешивание металла в промежуточном ковше, что приведет к его переохлаждению и замерзанию в разливочных стаканах. In the fifth example, due to the small difference in the lengths of the pressure head 12 and the drain 3 nozzles, incomplete mixing of the metal in the intermediate ladle will occur, which will lead to its overcooling and freezing in the pouring glasses.

В шестом примере вследствие отсутствия дополнительного патрубка и проведения циркуляционного вакуумирования снижается интенсивность поточного вакуумирования. В результате в металле непрерывнолитых слитков увеличивается количество неметаллических и газовых включений. In the sixth example, due to the lack of an additional nozzle and circulating evacuation, the intensity of flow evacuation decreases. As a result, the amount of non-metallic and gas inclusions in the metal of continuously cast ingots increases.

В примерах 2-4 увеличивается производительность получения непрерывнолитых слитков высокого качества вследствие повышения эффективности процесса вакуумирования в условиях одновременного совмещения двух видов вакуумирования: циркуляционного и дегазации струи и слоя металла в проточной вакуумкамере. Кроме того, вследствие разницы длины патрубков в оптимальных пределах исключается переохлаждение металла и размыв футеровки днища промежуточного ковша. In examples 2-4, the productivity of producing continuously cast high quality ingots is increased due to an increase in the efficiency of the evacuation process under the simultaneous combination of two types of evacuation: circulating and degassing of the jet and the metal layer in the flow chamber. In addition, due to the difference in the length of the nozzles in the optimum range, metal overcooling and erosion of the lining of the bottom of the intermediate bucket are eliminated.

Применение предлагаемого устройства позволяет повысить эффективность процесса вакуумирования металла в зависимости от раскисленности металла и его весового расхода. При этом сокращаются объемы невакуумированного металла и повышается производительность получения непрерывнолитых слитков высокого качества, снижается брак слитков по неметаллическим включениям и наличию в металле вредных газовых включений, увеличивается стойкость промежуточного ковша. The application of the proposed device can improve the efficiency of the metal evacuation process, depending on the deoxidation of the metal and its weight flow rate. At the same time, the volumes of non-evacuated metal are reduced and the productivity of producing continuously cast high-quality ingots is increased, the marriage of ingots by non-metallic inclusions and the presence of harmful gas inclusions in the metal is reduced, the durability of the intermediate ladle is increased.

Применение предлагаемого устройства позволяет повысить выход непрерывнолитых слитков высокого качества на 6-8% Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принято устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, применяемое на Новолипецком комбинате. The use of the proposed device allows to increase the output of continuously cast ingots of high quality by 6-8%. The economic effect is calculated in comparison with the base object, which is a device for continuous metal evacuation during continuous casting used at the Novolipetsk plant.

Claims

DEVICE FOR FLOW VACUUMING OF METAL DURING CONTINUOUS CASTING, containing a vacuum chamber with a nozzle installed in the bottom of the chamber with a recess in the cavity of the intermediate ladle, and a vacuum wire, characterized in that the vacuum chamber is equipped with an additional nozzle with supply pipelines, the nozzles are made of different lengths while the length of the additional pipe is less than the length of the other pipe by 0.5 to 2.0 of its inner diameter.