RU2348484C2

RU2348484C2 - Method of metal heating in casting and interim ladles of continuous caster

Info

Publication number: RU2348484C2
Application number: RU2007109669/02A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Иванович Косырев (RU); Анатолий Иванович Косырев; Матвей Владимирович Шишимиров (RU); Матвей Владимирович Шишимиров; Алексей Михайлович Якушев (RU); Алексей Михайлович Якушев
Priority date: 2007-03-16
Filing date: 2007-03-16
Publication date: 2009-03-10
Also published as: RU2007109669A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: metal from casting ladle is fed to interim ladle. Both ladles are covered by covers, where one or several lasers installed. Metal heating is implemented by means of laser emission direction to the surface of liquid metal and by means of lasers movement in horizontal plane.

EFFECT: improvement and cost saving of casted metal.

Description

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при разливке стали на машинах непрерывного литья заготовок.The invention relates to the field of ferrous metallurgy and can be used in casting steel on continuous casting machines.

Известен способ плавки и литья металла, в котором используют двухступенчатое рафинирование расплавленного металла в последовательно расположенных камерах. В первой камере электрической дугой расплавляют расходуемый электрод и жидкий металл перетекает в нижнюю камеру для рафинирования, где его подогревают тепловой энергией независимых источников нагрева (патент №2209842 7 С22В 9/20, 9/22, В22D 23/00 от 20.12.1999).A known method of melting and casting metal, which uses a two-stage refining of molten metal in successive chambers. In the first chamber, the consumable electrode is melted by an electric arc and the liquid metal flows into the lower chamber for refining, where it is heated by the thermal energy of independent heat sources (patent No. 2209842 7 С22В 9/20, 9/22, В22D 23/00 from 12/20/1999).

Недостатком известного способа нагрева металла в промежуточной емкости при непрерывной разливке является локальный нагрев металла, приводящий к его местному перегреву и повышенному угару, что приводит к увеличению затрат на производство.A disadvantage of the known method of heating metal in an intermediate tank during continuous casting is local heating of the metal, leading to its local overheating and increased waste, which leads to an increase in production costs.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому способу является способ нагрева металла в промежуточном ковше МНЛЗ с помощью индукционного канального индуктора (Кудрин В.А. Металлургия стали. - М.: Металлургия, 1989. - с.440).The closest in technical essence to the proposed method is a method of heating metal in an intermediate ladle of a continuous casting machine using an induction channel inductor (Kudrin V.A. Metallurgy of steel. - M .: Metallurgy, 1989. - p.440).

Способ заключается в подаче металла из сталеразливочного ковша в промежуточный ковш, где его нагревают через устанавливаемую в одной из стенок промежуточного ковша одновитковую канальную обмотку. Внутри канальной обмотки находится сердечник трансформатора с расположенной на нем первичной обмоткой. При подаче напряжения на первичную обмотку в одновитковой канальной (вторичной) обмотке возникает магнитное поле, подогревающее металл.The method consists in feeding metal from a steel pouring ladle to an intermediate ladle, where it is heated through a single-turn channel winding installed in one of the walls of the intermediate ladle. Inside the channel winding there is a transformer core with a primary winding located on it. When voltage is applied to the primary winding in a single-turn channel (secondary) winding, a magnetic field arises that heats the metal.

К недостаткам указанного способа следует отнести нагрев ограниченного объема металла только в зоне действия магнитного поля, а также усложнение конструкции и обслуживания промежуточного ковша, увеличение затрат на производство стали. Кроме того, в процессе непрерывной разливки стали на МНЛЗ происходит непрерывное остывание разливаемого металла в сталеразливочном и промежуточном ковшах, что может привести к закупориванию разливочных стаканов, проходных отверстий в шиберных затворах и, как следствие, к застыванию оставшегося неразлитым металла в обоих ковшах. Чтобы избежать такой аварийной ситуации, металл в сталеплавильной печи или на установке ковш-печь перегревают на 50-100°С над температурой солидуса, а это, в свою очередь, приводит значительному ухудшению качества металла за счет большего поглощения металлом азота, водорода, кислорода из атмосферы печи, так как растворимость этих газов увеличивается с увеличением температуры металла.The disadvantages of this method include heating a limited volume of metal only in the magnetic field, as well as the complexity of the design and maintenance of the intermediate ladle, increased costs for the production of steel. In addition, in the process of continuous casting of steel at the continuous casting machine, the cast metal is continuously cooled in the steel casting and intermediate ladles, which can lead to clogging of casting glasses, passage openings in slide gates and, as a result, to solidification of the remaining unbroken metal in both ladles. To avoid such an emergency, the metal in the steelmaking furnace or ladle furnace is overheated at 50-100 ° C above the solidus temperature, and this, in turn, leads to a significant deterioration in the quality of the metal due to the greater absorption of nitrogen, hydrogen, oxygen from the metal atmosphere of the furnace, since the solubility of these gases increases with increasing temperature of the metal.

