RU2100138C1

RU2100138C1 - Gear treating metal in process of continuous casting

Info

Publication number: RU2100138C1
Application number: RU96106968A
Authority: RU
Inventors: В.И. Уманец; Б.А. Чумарин; И.В. Сафонов; А.Ф. Копылов; В.И. Лебедев
Original assignee: Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority date: 1996-04-08
Filing date: 1996-04-08
Publication date: 1997-12-27

Abstract

FIELD: metallurgy, production line vacuum treatment of metal cast continuously. SUBSTANCE: flows of metal running out from medium zone of intermediate ladle through slits in partitions on its way to casting nozzles are changed for improvement of quality of continuously cast ingots. In this overflow of metal through additional solid partitions takes place which leads to required mixing of metal, to averaging of its temperature and chemical composition. Guiding of flows of metal upwards with its overflow through additional partitions results in intensified floating up and removal of nonmetal inclusions and gases contained in cast metal. EFFECT: improved quality of ingots cast continuously. 1 dwg, 2 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 устройство для обработки металла в процессе непрерывной разливки, включающее вакуумную камеру с двумя патрубками, установленными в днище камеры и заглубленными в полость промежуточного ковша, а также вакуумпровод. В промежуточном ковше с внешней стороны патрубков симметрично установлены поперечные перегородки, расстояние между которыми составляет 1,6 2,5 расстояния между осями патрубков. Перегородки выполнены на всю высоту полости промежуточного ковша и имеют в нижней части щели для протока металла в крайние зоны промежуточного ковша. The closest in technical essence is a device for processing metal in a continuous casting process, including a vacuum chamber with two nozzles installed in the bottom of the chamber and buried in the cavity of the intermediate ladle, as well as a vacuum pipe. In the intermediate bucket, transverse partitions are symmetrically installed on the outside of the nozzles, the distance between which is 1.6 2.5 distances between the axes of the nozzles. The partitions are made to the entire height of the cavity of the intermediate bucket and have in the lower part of the slit for metal flow into the extreme zones of the intermediate bucket.

Недостатком известного устройства для обработки металла является неудовлетворительное качество непрерывнолитых слитков. Это объясняется распределением и направлением металла в крайних зонах промежуточного ковша, не соответствующих необходимым теплофизическим и гидравлическим закономерностями. Вследствие этого не происходит усреднение температуры и химсостава металла в крайних зонах и не обеспечивает необходимая интенсивность всплывания неметаллических включений. В известном устройстве потоки металла после перетекания из средней зоны через щели под перегородками направляются непосредственно к разливочным стаканам и далее в кристаллизаторы. В этих условиях увеличивается брак непрерывнолитых слитков по количеству неметаллических включений и качеству мактроструктуры, а также вследствие нарушения однородности химсостава по сечению и длине слитков. A disadvantage of the known metal processing apparatus is the unsatisfactory quality of continuously cast ingots. This is explained by the distribution and direction of the metal in the extreme zones of the intermediate ladle, which do not correspond to the necessary thermophysical and hydraulic laws. As a result of this, the temperature and chemical composition of the metal are not averaged in the extreme zones and does not provide the necessary intensity of non-metallic inclusions. In the known device, metal flows after flowing from the middle zone through slots under the partitions are sent directly to the pouring glasses and then to the molds. Under these conditions, the marriage of continuously cast ingots increases in the number of non-metallic inclusions and the quality of the macrostructure, as well as due to a violation of the uniformity of the chemical composition over the cross section and length of the ingots.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в улучшении качества непрерывнолитых слитков. The technical effect when using the invention is to improve the quality of continuously cast ingots.

Технический эффект достигается тем, что устройство для обработки металла в процессе непрерывной разливки включает вакуумную камеру с одним или двумя патрубками, установленными в днище камеры и заглубленными в полость промежуточного ковша, снабженного двумя перегородками на всю высоту емкости промежуточного ковша, симметрично расположенными относительно патрубка или патрубков, делящими полость промежуточного ковша на среднюю и две крайние зоны и снабженными щелями в их нижней части на уровне днища промежуточного ковша, а также разливочные стаканы, установленные в днище промежуточного ковша в его крайних зонах. The technical effect is achieved by the fact that the device for processing metal in the process of continuous casting includes a vacuum chamber with one or two nozzles installed in the bottom of the chamber and buried in the cavity of the intermediate ladle, equipped with two partitions to the entire height of the capacity of the intermediate ladle, symmetrically located relative to the nozzle or nozzles dividing the cavity of the intermediate bucket into the middle and two extreme zones and provided with slots in their lower part at the level of the bottom of the intermediate bucket, as well as spill full-time glasses installed in the bottom of the intermediate bucket in its extreme zones.

