CZ177894A3

CZ177894A3 - Calibrated teeming nozzle with electrical heating

Info

Publication number: CZ177894A3
Application number: CZ941778A
Authority: CZ
Inventors: Josef Ing Sliz
Original assignee: Josef Ing Sliz
Priority date: 1994-07-25
Filing date: 1994-07-25
Publication date: 1996-05-15

Abstract

Kalibrovaná výlevka mezipánve pro plynulé odlévání kovů, především oceli, sestává z vlastního tělesa kalibrované výlevky (1) se zabudovanými keramickými ohřevovými elementy (2), které jsou napájeny elektrickým proudem přes přívodní vodiče (3).Calibrated tundish sink for continuous metal casting mainly steel, it consists of a body of calibrated sink (1) with integrated ceramic heating elements (2) that are powered by an electrical current supply wires (3).

Description

(57) Kalibrovaná výlevka mezipánve pro plynulé odlévání kovů, především oceli, sestává z vlastního tělesa kalibrované výlevky (1) se zabudovanými keramickými ohřevovými elementy (2), které jsou napájeny elektrickým proudem přes přívodní vodiče (3).(57) The calibrated tundish nozzle for the continuous casting of metals, in particular steel, consists of the calibrated nozzle body itself (1) with built-in ceramic heating elements (2), which are supplied with electric current through the supply conductors (3).

[ i t~q iy~[i t ~ q iy ~

Kalibrovaná výlevka s elektroohřevemCalibrated spout with electric heating

JJ

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká kalibrované výlevky mezipánví zařízení pro plynulé odlévání kovu, kterou protéká kov z mezipánve do krystalizátorů.The invention relates to a calibrated tundish nozzle of a continuous metal casting device through which the metal flows from the tundish to the crystallizers.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Stávající kalibrované výlevky mezipánví používané pro plynulé odlévání kovů, především oceli, jsou vyrobeny z keramických materiálů na bázi ZrO, Ξ1Ο2, Sic, MgO, AI2O3, grafitu a jiných keramických materiálů. U všech typů kalibrovaných výlevek dochází vlivem sálání a vedení tepla do okolí k poklesu teploty oceli protékající kalibrovanou výlevkou do krystalizátoru. Pokles teploty oceli se projevuje vylučováním nekovových vměstků z oceli a jejich usazováním na vnitřních stěnách kalibrované výlevky, čímž dochází k jejich zanášení, které postupně vede až ke ztrátě průchodnosti oceli kalibrovanou výlevkou.The existing calibrated tundish sinks used for the continuous casting of metals, especially steel, are made of ceramic materials based on ZrO, Ο1Ο2, Sic, MgO, AI2O3, graphite and other ceramic materials. For all types of calibrated nozzles, the temperature of the steel flowing through the calibrated nozzle into the crystallizer drops due to radiation and heat conduction to the surroundings. The decrease in steel temperature is manifested by the elimination of non-metallic inclusions from the steel and by their settling on the inner walls of the calibrated nozzle, which causes their fouling, which gradually leads to loss of steel throughput through the calibrated nozzle.

Pokles teploty protékající oceli kalibrovanou výlevkou může vést i k zamrznutí oceli v kalibrované výlevce při.odlévání oceli s teplotou těsně nad teplotou likvidu oceli. Pro zajištění stability plynulého odlévání oceli musí být ocel tA drop in the temperature of the steel passing through the calibrated nozzle may also cause the steel to freeze in the calibrated nozzle when the steel is poured at a temperature just above the liquidus temperature of the steel. In order to ensure the stability of continuous steel casting, the steel must be t

