RU2110356C1 - Device for metal continuous casting - Google Patents
Device for metal continuous casting Download PDFInfo
- Publication number
- RU2110356C1 RU2110356C1 RU96119455/02A RU96119455A RU2110356C1 RU 2110356 C1 RU2110356 C1 RU 2110356C1 RU 96119455/02 A RU96119455/02 A RU 96119455/02A RU 96119455 A RU96119455 A RU 96119455A RU 2110356 C1 RU2110356 C1 RU 2110356C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cathode
- outer diameter
- tundish
- metal
- cathodes
- Prior art date
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 40
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 title claims abstract description 15
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 18
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 9
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000000739 chaotic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000026058 directional locomotion Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 1
- 238000005058 metal casting Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
Abstract
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 к изобретению является устройство для непрерывной разливки металлов, включающее сталеразливочный ковш, герметично соединенный с вакуумной камерой, в днище которой установлен сливной патрубок, входящий в рабочую полость промежуточного ковша под уровень металла в нем. Рабочая полость промежуточного ковша разделена поперечными вертикальными перегородками на три сообщающиеся между собой зоны: среднюю и две крайние. Из крайних зон через разливочные стаканы металл направляется в два кристаллизатора, из которых вытягиваются непрерывнолитые слитки. В процессе непрерывной разливки в вакуумной камере производится струйное вакуумирование разливаемой стали. В каждой крайней зоне промежуточного ковша над уровнем металла установлены плазмотроны постоянного тока с графитовыми катодами. Катоды плазмотронов выполнены цилиндрическими и монолитными со сплошной внешней поверхностью. В днище промежуточного ковша установлены подовые электроды. В процессе непрерывной разливки производится подогрев металла в каждой крайней зоне промежуточного ковша при помощи плазменной дуги, возникающей между уровнем металла и катодом плазмотрона. На мениск металла в промежуточном ковше подается слой шлаковой смеси. The closest in technical essence to the invention is a device for continuous casting of metals, comprising a steel pouring ladle, hermetically connected to a vacuum chamber, in the bottom of which a drain pipe is installed, which enters the working cavity of the intermediate ladle under the metal level in it. The working cavity of the intermediate bucket is divided by transverse vertical partitions into three interconnected zones: the middle and two extreme ones. From the extreme zones through the pouring glasses, the metal is sent to two crystallizers, from which continuously cast ingots are drawn. During continuous casting in a vacuum chamber, jet evacuation of cast steel is performed. In each extreme zone of the tundish above the metal level, direct current plasma torches with graphite cathodes are installed. The plasma torch cathodes are cylindrical and monolithic with a continuous outer surface. In the bottom of the tundish, hearth electrodes are installed. In the process of continuous casting, metal is heated in each extreme zone of the tundish using a plasma arc arising between the metal level and the plasma torch cathode. A layer of slag mixture is fed to the metal meniscus in the tundish.
Недостатком известного устройства является недостаточная стабильность горения дуги. Это объясняется тем, что катодное пятно перемещается по плоскому торцу катода, при этом столб дуги не стабилизируется в определенном стационарном вертикальном положении и может занимать наклонное неконтролируемое положение. Кроме того, в известном устройстве в столбе дуги происходит ионизация окружающего воздуха и выделяющихся газов, на что тратится часть подводимой к катоду мощности. При этом не обеспечивается организованное и направленное перемешивание металла в зоне привязки анодного пятна или дуги на поверхности металла. В этих условиях не обеспечивается равномерность нагрева металла в промежуточном ковше и не оптимизируются условия теплопередачи от дуги к металлу, снижается интенсивность его нагрева. Перемещение катодного пятна по торцу катода приводит к его быстрому износу и выходу из строя. Неорганизованное хаотичное перемешивание металла в промежуточном ковше приводит к захвату металлом неметаллических включений из слоя шлаковой смеси. В результате не обеспечивается необходимый температурный режим разливаемого металла, что приводит к браку непрерывнолитых слитков по внутренним и наружным трещинам, а также по качеству макроструктуры из-за повышенного содержания в слитках неметаллических включений. A disadvantage of the known device is the lack of stability of the arc. This is because the cathode spot moves along the flat end of the cathode, while the column of the arc does not stabilize in a certain stationary vertical position and may occupy an inclined uncontrolled position. In addition, in the known device in the arc column, ionization of the surrounding air and the gases released takes place, which consumes part of the power supplied to the cathode. At the same time, organized and directed mixing of the metal in the zone of attachment of the anode spot or arc on the metal surface is not provided. Under these conditions, the uniformity of heating of the metal in the intermediate ladle is not ensured and the conditions of heat transfer from the arc to the metal are not optimized, the intensity of its heating decreases. The movement of the cathode spot along the end of the cathode leads to its rapid wear and failure. Unorganized random mixing of the metal in the intermediate ladle leads to the capture of non-metallic inclusions from the slag mixture by the metal. As a result, the required temperature conditions of the cast metal are not ensured, which leads to the marriage of continuously cast ingots along internal and external cracks, as well as to the quality of the macrostructure due to the increased content of non-metallic inclusions in the ingots.