Между перегородками со щелями и разливочными стаканами в крайних зонах установлены дополнительные сплошные перегородки, высота которых составляет 0,3 0,5 высоты емкости промежуточного ковша, а расстояние между перегородками со щелью и дополнительной перегородкой составляет 0,15 0,25 расстояния от оси разливочного стакана до перегородки со щелью, при этом расстояние между перегородками со щелями составляет 0,2 0,6 расстояния между осями разливочных стаканов. Between the partitions with slots and pouring glasses in the extreme zones, additional solid partitions are installed, the height of which is 0.3 0.5 of the height of the capacity of the intermediate ladle, and the distance between the partitions with a slot and an additional partition is 0.15 0.25 of the distance from the axis of the casting glass to the partition with a slit, while the distance between the partitions with slots is 0.2 0.6 the distance between the axes of the casting glasses.

Улучшение качества непрерывнолитых слитков будет происходить вследствие изменения потоков металла при его истечении из средней зоны промежуточного ковша через щели перегородок на пути к разливочным стаканам. При этом происходит перелив металла через дополнительные сплошные перегородки, что приводит к необходимому перемешиванию металла, усреднению его по температуре и химсоставу. Направление потоков металла вверх при его переливе через дополнительные перегородки приводит к интенсификации всплывания и удалению неметаллических включений и газов, содержащихся в разливаемом металле. Improving the quality of continuously cast ingots will occur due to changes in metal flows when it flows from the middle zone of the intermediate ladle through the cracks of the partitions on the way to the pouring glasses. In this case, the metal overflows through additional solid partitions, which leads to the necessary mixing of the metal, averaging it over temperature and chemical composition. The direction of the metal flows upward when overflowing through additional partitions leads to intensification of the ascent and removal of non-metallic inclusions and gases contained in the cast metal.

Диапазон значений высоты дополнительных перегородок в пределах 0,3 0,5 высоты емкости промежуточного ковша объясняется гидравлическими закономерностями течения жидкого металла и распределения его потоков в крайних зонах. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимое усреднение металла по химсоставу и температуре, интенсивность удаления из металла газов и неметаллических включений будет недостаточной. При больших значениях потоки металла будут захватывать частицы неметаллических включений с мениска металла в промежуточном ковше. Указанный диапазон устанавливается в обратной зависимости от высоты емкости промежуточного ковша. The range of heights of the additional partitions within 0.3 to 0.5 of the height of the capacity of the intermediate bucket is explained by the hydraulic laws of the flow of liquid metal and the distribution of its flows in the extreme zones. At lower values, the necessary averaging of the metal by chemical composition and temperature will not be provided, the intensity of removal of gases and non-metallic inclusions from the metal will be insufficient. At high values, the metal flows will capture particles of non-metallic inclusions from the meniscus of the metal in the tundish. The specified range is set in inverse proportion to the height of the capacity of the intermediate bucket.

Диапазон значений расстояний между перегородкой со щелью и дополнительной перегородкой в пределах 0,15 0,25 расстояния от оси разливочного стакана до перегородки со щелью объясняется гидравлическими закономерностями истечения металла через щели перегородок. При меньших значениях будет происходить бурение вытекающего металла из средней зоны промежуточного ковша, что приводит к перемешиванию неметаллических включений и газов. Сказанное затрудняет их всплывание к мениску металла в промежуточном ковше. При больших значениях будет затруднена необходимая организация направленных потоков металла при его истечении в разливочные стаканы, что вызывает попадание неметаллических включений и газов в разливочные стаканы. The range of distances between the partition with the slot and the additional partition within 0.15 0.25 of the distance from the axis of the casting nozzle to the partition with the slot is explained by the hydraulic patterns of metal flow through the cracks of the partitions. At lower values, leakage metal will be drilled from the middle zone of the intermediate bucket, which leads to mixing of non-metallic inclusions and gases. The foregoing makes it difficult for them to float to the meniscus of the metal in the tundish. With large values, it will be difficult to organize the directed flows of metal when it flows into the pouring glasses, which causes non-metallic inclusions and gases to enter the pouring glasses.

