RU2037372C1

RU2037372C1 - Method of processing metal during continuous casting

Info

Publication number: RU2037372C1
Application number: RU93038362A
Authority: RU
Inventors: В.И. Уманец; В.И. Лебедев; В.В. Рябов; А.Ф. Копылов; И.В. Сафонов; С.М. Чиграй; В.Н. Хребин; Ю.Ф. Суханов
Original assignee: Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority date: 1993-07-26
Filing date: 1993-07-26
Publication date: 1995-06-19

Abstract

FIELD: processing of metal during continuous casting. SUBSTANCE: method involves supplying molten metal from pouring ladle to evacuator; creating residual pressure in evacuator; processing metal in evacuator; supplying metal intermediate ladle through branch pipe and further to crystallizers, with being supplied from evacuator to intermediate ladle through auxiliary branch pipe; providing circulatory vacuum processing of metal in intermediate ladle by supplying inert gas into one of branch pipes, when metal level in intermediate ladle is higher than lower ends of branch pipes and when evacuator is sealed by molten metal. When predetermined residual pressure is created in evacuator, vacuum processing of metal in evacuator is conducted simultaneously with circulatory vacuum processing of metal intermediate ladle, with metal mass in intermediate ladle being divided into three zones: middle zone and two end zones. Circulatory vacuum processing is effectuated in middle zone. Ratio of volumes of metal on evacuator bottom and in the middle zone of intermediate ladle is set to be within the range of 0.4-0.6. EFFECT: increased capacity and high quality of metal. 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.

Известен способ обработки металла в процессе непрерывной разливки, включающий подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуумкамеру, создание в ней разрежения до необходимого по технологии остаточного давления, подачу металла из вакуумкамеры через патрубки непосредственно в кристаллизаторы под уровень металла. В этих условиях вакуумкамера служит герметически закрытым промежуточным ковшом, соединенным с вакуумнасосами [1]
Недостатком известного способа 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, при известном способе невозможна регулировка расхода металла в кристаллизаторы в зависимости от изменяющихся технологических параметров процесса разливки.A known method of processing metal in a continuous casting process, comprising supplying liquid metal from a casting ladle to a vacuum chamber, creating a vacuum therein to the residual pressure required by the technology, supplying metal from a vacuum chamber through nozzles directly to the molds under the metal level. Under these conditions, the vacuum chamber serves as a hermetically sealed intermediate bucket connected to vacuum pumps [1]
The disadvantage of this method 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, with the known method, 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 является способ обработки металла в процессе непрерывной разливки, включающий подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуумкамеру, создание в ней разрежения до необходимого по технологии остаточного давления, подачу металла в промежуточный ковш через отдельный патрубок и далее в кристаллизаторы. Расход металла из промежуточного ковша регулируют при помощи стопоров. После подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижнего торца патрубка и герметизации вакуумкамеры жидким металлом начинают производить уменьшение остаточного давления в камере [2]
Недостатком известного способа 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 is a method of processing metal in a continuous casting process, including supplying liquid metal from a casting ladle to a vacuum chamber, creating a vacuum in it to the residual pressure required by the technology, supplying metal to the intermediate ladle through a separate nozzle and then to crystallizers. 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]
The disadvantage of this method 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 достигают тем, что подают жидкий металл из разливочного ковша в вакуумкамеру, создают в ней остаточное давление, обрабатывают металл в вакуумкамере, подают металл в промежуточный ковш через патрубок и далее в кристаллизаторы. Металл подают из вакуум-камеры в промежуточный ковш с помощью дополнительного патрубка. После подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижних торцов патрубков и герметизации вакуумкамеры жидким металлом осуществляют циркуляционное вакуумирование находящегося в промежуточном ковше металла посредством подачи инертного газа в один из патрубков. После создания в вакуумкамере заданного остаточного давления одновременно с циркуляционным вакуумированием в промежуточном ковше осуществляют обработку металла в вакуум-камере, при этом объем металла в промежуточном ковше разделяют на три зоны: среднюю и две крайних, причем в средней зоне осуществляют циркуляционное вакуумирование, а соотношение объемов металла, находящихся на днище вакуумкамеры и в средней зоне промежуточного ковша устанавливают в пределах 0,4-0,6. The indicated technical effect is achieved by supplying liquid metal from the casting ladle to the vacuum chamber, creating a residual pressure in it, processing the metal in a vacuum chamber, supplying metal to the intermediate ladle through the nozzle and then to crystallizers. Metal is fed from the vacuum chamber to the intermediate ladle using an additional nozzle. After raising the metal level in the intermediate ladle above the lower ends of the nozzles and sealing the vacuum chamber with liquid metal, the metal in the intermediate ladle is circulated vacuum by supplying an inert gas to one of the nozzles. After creating a predetermined residual pressure in the vacuum chamber at the same time as circulating evacuation in the intermediate ladle, the metal is processed in a vacuum chamber, while the volume of metal in the intermediate ladle is divided into three zones: the middle and two extreme ones, and the vacuum is circulated in the middle zone, and the volume ratio metal located on the bottom of the vacuum chamber and in the middle zone of the intermediate bucket is set in the range of 0.4-0.6.