Технический эффект при использовании изобретения заключается в увеличении интенсивности нагрева и массообмена в объеме металла, в повышении стойкости катодов и выхода годных непрерывнолитых слитков. The technical effect when using the invention is to increase the intensity of heating and mass transfer in the volume of the metal, to increase the resistance of the cathodes and the yield of continuously cast ingots.
Указанный технический эффект достигается тем, что устройство для непрерывной разливки металлов включает разливочный ковш с удлиненной трубой в его днище, входящей в рабочую полость промежуточного ковша, снабженного удлиненными стаканами в его днище, входящими в кристаллизаторы, поперечные вертикальные перегородки, разделяющие рабочую полость промежуточного ковша на три зоны, сообщающиеся между собой, а также плазмотроны постоянного тока с графитовыми катодами, входящими в рабочую полость промежуточного ковша, и подовые электроды, установленные в днище промежуточного ковша. The specified technical effect is achieved by the fact that the device for continuous casting of metals includes a casting ladle with an elongated pipe in its bottom, included in the working cavity of the intermediate ladle, equipped with elongated glasses in its bottom, included in the molds, transverse vertical partitions separating the working cavity of the intermediate ladle on three zones communicating with each other, as well as direct current plasma torches with graphite cathodes entering the working cavity of the intermediate bucket, and hearth electrodes, anovlennye in the bottom of the tundish.
Катоды выполнены со сквозным осевым отверстием, а на внешней поверхности катода и на поверхности осевого отверстия в нем выполнены винтовые проточки. Число заходов винтовых проточек составляет 2-5. Величина шага винтовых проточек составляет 0,4-0,6 внешнего диаметра катода. Диаметр внутреннего отверстия в катоде составляет 0,08-0,12 его внешнего диаметра. Глубина и ширина проточек, расположенных на внешней поверхности катода, составляет соответственно 0,1-0,3 и 0,04-0,08 внешнего диаметра катода. Глубина и ширина проточек, расположенных на внутренней поверхности осевого отверстия в катоде, составляет 0,3-0,5 диаметра внутреннего отверстия в катоде. На нижнем торце катода выполнено конусное углубление с углом раскрытия в пределах 30-90 градусов и высотой, равной 0,2-0,4 внешнего диаметра катода. The cathodes are made with a through axial hole, and screw grooves are made on the outer surface of the cathode and on the surface of the axial hole. The number of visits of screw grooves is 2-5. The pitch of the screw grooves is 0.4-0.6 of the outer diameter of the cathode. The diameter of the inner hole in the cathode is 0.08-0.12 of its outer diameter. The depth and width of the grooves located on the outer surface of the cathode is respectively 0.1-0.3 and 0.04-0.08 of the outer diameter of the cathode. The depth and width of the grooves located on the inner surface of the axial hole in the cathode is 0.3-0.5 of the diameter of the inner hole in the cathode. A conical recess is made at the lower end of the cathode with an opening angle in the range of 30-90 degrees and a height equal to 0.2-0.4 of the outer diameter of the cathode.