Указанный диапазон устанавливается в прямой зависимости от величины расстояния от оси разливочного стакана до оси перегородки со щелью. The specified range is set in direct proportion to the distance from the axis of the nozzle to the axis of the partition with a slit.

Диапазон значений расстояния между перегородками со щелями в пределах 0,2 0,6 расстояния между осями разливочных стаканов в промежуточном ковше объясняется закономерностями распределения конвективных потоков металла в средней зоне промежуточного ковша при подаче металла в него через один или два патрубка. При меньших значениях будет происходить интенсивное бурление металла в средней зоне, что вызовет захват частичек неметаллических включений с мениска металла в промежуточном ковше. При больших значениях уменьшится зона, находящаяся между дополнительными перегородками и перегородками со щелями, сверх допустимых значений. The range of distances between partitions with slots within 0.2 0.6 of the distance between the axes of the casting nozzles in the intermediate ladle is explained by the patterns of distribution of convective metal flows in the middle zone of the intermediate ladle when metal is fed into it through one or two nozzles. At lower values, intense metal drilling will occur in the middle zone, which will cause the capture of particles of non-metallic inclusions from the meniscus of the metal in the tundish. With large values, the area between the additional partitions and partitions with slots will decrease above the permissible values.

Указанный диапазон устанавливается в прямой зависимости от величины расстояния от оси металла из вакуумкамеры или промежуточного ковша, а также числа сливных патрубком. The specified range is set in direct proportion to the distance from the axis of the metal from the vacuum chamber or the intermediate bucket, as well as the number of drain pipe.

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 технического 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 claimed technical solution meets the criterion of "inventive step".

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения со ссылками на чертеж, на котором показана схема устройства для обработки металла в процессе непрерывной разливки. The following is an embodiment of the invention that does not exclude other options within the scope of the claims with reference to the drawing, which shows a diagram of a device for processing metal in a continuous casting process.

Устройство для обработки металла в процессе непрерывной разливки состоит из разливочного ковша 1, вакуумной камеры 2, вакуумпровода 3, сливного патрубка 4, промежуточного ковша 5, перегородок 6 и 7, щелей 8, разливочных стаканов 9, кристаллизаторов 10. Позицией 11 обозначен непрерывнолитой слиток, 12 жидкий металл, H высота емкости промежуточного ковша и высота перегородок со щелями, h высота дополнительных перегородок, L расстояние между осями разливочных стаканов, m расстояние между осью разливочного стакана и перегородкой со щелью, n расстояние между перегородкой со щелью и дополнительной перегородкой, l расстояние между перегородками со щелями. A device for processing metal during continuous casting consists of a casting ladle 1, a vacuum chamber 2, a vacuum pipe 3, a drain pipe 4, an intermediate ladle 5, partitions 6 and 7, slots 8, casting glasses 9, molds 10. The position 11 indicates a continuously cast ingot, 12 molten metal, H the height of the capacity of the intermediate ladle and the height of the partitions with slots, h the height of the additional partitions, L the distance between the axes of the pouring nozzles, m the distance between the axis of the pouring nozzle and the partition with the slot, n distance m Between a partition with a slit and an additional partition, l is the distance between partitions with slots.

Устройство для обработки металла в процессе непрерывной разливки работает следующим образом. A device for processing metal during continuous casting works as follows.