В сталеразливочном ковше нагрев металла в процессе непрерывной разливки не производят.In a steel pouring ladle, metal is not heated during continuous casting.

Задачей изобретения является улучшение качества металла и снижение его себестоимости за счет нагрева всего объема металла и устранения необходимости применения дорогого оборудования для индукционного нагрева.The objective of the invention is to improve the quality of the metal and reduce its cost by heating the entire volume of the metal and eliminate the need for expensive equipment for induction heating.

Поставленный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе нагрева металла в сталеразливочном и промежуточном ковшах машины непрерывного литья заготовок нагрев металла в каждом ковше осуществляют с помощью одного или нескольких лазеров, установленных на крышке каждого из ковшей и непрерывно перемещаемых в горизонтальной плоскости.The technical result achieved is achieved by the fact that in the proposed method for heating metal in a steel casting and intermediate ladles of a continuous casting machine, the metal in each ladle is heated using one or more lasers mounted on the lid of each ladle and continuously moved in a horizontal plane.

Изобретение обладает новизной, что следует из сравнения с прототипом, изобретательским уровнем, так как явно не следует из существующего уровня техники, практически осуществимо в действующих машинах непрерывного литья заготовок.The invention has novelty, which follows from a comparison with the prototype, inventive step, since it clearly does not follow from the existing level of technology, it is practically feasible in the existing continuous casting machines.

Способ нагрева металла осуществляется следующим образом. Металл из сталеразливочного ковша подают в промежуточный ковш. Оба ковша закрывают крышками. На каждой крышке устанавливают один или несколько оптических квантовых генераторов большой плотности энергии - лазеров (Физическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия, 1990, том 2. - с.549), излучение которых направляют на поверхность жидкого металла. Количество устанавливаемых лазеров связано с массой разливаемого металла. Например, для сталеразливочного ковша вместимостью 10 т достаточно установить один лазер мощностью 250 кВт, а для сталеразливочного ковша вместимостью 350 т необходимо установить несколько лазеров общей мощностью 8,75 МВт. Аналогичным образом осуществляют выбор количества лазеров и для промежуточных ковшей исходя из массы находящегося в них металла. Для условий нагрева металла в ковшах МНЛЗ предпочтительнее использовать твердотельные лазеры с активной средой на стеклах, активированных Nd, с оптической накачкой, в которых при мощности накачки несколько десятков киловатт мощность излучения лазера составляет сотни мегаватт, при плотности потока энергии до 10 МВт/см². Причем лазеры оборудованы устройствами для непрерывного кругового или возвратно-поступательного перемещения в горизонтальной плоскости. Эти перемещения необходимы для равномерного нагрева металла в ковшах, а также для того, чтобы не перегревать металл в одной точке. Один или несколько лазеров работают до достижения металлом заданной температуры. Таким образом, предлагаемый способ обеспечит улучшение качества разливаемого металла за счет снижения содержания в нем растворенных газов азота на 75%, водорода на 65%, кислорода на 25% в результате устранения необходимости перегрева металла в сталеплавильной печи или на установке ковш-печь, а также снизит его себестоимость.The method of heating the metal is as follows. The metal from the steel pouring ladle is fed into the tundish. Both buckets are covered with lids. One or several optical quantum generators of high energy density — lasers — are installed on each lid (Physical Encyclopedia. - M.: Soviet Encyclopedia, 1990, Volume 2. - p. 549), the radiation of which is directed to the surface of a liquid metal. The number of lasers installed is related to the mass of the metal being cast. For example, for a steel casting ladle with a capacity of 10 tons it is enough to install one laser with a capacity of 250 kW, and for a steel pouring ladle with a capacity of 350 tons it is necessary to install several lasers with a total capacity of 8.75 MW. Similarly, the number of lasers is also selected for tundish based on the mass of metal in them. For metal heating conditions in CCM ladles, it is preferable to use solid-state lasers with an active medium on Nd-activated glasses with optical pumping, in which, with a pump power of several tens of kilowatts, the laser radiation power is hundreds of megawatts, with an energy flux density of up to 10 MW / cm ² . Moreover, lasers are equipped with devices for continuous circular or reciprocating movement in the horizontal plane. These movements are necessary for uniform heating of the metal in the ladles, as well as in order not to overheat the metal at one point. One or more lasers operate until the metal reaches the set temperature. Thus, the proposed method will improve the quality of the cast metal by reducing the dissolved gas content of nitrogen in it by 75%, hydrogen by 65%, oxygen by 25% as a result of eliminating the need for overheating of the metal in a steel furnace or in a ladle furnace, as well as will reduce its cost.

Claims

A method of heating metal in a steel pouring and tundish ladle of a continuous casting machine, characterized in that the metal in each ladle is heated using one or more lasers mounted on the lid of each of the ladles and continuously moved in a horizontal plane.