přehřívána na vyšší teploty než je z fyzikálně chemického hlediska nutné. Ocel musí být vyrobena s nízkým obsahem hliníku nebo s přídavkem vápníku, aby se snížilo usazování nekovových vměstků na vnitřních stěnách kalibrované výlevky.overheated to higher temperatures than is physically chemically necessary. The steel must be manufactured with a low aluminum content or calcium addition to reduce the build-up of non-metallic inclusions on the inner walls of the calibrated nozzle.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje kalibrovaná výlevka s elektroohřevem, jejíž podstata spočívá v tom, že v tělese kalibrované výlevky nebo ha jej-ím povrchu jsou zabudovány keramické ohřevové elementy, které jsou elektricky odizolovány od vlastního tělesa kalibrované výlevky. Oba konce keramických ohřevových elementů jsou napuštěny kovovým hliníkem, mědi nebo jiným kovem, tím zůstávají při průchodu elektrického proudu přes ohřevový element dobře elektricky vodivé a tím chladné. Na oba konce jsou napojeny přívodní vodiče elektrického proudu k ohřevovým elementům. Vlivem průchodu elektrického proudu přes keramické ohřevové elementy dochází vlivem elektrického odporu keramického ohřevového materiálu k jeho ohřátí. Teplota keramického elemen/ tu je závislá na množství procházejícího elektrického proudu, elektrickém odporu ohřevového elementu a napětí elektrického proudu.These drawbacks are largely eliminated by a calibrated electric heating nozzle, which is based on the fact that ceramic heating elements are incorporated in or on the surface of the calibrated nozzle, which are electrically insulated from the calibrated nozzle body itself. Both ends of the ceramic heating elements are impregnated with metallic aluminum, copper or other metal, thereby remaining well electrically conductive and thus cool when the electric current passes through the heating element. At both ends, the power supply conductors are connected to the heating elements. Due to the electric current passing through the ceramic heating elements, it is heated by the electrical resistance of the ceramic heating material. The temperature of the ceramic element / tu depends on the amount of electrical current passing through, the electrical resistance of the heating element and the voltage of the electrical current.

Teplo vznikající v keramickém ohřevovém elementu se vedením přenáší do vlastního keramického tělesa kalibrované výlevky a zvyšuje její teplotu. Nárůst teploty může být aš na teplotu vyšší, než je teplota protékající oceli a může dojít i k mírnému nárůstu teploty oceli.The heat generated in the ceramic heating element is transferred by conduction to the actual ceramic body of the calibrated nozzle and increases its temperature. The temperature increase may be higher than the temperature of the steel passing through and the temperature of the steel may increase slightly.

Zastavením poklesu teploty protékající oceli dojde k zastavení vylučování rozpuštěného kyslíku z oceli a tím snížení tvorby nekovových vmestků. Snížení nebo zastavení tvorby nekovových vměstků se projeví jejich sníženým usazováním na vnitřních stěnách kalibrované výlevky. Tím dojde ke zvýšení provozní jistoty v ohlasti přelévání oceli z mezipánve do krystalizátorů, kde postupné zanášení kalibrované výlevky vede ke ztrátě průchodnosti oceli přes kalibrovanou výlevku.By stopping the drop in the temperature of the steel flowing, the release of dissolved oxygen from the steel is stopped and thus the formation of non-metallic inclusions is reduced. Reducing or stopping the formation of non-metallic inclusions results in their reduced settling on the inner walls of the calibrated nozzle. This will increase operational reliability in the field of steel pouring from tundish to crystallizers where gradual fouling of the calibrated nozzle results in loss of steel throughput through the calibrated nozzle.

Pro snížení zanášení kalibrovaných výlevek nekovovými vměstky se v současné době ocel vyrobená uklidněním hliníkem leguje přídavkem silikokalcia, ferokalcia nebo kovového _f4 vápníku pro změnu chemického složení a tvaru tvořících se nekovových vměstků.To reduce clogging nozzles calibrated non-metallic inclusions present in steel produced by adding aluminum is alloyed calming silikokalcia, ferokalcia or metallic calcium _f 4 to change the chemical composition and shape by forming non-metallic inclusions.

Přídavek vápníku do oceli působí agresivně na vnitřní stěny kalibrovaných výlevek, které jsou ve styku s tekutou ocelí a projevuje se snížením životnosti těchto výlevek a tím i snížením jistoty procesu plynulého odlévání oceli.The addition of calcium to the steel acts aggressively on the inner walls of the calibrated nozzles which are in contact with the liquid steel and results in a reduction in the lifetime of these nozzles and thus a lower process reliability in the continuous steel casting process.

Zvýšením teploty protékající oceli přes kalibrovanou výlevku s ohřevovými elementy je možno s vyšší provozní jistotou odlévat ocel těsně nad teplotou likvidu oceli bez nebezpečí vzniku nerovnoměrného, roztřepeného proudu nebo zamrznutí oceli v kalibrované výlevce. Odlévání oceli těsně nad teplotou likvidu oceli zlepšuje vnitřní kvalitu kontinuelně odlévané oceli do tvaru sochorů a bloků.By increasing the temperature of the steel flowing through the calibrated nozzle with heating elements, it is possible to cast the steel just above the liquidus temperature of the steel with greater operational certainty without the risk of uneven, frayed current or steel freezing in the calibrated nozzle. Casting of steel just above the liquidus temperature of the steel improves the internal quality of the continuously cast steel into billets and blocks.