Пример. В начале процесса непрерывной разливки жидкая нераскисленная сталь 12 марки ст. 3 из разливочного ковша 1 емкостью 350 т подается во внутреннюю полость вакуумной камеры 2 и в ней создается разряжение до необходимого по технологии остаточного давления в пределах 0,3 1,5 кПа в зависимости от раскисленности стали. Разрежение создается посредством вакуумпровода 3, соединенного с вакуумнососом. Металл 12 подается из вакуум-камеры 2 промежуточный ковш 5 по одному или двум сливным патрубкам 4. Далее металл 12 из промежуточного ковша 5 подается через удлиненные огнеупорные разливочные стаканы 9 в кристаллизаторы 10 под уровень металла. Из кристаллизаторов 10 вытягиваются непрерывнолитые слитки 11. Расход металла из ковшей 1 и 5 регулируется при помощи стопоров или шиберных затворов (на чертеже не показаны). Расстояние между осями разливочных стаканов 9 составляет L. Example. At the beginning of the process of continuous casting, liquid non-decomposed steel 12 grade Art. 3 from a casting ladle 1 with a capacity of 350 t is fed into the internal cavity of the vacuum chamber 2 and a vacuum is created in it to the residual pressure required by the technology within 0.3 1.5 kPa depending on the deoxidation of the steel. The vacuum is created by means of a vacuum pipe 3 connected to a vacuum pump. Metal 12 is supplied from the vacuum chamber 2 by the intermediate ladle 5 through one or two drain pipes 4. Next, metal 12 from the intermediate ladle 5 is fed through elongated refractory casting nozzles 9 to the molds 10 below the metal level. Continuous cast ingots 11 are drawn from the crystallizers 10. The metal consumption from the ladles 1 and 5 is regulated by means of stoppers or slide gates (not shown in the drawing). The distance between the axes of the nozzles 9 is L.

В промежуточном ковше 5 установлены поперечные перегородки 6, которые образуют щели 8 на уровне днища промежуточного ковша. Перегородки 6 делят емкость промежуточного ковша на три зоны: одну среднюю и две крайние, расположенные симметрично относительно патрубка или патрубков 4. Расстояние l между поперечными перегородками 6 со щелями 8 составляет 0,2 0,6 расстояния L между осями разливочных стаканов 9. In the intermediate bucket 5, transverse partitions 6 are installed, which form slots 8 at the level of the bottom of the intermediate bucket. Partitions 6 divide the capacity of the intermediate ladle into three zones: one middle and two extreme, located symmetrically relative to the nozzle or nozzles 4. The distance l between the transverse partitions 6 with slots 8 is 0.2 0.6 the distance L between the axes of the casting nozzles 9.

Между перегородками 6 со щелями 8 и разливочными стаканами 9, установленными в крайних зонах, размещены дополнительные сплошные перегородки 7, высота h которых составляет 0,3 0,5 высоты H емкости промежуточного ковша 5. Расстояние n между перегородкой 6 и дополнительной перегородкой 7 составляет 0,15 0,25 расстояния m от оси разливочного стакана 9 до перегородки 6. Толщина огнеупорных перегородок 6 и 7 составляет 80 120 мм. Высота щелей 8 составляет 50 100 мм. Промежуточный ковш 5 установлен на подъемном столе с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения. Between partitions 6 with slots 8 and pouring glasses 9 installed in the extreme zones, additional solid partitions 7 are placed, the height h of which is 0.3 0.5 height H of the capacity of the intermediate bucket 5. The distance n between the partition 6 and the additional partition 7 is 0 , 15 0.25, the distance m from the axis of the nozzle 9 to the partition 6. The thickness of the refractory walls 6 and 7 is 80 120 mm. The height of the slots 8 is 50 to 100 mm. The bucket 5 is mounted on a lifting table with the possibility of vertical reciprocating movement.

В процессе непрерывной разливки в вакуумной камере 2 производится струйное вакуумирование разливаемой стали, сопровождающееся ее углеродным раскислением. В случае наличия двух патрубков 4 в один из них подается инертный газ аргон с расходом 400 600 л/мин. В этих условиях, когда из вакуум-камеры 2 откачивается воздух, под действием атмосферного давления металл 12 поднимается в вакуум-камеру 2 по указанному патрубку на барометрическую высоту, равную ≈ 1,5 м и покрывает днище вакуум-камеры. Газ, увеличиваясь в объеме, поднимается по этому патрубку и приводит в движение находящийся в патрубке металл. Дегазированый металл 12 по другому сливному патрубку сливается обратно в промежуточный ковш. Одновременно по этому же патрубку стекает дегизированный в струе вакуум-камеры металл. Перегородки 6 в этом случае ограничивают зону и объем металла 120, участвующего в процессе циркуляционного вакуумирования. In the process of continuous casting in a vacuum chamber 2, jet evacuation of cast steel is carried out, accompanied by its carbon deoxidation. If there are two nozzles 4, inert gas argon is supplied to one of them with a flow rate of 400,600 l / min. Under these conditions, when air is pumped out of the vacuum chamber 2, the metal 12 rises into the vacuum chamber 2 through a specified nozzle to a barometric height of ≈ 1.5 m under atmospheric pressure and covers the bottom of the vacuum chamber. Gas, increasing in volume, rises along this nozzle and drives the metal in the nozzle. Degassed metal 12 through another drain pipe is drained back into the intermediate ladle. At the same time, metal degassed in the vacuum chamber stream flows down the same pipe. Partitions 6 in this case limit the zone and volume of the metal 120 involved in the process of circulating evacuation.