Увеличение интенсивности нагрева и массообмена в объеме металла в промежуточном ковше будет происходить вследствие стабилизации в вертикальном положении столба дуги и устранения перемещения катодного пятна по торцу катода. Это достигается за счет выполнения винтовых проточек на внешней поверхности катода и на поверхности осевого отверстия в катоде, благодаря которым образуется обмотка или соленоид, которые создают продольное магнитное поле. Это продольное магнитное поле формирует стабильное и вертикальное положение дуги и увеличивает плотность тока в ней. Наличие внутреннего отверстия с проточками в катоде создает дополнительное продольное магнитное поле того же направления, что усиливает напряженность общего электромагнитного поля в зоне горения дуги и ее стабилизацию, а также центровку вращающегося столба дуги. Выполнение конусного углубления на торце катода обеспечивает постоянство условий для образования дуги. Кроме того, возможность подачи газа, например аргона или азота, через осевые отверстия в катоде обеспечивает возможность ионизации только этих газов и устраняет возможность ионизации окружающих катоды воздуха и газов, снижает потери подводимой к катодам электрической мощности. An increase in the intensity of heating and mass transfer in the volume of metal in the intermediate ladle will occur due to stabilization in the vertical position of the arc column and elimination of the movement of the cathode spot along the end of the cathode. This is achieved by making helical grooves on the outer surface of the cathode and on the surface of the axial hole in the cathode, due to which a winding or solenoid is formed, which create a longitudinal magnetic field. This longitudinal magnetic field forms a stable and vertical position of the arc and increases the current density in it. The presence of an internal hole with grooves in the cathode creates an additional longitudinal magnetic field in the same direction, which increases the intensity of the general electromagnetic field in the arc burning zone and its stabilization, as well as the alignment of the rotating arc column. The implementation of the conical recess at the end of the cathode provides a constant conditions for the formation of an arc. In addition, the possibility of supplying a gas, for example argon or nitrogen, through the axial holes in the cathode makes it possible to ionize only these gases and eliminates the possibility of ionization of air and gases surrounding the cathodes, and reduces the loss of electrical power supplied to the cathodes.
Повышение стойкости катодов будет происходить вследствие постоянства положения катодного пятна дуги на торце катода. Повышение выхода годных непрерывнолитых слитков будет происходить вследствие обеспечения необходимого температурного режима разливаемой стали и устраненная захвата металлом неметаллических включений из шлака. The increase in cathode resistance will occur due to the constancy of the position of the cathode spot of the arc at the end of the cathode. The increase in the yield of continuously cast ingots will occur due to the provision of the necessary temperature regime of the cast steel and eliminated metal capture of non-metallic inclusions from the slag.
Диапазон значений числа заходов винтовых проточек на внешней поверхности и на поверхности сквозного осевого отверстия в катоде в пределах 2-5 объясняется электромагнитными закономерностями образования и существования устойчивого ионизированного столба дуги. При меньших значениях не будут обеспечиваться необходимая стабилизация и устойчивость стола дуги в стационарном вертикальном положении. При больших значениях усложняется процесс изготовления винтовых проточек на графитовом катоде без дальнейшего увеличения эффективности нагрева металла в промежуточном ковше. Указанный диапазон устанавливается в прямой зависимости от емкости промежуточного ковша и весового расхода металла из него, а также внешнего диаметра катода. The range of values of the number of visits of screw grooves on the outer surface and on the surface of the through axial hole in the cathode in the range of 2-5 is explained by the electromagnetic laws of the formation and existence of a stable ionized arc column. At lower values, the necessary stabilization and stability of the arc table in a stationary vertical position will not be provided. At high values, the process of manufacturing screw grooves on a graphite cathode is complicated without further increasing the efficiency of heating the metal in the intermediate ladle. The specified range is set in direct proportion to the capacity of the intermediate bucket and the mass flow rate of metal from it, as well as the outer diameter of the cathode.
Диапазон значений величины шага винтовых проточек в пределах 0,4-0,6 внешнего диаметра катода объясняется электромагнитными закономерностями образования и работы столба дуги ионизированного газа, выходящего из катода. При меньших значениях увеличивается сложность изготовления винтовых проточек на внешней поверхности катода и на поверхности внутреннего осевого отверстия в катоде. При больших значениях не обеспечиваются необходимые параметры электромагнитного поля, возникающего в катоде для стабилизации дуги ионизированного газа. Указанный диапазон устанавливается в обратной зависимости от величины внешнего диаметра катода и весового расхода металла из промежуточного ковша. The range of values of the pitch of the screw grooves within 0.4-0.6 of the outer diameter of the cathode is explained by the electromagnetic laws of formation and operation of the column of the arc of ionized gas leaving the cathode. At lower values, the complexity of manufacturing helical grooves on the outer surface of the cathode and on the surface of the inner axial hole in the cathode increases. At large values, the necessary parameters of the electromagnetic field arising in the cathode to stabilize the arc of the ionized gas are not provided. The specified range is set in inverse proportion to the magnitude of the outer diameter of the cathode and the mass flow rate of the metal from the intermediate ladle.