Keramický blok v němž je zasazená kalibrovaná výlevka s ohřevovými.elementy může svou horní části zasahovat do. tekutého kovu v mezipánvi a ohřívat ocel na dne mezipánve'. Keramické ohřevové elementy lze připravit s různou elektrickou vodivostí, situovat a elektricky napájet vzhledem k ose kalibrované výlevky tak, že jejich postupným napájením lze vytvořit rotační nebo souosé elektromagnetické pole, které, uvede do pohybu protékající taveninu přes kalibrovanouvýlevku a taveninu v mezipánvi nad kalibrovanou výlevkou. Tím dojde k dalšímu sníženi usazování nekovových vměstků na vnitřních stěnách, kalibrované, výlevky, ..ke. zlepšení .vyplouvání vměstků, tím ke zvýšení čistoty odlévané oceli⁷. Rotační nebo souosé elektromagnetické pole s'osou výlevky může být směrováno tak, že svými účinky působí ve směru nebo proti směru gravitačně vytékající oceli z mezipánve přes kalibrovanou výlevku. Regulaci intensity elektromagnetického pole působícího v ose proudu vytékající oceli je možno regulovat množství protékající oceli přes kalibrovanou výlevku a tím regulovat rychlost lití j.ednotlivích proudů, zařízení plynulého odlévání oceli a zlepšovat tvar vytékajícího proudu oceli z výlevky do krystalizátoru.A ceramic block in which a calibrated nozzle with heating elements is mounted can extend into its upper part. liquid metal in the tundish and heat the steel at the bottom of the tundish. Ceramic heating elements can be prepared with different electrical conductivity, situate, and electrically powered relative to the axis of the calibrated nozzle so that by successive feeding, a rotating or coaxial electromagnetic field can be generated that moves the melt flowing through the calibrated nozzle and tundish melt above the calibrated nozzle. This further reduces the deposition of non-metallic inclusions on the inner walls, calibrated, of the nozzle. improving the inclusions of the inclusions, thereby increasing the purity of the cast steel ⁷ . The rotating or coaxial electromagnetic field with the nozzle axis can be directed to act in or counter the direction of gravitationally escaping tundish steel through a calibrated nozzle. By controlling the intensity of the electromagnetic field acting along the axis of the effluent steel stream, it is possible to control the amount of effluent steel through a calibrated nozzle and thereby regulate the casting rate of the individual streams, continuous steel casting equipment and improve the shape of the effluent stream.

Pro možnost umístění více elementů pro vytváření souosého elektromagnetigkého .pole _s osou kalibrované výlevky nad sebou je možno dle konstrukčních potřeb prodloužit keramický blok s kalibrovanou výlevkou a ohřevovými elementy směrem nahoru do lázně tekutého kovu v mezipánvi.To accommodate a plurality of elements for forming a coaxial electromagnetic field with the axis of the calibrated nozzle one above the other, the ceramic block with the calibrated nozzle and the heating elements can be extended upwardly into the tundish liquid metal bath.

Ohřevové elementy mohou být vzhledem k tělesu kalibrované výlevky situovány jakýmkoliv způsobem dle provozních potřeb a výrobních možností. Mohou být umístěné v tělese kalibrované výlevky nebo na jejím povrchu vzhledem k její podélné ose axiálně, rovnoběžně, radiálně, šikmo, spirálově nebo v kombinaci těchto uspořádání. Po výšce nebo obvodě kalibrované výlevky může být elektrické napájení keramických ohřevových elementů rozděleno na jednu nebo více sekcí s ; paraelním nebo sériovým zapojením s jedním nebo více přívody. , .The heating elements can be positioned in any way with respect to the body of the calibrated nozzle according to operating needs and production possibilities. They may be located in the body of the calibrated nozzle or on its surface with respect to its longitudinal axis axially, parallel, radially, obliquely, spirally or in a combination of these arrangements. Along the height or circumference of the calibrated nozzle, the electrical supply of the ceramic heating elements may be divided into one or more sections s; Parallel or serial connection with one or more connections. ,.