При перетекании через дополнительные перегородки 7 потоки металла направляются вверх, что способствует усреднению металла по температуре и химсоставу, а также при этом увеличивается интенсивность всплывания неметаллических включений и газов, находящихся в металле. When flowing through additional partitions 7, metal flows are directed upward, which contributes to the averaging of the metal over temperature and chemical composition, and also increases the intensity of the floating of non-metallic inclusions and gases in the metal.

В табл. 1 и 2 приведены примеры работы устройства обработки металла в процессе непрерывной разливки с различными технологическими параметрами. In the table. Figures 1 and 2 show examples of the operation of a metal processing device in the process of continuous casting with various technological parameters.

В первом примере вследствие большой высоты дополнительных перегородок и малого расстояния их до перегородок со щелью потоки металла устремляются вверх с большой кинетической энергией, что сопровождается бурлением металла и захватом неметаллических включений с мениска металла в промежуточном ковше. In the first example, due to the large height of the additional partitions and their small distance to the partitions with a slit, the metal flows rush up with high kinetic energy, which is accompanied by metal drilling and the capture of non-metallic inclusions from the meniscus of the metal in the tundish.

В пятом примере вследствие малой высоты дополнительных перегородок и большого их расстояния до перегородок со щелью не обеспечивается необходимое усреднение металла по химсоставу и температуре, а также не происходит удаление неметаллических включений с необходимой интенсивностью. In the fifth example, due to the small height of the additional partitions and their large distance to the partitions with a slit, the necessary averaging of the metal by chemical composition and temperature is not provided, and non-metallic inclusions with the necessary intensity are not removed.

В шестом примере, прототипе, вследствие отсутствия дополнительных сплошных перегородок не обеспечивается необходимое направление потоков металла в крайних зонах промежуточного ковша, способствующее его усреднение по химсоставу и температуре, а также не обеспечивается интенсивное удаление из металла неметаллических включений. In the sixth example, the prototype, due to the lack of additional solid partitions, the necessary direction of metal flows in the extreme zones of the intermediate ladle is not provided, which contributes to its averaging over the chemical composition and temperature, and intensive removal of non-metallic inclusions from the metal is not provided.

В оптимальных примерах 2 4 вследствие наличия дополнительных сплошных перегородок с необходимыми параметрами организуются потоки металла в крайних зонах, способствующие перемешиванию металла с интенсивностью, достаточной для усреднения металла по температуре и химсоставу и интенсивного всплывания неметаллических включений и газов, находящихся в металле, как в случае наличия одного сливного патрубка в днище вакуум-камеры, так и двух. In the optimal examples 2 to 4, due to the presence of additional solid partitions with the necessary parameters, metal flows are organized in the extreme zones, which facilitate mixing of the metal with an intensity sufficient to average the metal over temperature and chemical composition and intensive floating of non-metallic inclusions and gases in the metal, as in the case of one drain pipe in the bottom of the vacuum chamber, and two.

Применение устройства позволяет увеличить выход годных непрерывнолитых слитков на 5 8% The use of the device allows to increase the yield of continuously cast ingots by 5 8%

Claims

A device for processing metal during continuous casting, including a vacuum chamber with one or two nozzles installed in the bottom of the vacuum chamber and buried in the cavity of the intermediate ladle, equipped with partitions to the entire height of the capacity of the intermediate ladle, symmetrically located relative to the nozzle or nozzles dividing the intermediate cavity bucket on the middle and two extreme zones and provided with slots in their lower part at the level of the bottom of the intermediate bucket, as well as pouring glasses installed in the bottom intermediate ladle in its extreme zones, characterized in that between the partitions with slots and pouring glasses in the extreme zones additional solid partitions are installed, the height of which is 0.3 0.5 the height of the capacity of the intermediate ladle, and the distance between the partition with the slot and the additional partition is 0.15 0.25 the distance from the axis of the pouring nozzle to the partition with a slit, while the distance between the partitions and nozzles is 0.2 - 0.6 the distance between the axes of the nozzle.