Диапазон значений угла раскрытия конусного углубления, выполненного в торце катода, в пределах 30-90o объясняется электромагнитными закономерностями образования и стабильного существования дуги ионизированного газа, подающегося из осевого отверстия в катоде. При меньших значениях увеличивается время стабилизации дуги ионизированного газа в начальный период непрерывной разливки металла. При больших значениях снижается стабильность дуги сверх допустимых значений. Указанный диапазон устанавливается в прямой зависимости от внешнего диаметра катода.The range of the opening angle of the conical recess, made in the end of the cathode, in the range of 30-90 o is explained by the electromagnetic laws of formation and stable existence of an arc of ionized gas supplied from the axial hole in the cathode. At lower values, the stabilization time of the arc of the ionized gas in the initial period of continuous metal casting increases. At large values, arc stability is reduced in excess of permissible values. The specified range is set in direct proportion to the outer diameter of the cathode.
Диапазон значений величины ширины и глубины винтовых проточек, расположенных на внешней поверхности катода, в пределах соответственно 0,1-0,3 и 0,04-0,08 его внешнего диаметра объясняется электромагнитными закономерностями образования и устойчивого существования электромагнитного поля, образующегося в этих проточках. При больших значениях не будет обеспечиваться необходимая напряженность создаваемого магнитного поля. При меньших значениях усложняется процесс изготовления винтовых проточек без дальнейшего увеличения интенсивности электромагнитного поля. The range of values of the width and depth of screw grooves located on the outer surface of the cathode, in the range of 0.1-0.3 and 0.04-0.08 of its outer diameter, respectively, is explained by the electromagnetic laws of the formation and stable existence of the electromagnetic field formed in these grooves . At large values, the necessary magnetic field strength will not be provided. At lower values, the process of manufacturing screw grooves is complicated without further increasing the intensity of the electromagnetic field.
Диапазон значений величины диаметра осевого отверстия в катоде в пределах 0,08-0,12 от его внешнего диаметра объясняется электромагнитными закономерностями образования магнитного поля в осевом отверстии катода. При меньших значениях расход подаваемого через осевое отверстие газа будет ниже допустимых пределов. При больших значениях не будет обеспечиваться устойчивость положения дуги относительно катода. Указанный диапазон устанавливается в прямой зависимости от внешнего диаметра катода. The range of values of the diameter of the axial hole in the cathode in the range of 0.08-0.12 from its outer diameter is explained by the electromagnetic laws of magnetic field formation in the axial hole of the cathode. At lower values, the flow rate of gas supplied through the axial hole will be below acceptable limits. At high values, the stability of the arc position relative to the cathode will not be ensured. The specified range is set in direct proportion to the outer diameter of the cathode.
Диапазон значений величины ширины и глубины винтовых проточек, расположенных на поверхности осевого отверстия в катоде, в пределах 0,3-0,5 диаметра осевого отверстия в катоде объясняется электромагнитными закономерностями образования и устойчивого центрирования электромагнитного поля, образующегося в этих проточках. При больших значениях не будет обеспечиваться необходимая напряженность создаваемого электромагнитного поля. При меньших значениях усложняется изготовление винтовых проточек без дальнейшего увеличения интенсивности электромагнитного поля. Указанный диапазон устанавливается в прямой зависимости от внутреннего диаметра осевого отверстия в катоде. The range of values of the width and depth of screw grooves located on the surface of the axial hole in the cathode, in the range of 0.3-0.5 of the diameter of the axial hole in the cathode, is explained by the electromagnetic laws of formation and stable centering of the electromagnetic field formed in these grooves. At high values, the necessary intensity of the created electromagnetic field will not be provided. At lower values, the manufacture of screw grooves is complicated without further increasing the intensity of the electromagnetic field. The specified range is set in direct proportion to the internal diameter of the axial hole in the cathode.
Диапазон значений высоты конусного углубления, выполненного на нижнем торце катода, в пределах 0,2-0,4 внешнего диаметра катода объясняется электромагнитными закономерностями образования и устойчивого существования дуги ионизированного газа, выходящего из осевого отверстия катода. При больших значениях будет увеличиваться износ катодов. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимая устойчивость дуги. Указанный диапазон устанавливается в прямой зависимости от внешнего диаметра катода. The range of the height of the conical recess made at the lower end of the cathode, in the range of 0.2-0.4 of the outer diameter of the cathode, is explained by the electromagnetic laws of formation and stable existence of an arc of ionized gas emerging from the axial hole of the cathode. At high values, cathode wear will increase. At lower values, the necessary arc stability will not be provided. The specified range is set in direct proportion to the outer diameter of the cathode.
Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков предлагаемого устройства с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "изобретательский уровень". Analysis of scientific, technical and patent literature shows the lack of coincidence of the distinctive features of the proposed device with the signs of known technical solutions. Based on this, it is concluded that the proposed technical solution meets the criterion of "inventive step".
На фиг. 1 представлена схема устройства для непрерывной разливки металлов, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2. In FIG. 1 shows a diagram of a device for continuous casting of metals, a longitudinal section; in FIG. 2 is a section AA in FIG. one; in FIG. 3 - section BB in FIG. 2.
Устройство для непрерывной разливки металлов состоит из сталеразливочного ковша 1, огнеупорной трубы 2, промежуточного ковша 3, перегородок 4 со щелями 5, различных стаканов 6, кристаллизаторов 7, графитовых катодов 8 с держателями 9, подовых электродов 10, осевого отверстия 11, винтовых проточек 12 и 13, конусного углубления 14, трубопроводов 15, запорно-регулирующей аппаратуры 16, переходника 17. Позициями 18 обозначен слой шлаковой смеси, 19 - жидкий металл, 20 - уровень жидкого металла, 21 - непрерывнолитые слитки, L - шаг внешних и внутренних винтовых проточек, M - глубина внешних винтовых проточек, N - ширина внешних винтовых проточек, C - высота конусного углубления, α- угол раскрытия конусного углубления, D - внешний диаметр катода, d - диаметр отверстия в катоде, m - глубина внутренних винтовых проточек, n -ширина внутренних винтовых проточек, K - расстояние от торца катода до уровня металла в промежуточном ковше. A device for continuous casting of metals consists of a
Устройство для непрерывной разливки металлов работает следующим образом. A device for continuous casting of metals works as follows.
Пример. В процессе непрерывной разливки сталь 19 марки ст.3 из сталеразливочного ковша 1 через огнеупорную трубу 2 подается в промежуточный ковш 3 под уровень металла 20. На поверхности уровня 20 металла подается слой шлаковой смеси 18. Рабочая поверхность промежуточного ковша 3 разделена поперечными вертикальными перегородками 4 со щелями 5 на три зоны: среднюю, в которую подается жидкий металл 19 через трубу 2, и две крайние. Жидкий металл 19 из средней зоны перетекает в крайние через щели 5. Из крайних зон жидкий металла 19 подается через разливочные стаканы 6 в кристаллизаторы 7, из которых вытягиваются непрерывнолитые слитки 21. Example. In the process of continuous casting, steel of
В крайних зонах промежуточного ковша 3 над уровнем металла 20 с зазором K установлены графитовые катоды 8, укрепленные на держателях 9, к которым подведен отрицательный полюс электрического тока. Держатели 9 имеют возможность вертикального возвратно-поступательного перемещения при помощи специальных механизмов (на фигурах не показаны). In the extreme zones of the
В днище промежуточного ковша 3 установлены подовые электроды 10, к которым подведен положительный полюс электрического тока. In the bottom of the
Графитовый катод 8 укреплен в держателе 9 при помощи переходника 17 с резьбой. В теле катода 8 выполнено сквозное осевое отверстие 11. На внешней поверхности катода 8 и на поверхности осевого отверстия 11 в нем выполнены винтовые проточки соответственно 12 и 13. Число заходов винтовых проточек 12 и 13 составляет 2-5, а величина их шага составляет 0,4-0,6 внешнего диаметра D катода 8. В общем случае шаг L внешних и внутренних проточек может не совпадать в указанных пределах. Диаметр d внутреннего отверстия 11 в катоде 8 составляет 0,08-0,12 его внешнего диаметра D. На нижнем торце катода 8 выполнено конусное углубление 14 с углом раскрытия α в пределах 30-90o и высотой C, равной 0,2-0,4 внешнего диаметра D. Глубина M и ширина N проточек 12, расположенных на внешней поверхности катода 8, составляет соответственно 0,1-0,3 и 0,04-0,08 внешнего диаметра D. Глубина m и ширина n проточек 13, расположенных на внутренней поверхности осевого отверстия 11, составляет 0,3-0,5 диаметра d. Осевое отверстие 11 соединено с газопроводом 15, который снабжен запорно-регулирующий аппаратурой 16.The