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 камере. 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 conditions of simultaneous combination of two types of circulating and degassing of a jet and a metal layer in a flow 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.

Кроме того, разделение объема в промежуточном ковше на три зоны обеспечивает интенсификацию циркуляционного вакуумирования металла в средней зоне за счет ограничения ее объема. В этих условиях объем металла в средней зоне подвергается многократному циркуляционному вакуумированию. Кроме того, образование внешних крайних зон обеспечивает условия для всплывания на мениск металла неметаллических включений и, как следствие, повышение чистоты разливаемого металла. In addition, the separation of the volume in the intermediate ladle into three zones ensures the intensification of the circulating evacuation of metal in the middle zone due to the limitation of its volume. Under these conditions, the volume of metal in the middle zone is subjected to multiple circulation evacuation. In addition, the formation of external extreme zones provides conditions for floating non-metallic inclusions on the metal meniscus and, as a result, increasing the purity of the cast metal.

Диапазон соотношения объемов металла, находящихся на днище вакуумкамеры и в средней части промежуточного ковша, в пределах 0,4-0,6 объясняется закономерностями процесса циркуляционного вакуумирования металла в промежуточном ковше и в слое металла на днище вакуумкамеры. При больших значениях увеличивается время, необходимое для проведения циркуляционного вакуумирования. При меньших значениях процесс циркуляционного вакуумирования будет протекать с недостаточной интенсивностью. Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от весового расхода металла в кристаллизаторы. The range of the ratio of the volumes of metal located on the bottom of the vacuum chamber and in the middle part of the intermediate ladle, in the range of 0.4-0.6, is explained by the laws of the process of circulating evacuation of metal in the intermediate ladle and in the metal layer on the bottom of the vacuum chamber. At large values, the time required for circulating evacuation increases. At lower values, the process of circulating evacuation will occur with insufficient intensity. The specified range is set in direct proportion to the weight flow rate of the metal in the molds.

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, патрубков 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 перегородки, 13 средняя зона, 14 внешние крайние зоны. Installation for implementing the method of processing metal in the continuous casting process consists of a casting ladle 1, vacuum chamber 2, nozzles 3, intermediate ladle 4, casting nozzles 5, crystallizers 6, vacuum pipe 7, pipeline 8. Position 9 denotes liquid metal, 10 metal level in the intermediate ladle, 11 continuously cast ingot, 12 partitions, 13 middle zone, 14 outermost zones.

Способ обработки металла в процессе непрерывной разливки осуществляют следующим образом. The metal processing method in the continuous casting process is 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 0,2-0,6 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 один из огнеупорных патрубков 3. Далее металл 9 из промежуточного ковша 4 подают через удлиненные огнеупорные стаканы 5 в два кристаллизатора 6 под уровень металла. Из кристаллизаторов 6 вытягивают непрерывнолитые слитки 11. Расход металла из промежуточного ковша 4 регулируют при помощи стопорных механизмов (на чертеже не показаны). EXAMPLE At the beginning of the continuous casting process, liquid unoxidized steel 9 of steel grade 3 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 0.2-0.6 kPa in depending on the deoxidation of steel. The vacuum is created by means of a vacuum pipe 7 connected to a vacuum pump. Metal 9 is fed from a vacuum chamber 2 to an intermediate ladle 4 with a capacity of 50 tons through one of the refractory pipes 3. Next, metal 9 from the intermediate ladle 4 is fed through elongated refractory glasses 5 into two molds 6 below the metal level. Continuous cast ingots 11 are drawn from the crystallizers 6. The metal consumption from the intermediate ladle 4 is controlled by stopping mechanisms (not shown in the drawing).