Přehled obrázků na výkreseOverview of the drawings

Vynález je blíže osvětlen pomocí výkresu příkladného provedení na obr. č.1 kalibrované výlevky s elektroohřevem.The invention is illustrated in more detail with the aid of the drawing of the exemplary embodiment in Fig. 1 of a calibrated electrical heating nozzle.

fF

Příklad provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Kalibrovaná výlevka s elektroohřevem podle přiloženého výkresu se sestává ze základního keramického tělesa kalibrované výlevky Na povrchu tělesa kalibrované výlevky uvnitř keramického bloku, je instalován keramický ohřevový : element 2, který je elektricky odizolován od tělesa kalibrované výlevky a keramického bloku nalepením pomocí keramické izolační hmoty nebo uložením na izolačním podkladu. Ohřevový element 2 je umístěný souose vzhledem k ose kalibrované výlevky. Elektrický ohřevový element 2 je napájen z přívodu elektrického napájení 2·The calibrated spout with electric heating according to the attached drawing consists of the basic ceramic body of the calibrated nozzle On the surface of the calibrated nozzle body inside the ceramic block, a ceramic heating element 2 is installed which is electrically isolated from the calibrated nozzle body on an insulating base. The heating element 2 is coaxial with respect to the axis of the calibrated nozzle. The electric heating element 2 is supplied from the power supply 2 ·

Průmyslová využitelnost • Kalibrované výlevky s elektroohřevem podle vynálezu lze použít v procesu plynulého odlévání oceli nebo jiných kovů a slitin, k vedení a regulování výtoku kovu z mezipánve do krystalizatorů.INDUSTRIAL APPLICABILITY The calibrated electrical heat sinks of the present invention can be used in a continuous casting process of steel or other metals and alloys to guide and control the flow of metal from a tundish to crystallizers.

**

- 5. Kromě uvedeného vlivu snížení zanášení vnitřních stěn nekovovými vměstky, zlepšení tvaru vytékajícího proudu a snížení nebezpečí zamrznutí oceli v kalibrované výlevce umožňuje navrhované řešení dle vynálezu předehřev kalibrovaných výlevek před zahájením lití na přesně stanovenou teplotu.5. In addition to reducing the clogging of the inner walls with non-metallic inclusions, improving the outflow shape and reducing the risk of steel freezing in the calibrated nozzle, the proposed solution of the invention allows preheating of calibrated nozzles to precisely set temperatures.

Vhodným uspořádáním elektrických ohřevových elementů a jejich stanovenou elektrickou vodivostí, lze regulovat · rychlost výtoku oceli z výlevky, uvést protékající kov výlevkou do rotačního pohybů a ohřívat ocel v mezipánvi tím, že keramický blok,ve kterém je kalibrovaná výlevka umístěná může být prodloužen tak, aby,byl v přímém kontaktu s tekutou ocelí v mezipánvi. Ocel je ohřívána keramickými ohřevovými elementy umístěnými v keramickém bloku, který může být zhotoven z keramického materiálu s-vysokou tepelnou vodivostí.By suitably arranging the electrical heating elements and their specified electrical conductivity, the rate of discharge of the steel from the nozzle can be controlled, the metal flowing through the nozzle to rotate and heat the tundish steel by allowing the ceramic block in which the calibrated nozzle is located to extend , was in direct contact with liquid steel in the tundish. The steel is heated by ceramic heating elements placed in a ceramic block, which can be made of a ceramic material with high thermal conductivity.

Ή Řešení podle vynálezu dále umožňuje zvýšením příkonu el. proudu obnovení lití na výlevce z níž byl výtok *oceli zastaven zamražením chladítkem bez propalování pomocí kyslíku.The solution according to the invention further makes it possible to increase the power consumption by increasing the power consumption. The recovery of the casting on the nozzle from which the steel outflow * was stopped by freezing with a coolant without burning with oxygen.

Claims

PATENT CLAIMS i

1. A calibrated spout with electric heating of a device for the continuous casting of metals, in particular steel, characterized in that electrically heated ceramic heating elements (2) are electrically insulated from or on the body of the calibrated ceramic spout (1). the body of the calibrated nozzle (1), the ceramic block in which the nozzle is located, against the operator's contact and are positioned parallel, axially, radially, obliquely, helically, or a combination of these arrangements so that along the height and circumference of the calibrated nozzle (1) the electrical supply (3) of the ceramic heating elements (2) may be divided into one or more sections, in parallel or series connection, with one or more connections electrically insulated from the calibrated nozzle body (1), the ceramic block in which is the sink located, the steel shell of the tundish, the other equipment and operators.

2. A calibrated spout with electric heating according to claim 1, characterized in that the ceramic heating elements (2) have the same or different electrical conductivity and are situated and electrically powered so as to form a coaxial or rotational electromagnetic field with respect to the longitudinal axis.

3. A calibrated spout with electric heating according to 4 * 7 #, characterized in that the ceramic block in which the calibrated spout (1) and the ceramic heating elements (2) have low or high thermal conductivity can exceed the tundish bottom and be in direct contact with liquid