В процессе непрерывной разливки по трубопроводу 15 подается газ, например аргон, который, проходя через отверстие 11 и выходя из него через конусное углубление 14, ионизируется под воздействием электрического поля. При этом между торцом катода 8 и поверхностью 20 жидкого металла 19 возникает дуга ионизированного газа и устанавливается электрическая связь между катодом 8 и подовым электродом 10. В этих условиях происходит нагрев жидкого металла 19 в крайних зонах промежуточного ковша 3 с одновременным его перемешиванием под действием электромагнитных сил, возникающих между катодом 8 и подовым электродом 10. During continuous casting, a gas, for example argon, is supplied through
Наличие проточек 12 и 13, а также конусного углубления 14 обеспечивает направленное электромагнитное поле и вместе с этим стационарное вертикальное расположение дуги ионизированного газа относительно уровня 20 жидкого металла 19. При этом обеспечиваются организованное направленное движение металла и его перемешивание в крайних зонах промежуточного ковша под действием электромагнитных сил, что устраняет захват и увлечение частичек шлакового слоя 18 в жидкий металл 19. Металл 19 нагревается с интенсивностью в пределах 10-40oC/мин до необходимой по технологии температуры в пределах 1515-1525oC.The presence of
В таблице приведены примеры работы устройства с различными конструктивными параметрами. The table shows examples of the operation of the device with various design parameters.
В первом примере вследствие малых значений диаметра осевого отверстия в катоде, числа заходов винтовых проточек и их параметров, а также других параметров не обеспечиваются необходимые расход газа и интенсивность его ионизации, а также уменьшается стойкость графитового электрода. In the first example, due to the small values of the diameter of the axial hole in the cathode, the number of visits of the screw grooves and their parameters, as well as other parameters, the necessary gas flow rate and its ionization intensity are not provided, and the stability of the graphite electrode is also reduced.
В пятом примере вследствие больших значений диаметра осевого отверстия в катоде, угла раскрытия конусного углубления, числа заходов винтовых проточек и других параметров не обеспечиваются стабильность положения дуги ионизированного газа, а также условия организованного и направленного движения металла под действием электромагнитных полей в крайних зонах промежуточного ковша. In the fifth example, due to the large values of the diameter of the axial hole in the cathode, the opening angle of the conical recess, the number of visits of the screw grooves and other parameters, the stability of the position of the arc of ionized gas, as well as the conditions of organized and directed movement of the metal under the influence of electromagnetic fields in the extreme zones of the intermediate ladle, are not ensured.
В шестом примере, прототипе, вследствие отсутствия осевого отверстия в катоде, винтовых проточек на поверхности и в осевом его отверстии, а также конусного углубления на торце катода не обеспечивается стабильность вертикального положения дуги ионизированного газа, происходит хаостическое и неорганизованное перемешивание металла в крайних зонах промежуточного ковша, что сопровождается захватом жидким металлом неметаллических включений из слоя шлаковой смеси. При этом не обеспечивается необходимая интенсивность нагрева металла до заданных значений. В этих условиях в процессе непрерывной разливки в слитках возникают внутренние и наружные трещины, а также увеличивается количество неметаллических включений сверх допустимых значений, что приводит к снижению выхода годных непрерывнолитых слитков. При этом снижается стойкость катодов. In the sixth example, the prototype, due to the absence of an axial hole in the cathode, screw grooves on the surface and in its axial hole, as well as a conical recess at the end of the cathode, the vertical position of the ionized gas arc is not ensured; chaotic and disorganized mixing of metal occurs in the extreme zones of the intermediate ladle , which is accompanied by the capture by liquid metal of non-metallic inclusions from the layer of slag mixture. It does not provide the necessary intensity of heating the metal to the specified values. Under these conditions, in the process of continuous casting, internal and external cracks occur in the ingots, and the number of non-metallic inclusions increases above the permissible values, which leads to a decrease in the yield of continuously cast ingots. This reduces the resistance of the cathodes.