В начале наполнения промежуточного ковша 4 металлом 9 выше нижних торцов патрубков 3 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 один из патрубков 3 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 нижнюю часть одного из патрубков 3 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 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 sealing the vacuum chamber 2 with a level 10 of liquid metal, the metal located in the intermediate ladle is circulated by supplying an inert gas, for example argon, through line 8 to one of the nozzles 3 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 lower part of one of the nozzles 3 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 metal mirror 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 vacuum pipe 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. В этих условиях повышается 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 наличие в металле вредных газовых включений. 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. Under these conditions, the efficiency of the metal evacuation process increases, depending on the deoxidation of the metal and its mass flow rate. At the same time, the volumes of non-evacuated metal are reduced and the productivity of producing continuously cast ingots of high quality is increased, the marriage of ingots by non-metallic inclusions and the presence of harmful gas inclusions in the metal are reduced.

Объем металла в промежуточном ковше 4 разделяют на три зоны: среднюю 13 и две крайних 14 при помощи перегородок 12. Металл из зоны 13 переливается в крайние зоны 14 через верхние торцы перегородок 12. В средней зоне 13 осуществляют циркуляционное вакуумирование при помощи перекачивания металла 9 через патрубки 3. При этом соотношение объемов металла, находящихся на днище вакуумкамеры и в средней зоне промежуточного ковша, устанавливают в пределах 0,4-0,6. The volume of metal in the intermediate ladle 4 is divided into three zones: the middle 13 and two extreme 14 with the help of partitions 12. The metal from zone 13 is poured into the extreme zones 14 through the upper ends of the partitions 12. In the middle zone 13 circulating evacuation is carried out by pumping metal 9 through nozzles 3. In this case, the ratio of the volumes of metal located on the bottom of the vacuum chamber and in the middle zone of the intermediate bucket is set in the range 0.4-0.6.

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

В первом примере вследствие малого объема металла на днище вакуумкамеры процесс циркуляционного вакуумирования в этом слое металла протекает с недостаточной интенсивностью. In the first example, due to the small volume of metal on the bottom of the vacuum chamber, the process of circulating evacuation in this metal layer proceeds with insufficient intensity.

В пятом примере вследствие большого объема металла на днище вакуумкамеры увеличивается время на процесс циркуляционного вакуумирования сверх допустимых значений. In the fifth example, due to the large volume of metal on the bottom of the vacuum chamber, the time for the process of circulating evacuation in excess of permissible values increases.

В шестом примере вследствие отсутствия разделения металла в промежуточном ковше на отдельные зоны не будет обеспечиваться интенсификация циркуляционного вакуумирования, что приведет к браку слитков. In the sixth example, due to the lack of separation of the metal in the intermediate ladle into separate zones, intensification of the circulation vacuum will not be ensured, which will lead to the rejection of the ingots.

В примерах 2-4 вследствие разделения объема металла в промежуточном ковше на три зоны и в условиях оптимального соотношения объемов металла в вакуумкамере и в средней зоне промежуточного ковша обеспечиваются условия всплывания неметаллических включений, а также необходимая интенсификация процесса поточного вакуумирования разливаемого металла. In examples 2-4, due to the separation of the metal volume in the intermediate ladle into three zones and under the conditions of the optimal ratio of metal volumes in the vacuum chamber and in the middle zone of the intermediate ladle, the conditions for the emergence of non-metallic inclusions are provided, as well as the necessary intensification of the process of vacuum evacuation of the cast metal.

Применение предлагаемого способа позволяет повысить выход непрерывнолитых слитков высокого качества на 2-5% Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принят способ обработки металла при непрерывной разливке, применяемый на Новолипецком металлургическом комбинате. The application of the proposed method allows to increase the yield of continuously cast ingots of high quality by 2-5%. The economic effect is calculated in comparison with the base object, which is the method for processing metal during continuous casting used at the Novolipetsk Metallurgical Plant.

Claims

METHOD OF METAL PROCESSING IN THE CONTINUOUS CASTING PROCESS, including supplying liquid metal from a casting ladle to a vacuum chamber, creating residual pressure in it, treating metal in a vacuum chamber and supplying metal from it through a nozzle to an intermediate ladle and further to crystallizers, characterized in that the metal is fed from the vacuum chamber to the intermediate ladle using an additional nozzle, after raising the metal level in the intermediate ladle above the lower ends of the nozzles and sealing the vacuum chamber with liquid metal, circulate cumulative evacuation of the metal in the intermediate ladle by supplying an inert gas to one of the nozzles, and metal processing in the vacuum chamber is carried out simultaneously with circulating vacuuming in the intermediate ladle when residual pressure is created in the vacuum chamber, while the intermediate ladle is divided into the middle and two extreme zones, and circulating evacuation is carried out in the middle zone of the intermediate bucket with the ratio of meta volumes in the vacuum chamber and in the middle zone of the intermediate bucket alla 0.4 0.6.