В оптимальных примерах 2-4 вследствие необходимых параметров диаметра осевого отверстия в катоде, числа заходов и размеров винтовых проточек, а также конусного углубления на торце катода обеспечивается необходимая стабильность формирования и существования дуги ионизированного газа, что обеспечивает организованное и направленное движение металла при его перемешивании под действием электромагнитных сил в крайних зонах промежуточного ковша со значительным снижением интенсивности попадания неметаллических включений из слоя шлаковой смеси в непрерывнолитые слитки. При этом обеспечивается необходимое регулирование интенсивности нагрева металла в крайних зонах промежуточного ковша в пределах, обеспечивающих снижение термических напряжений в слитках ниже допустимых значений и отсутствие в них внутренних и наружных трещин. In the optimal examples 2-4, due to the necessary parameters of the diameter of the axial hole in the cathode, the number of entries and the size of the screw grooves, as well as the conical recess at the end of the cathode, the necessary stability of the formation and existence of the arc of the ionized gas is ensured, which ensures organized and directed movement of the metal when it is mixed under the action of electromagnetic forces in the extreme zones of the intermediate ladle with a significant decrease in the intensity of the ingress of non-metallic inclusions from the slag layer impurity in the continuous casting ingot. This ensures the necessary control of the intensity of heating of the metal in the extreme zones of the intermediate ladle within the limits that ensure the reduction of thermal stresses in the ingots below the permissible values and the absence of internal and external cracks in them.
Применение изобретения позволяет повысить выход годных непрерывнолитых слитков на 8-12% и увеличить стойкость графитовых катодов на 20-30%. The use of the invention allows to increase the yield of continuously cast ingots by 8-12% and increase the durability of graphite cathodes by 20-30%.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96119455/02A RU2110356C1 (en) | 1996-09-26 | 1996-09-26 | Device for metal continuous casting |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96119455/02A RU2110356C1 (en) | 1996-09-26 | 1996-09-26 | Device for metal continuous casting |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2110356C1 true RU2110356C1 (en) | 1998-05-10 |
| RU96119455A RU96119455A (en) | 1998-11-10 |
Family
ID=20186039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96119455/02A RU2110356C1 (en) | 1996-09-26 | 1996-09-26 | Device for metal continuous casting |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2110356C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2477197C1 (en) * | 2011-11-23 | 2013-03-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Steel teeming pony ladle with chambers for liquid metal plasma heating |
-
1996
- 1996-09-26 RU RU96119455/02A patent/RU2110356C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Черная металлургия России и СНГ в XXI веке. Сборник трудов международной конференции. - М.: Металлургия, 1994, с.16, рис.5. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2477197C1 (en) * | 2011-11-23 | 2013-03-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Steel teeming pony ladle with chambers for liquid metal plasma heating |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3130292A (en) | Arc torch apparatus for use in metal melting furnaces | |
| US3147329A (en) | Method and apparatus for heating metal melting furnaces | |
| US4055741A (en) | Plasma arc torch | |
| KR200478396Y1 (en) | Protective nozzle cap, protective nozzle cap retainer, and arc plasma torch having said protective nozzle cap and/or said protective nozzle cap retainer | |
| US5416296A (en) | Electrode for plasma arc torch | |
| US4018973A (en) | Furnace construction for plasma arc remelting of metal | |
| US20250327143A1 (en) | A system and method for bottom electrode compound bottom blowing of multi-media of DC electric arc furnace | |
| US20080298425A1 (en) | Method and apparatus for melting metals using both alternating current and direct current | |
| US3849584A (en) | Plasma arc torch | |
| US3980802A (en) | Method of arc control in plasma arc furnace torches | |
| NO121388B (en) | ||
| US4638488A (en) | Fine grains producing apparatus | |
| RU2110356C1 (en) | Device for metal continuous casting | |
| EP0232961B1 (en) | Method and apparatus for heating molten steel utilizing a plasma arc torch | |
| US3680163A (en) | Non-consumable electrode vacuum arc furnaces for steel, zirconium, titanium and other metals and processes for working said metals | |
| US4122292A (en) | Electric arc heating vacuum apparatus | |
| US4152532A (en) | Means and method of heating | |
| US4290590A (en) | Apparatus for sparging molten metal by gas injection | |
| US4718477A (en) | Apparatus and method for processing reactive metals | |
| KR950012485B1 (en) | Torch for Plasma Arc Melting | |
| CN1057416A (en) | Heating means and device | |
| EP4277442A2 (en) | Direct-current plasma torch apparatus | |
| AU656575B2 (en) | Heating method and apparatus | |
| RU2184160C1 (en) | Electric arc melting furnace, electrode unit and electric arc melting process | |
| US4004076A (en) | Nonconsumable electrode for melting metals and alloys |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040927 |