RU2033888C1

RU2033888C1 - Device for treatment of continuously-cast metal

Info

Publication number: RU2033888C1
Application number: RU93033098A
Authority: RU
Inventors: В.И. Уманец; В.И. Лебедев; В.В. Капнин; А.Ф. Копылов; И.В. Сафонов; С.М. Чиграй
Original assignee: Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority date: 1993-06-24
Filing date: 1993-06-24
Publication date: 1995-04-30

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: device comprises vacuum chamber installed with the branch pipe immersed into intermediate ladle. The vacuum chamber has an additional branch pipe in its bottom. Inside diameter of the additional branch pipe is equal to 0.6-0.9 inside diameter of the other branch pipe. EFFECT: improved design. 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывной разливке металлов. The invention relates to metallurgy, in particular to continuous casting of metals.

Известна вакуум-камера для обработки металла в процессе непрерывной разливки, включающая патрубок для подачи металла непосредственно в кристаллизатор. В этих условиях вакуум-камера служит герметически закрытым промежуточным ковшом, соединенным с вакуум-насосами [1]
Недостатком этой вакуум-камеры является недостаточная производительность и стабильность процесса непрерывной разливки металла. Это объясняется тем, что в случае нарушения герметичности вакуум-камеры происходит переполнение кристаллизаторов. В этих условиях прекращается процесс непрерывной разливки. Кроме того, при применении известной вакуум-камеры невозможна регулировка расхода металла в кристаллизаторы в зависимости от изменяющихся технологических параметров процесса разливки.A known vacuum chamber for processing metal in a continuous casting process, including a pipe for supplying metal directly to the mold. Under these conditions, the vacuum chamber serves as a hermetically sealed intermediate bucket connected to vacuum pumps [1]
The disadvantage of this vacuum chamber is the lack of performance and stability of the process of continuous casting of metal. This is due to the fact that in case of a violation of the tightness of the vacuum chamber, overflow of crystallizers occurs. Under these conditions, the continuous casting process is terminated. In addition, when using the known vacuum chamber, it is impossible to adjust the flow of metal into the molds depending on the changing technological parameters of the casting process.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является вакуум-камера для обработки металла в процессе непрерывной разливки, включающая патрубок, установленный в днище камеры, для подачи металла в промежуточный ковш, а также вакуум-провод. В свою очередь промежуточный ковш снабжен стопорами и разливочными стаканами для подачи металла в кристаллизаторы [2]
Недостатком данной вакуум-камеры является неудовлетворительное качество разливаемого металла. Это объясняется тем, что часть плавки из сталеразливочного ковша разливается в условиях отсутствия вакуумирования. Весь объем металла, находящийся в начале разливки в промежуточном ковше, не подвергается вакуумированию. В результате этого в части разливаемого металла не уменьшается содержание углерода, кислорода, водорода, азота и неметаллических включений. Сказанное приводит к браку непрерывно-литых слитков. При этом снижается производительность получения непрерывно-литых слитков высокого качества.Closest to the invention in technical essence is a vacuum chamber for processing metal in a continuous casting process, including a pipe installed in the bottom of the chamber for supplying metal to the intermediate ladle, as well as a vacuum wire. In turn, the intermediate bucket is equipped with stoppers and casting glasses for supplying metal to the molds [2]
The disadvantage of this vacuum chamber is the unsatisfactory quality of the cast metal. This is due to the fact that part of the smelting from the steel pouring ladle is bottled in the absence of vacuum. The entire volume of metal at the beginning of casting in the tundish is not evacuated. As a result of this, the content of carbon, oxygen, hydrogen, nitrogen, and non-metallic inclusions does not decrease in the portion of the cast metal. The foregoing leads to the marriage of continuously cast ingots. This reduces the productivity of producing continuously cast ingots of high quality.

Технический результат при использовании предлагаемого изобретения заключается в повышении производительности получения непрерывно-литых слитков высокого качества. The technical result when using the present invention is to increase the productivity of continuously cast ingots of high quality.

Технический эффект достигается тем, что вакуум-камера снабжена дополнительным патрубком. При этом один из патрубков снабжен подводящими трубопроводами и его внутренний диаметр составляет 0,6-0,9 внутреннего диаметра другого патрубка. The technical effect is achieved by the fact that the vacuum chamber is equipped with an additional pipe. Moreover, one of the nozzles is equipped with supply pipelines and its inner diameter is 0.6-0.9 of the inner diameter of the other nozzle.

Повышение производительности получения непрерывно-литых слитков высокого качества будет происходить вследствие повышения эффективности процесса вакуумирования в условиях одновременного совмещения двух видов вакуумирования: циркуляционного и дегазации струи и слоя металла в вакуум-камере. При этом процессу вакуумирования будет подвергаться весь разливаемый металл, начиная с его первых порций, наполняемых промежуточный ковш в начале непрерывной разливки, за счет циркуляционного вакуумирования через оба патрубка. An increase in the productivity of producing continuously cast high-quality ingots will occur due to an increase in the efficiency of the evacuation process under conditions of simultaneous combination of two types of evacuation: circulation and degassing of the jet and the metal layer in the vacuum chamber. In this case, the entire metal to be poured will be subjected to the evacuation process, starting with its first portions filled with the intermediate ladle at the beginning of continuous casting, due to circulating evacuation through both nozzles.

Наличие на одном из патрубков трубопроводов объясняется необходимостью обеспечения процесса циркуляционного вакуумирования металла посредством пропускания инертного газа. The presence of pipelines on one of the pipes is explained by the need to ensure the process of circulating metal evacuation by passing inert gas.

Диапазон значений внутреннего диаметра одного из патрубков в пределах 0,6-0,9 от внутреннего диаметра другого патрубка объясняется разницей в расходах металла через каждый патрубок. Через патрубок с меньшим диаметром, в который подается газ по трубопроводам, проходит металл в вакуум-камеру из промежуточного ковша. Через другой патрубок металл сливается в промежуточный ковш. В этих условиях расход металла в этом патрубке складывается из объема металла, поступающего из разливочного ковша и из объема металла, подвергаемого циркуляционному вакуумированию из промежуточного ковша. The range of values of the inner diameter of one of the nozzles in the range of 0.6-0.9 from the inner diameter of the other nozzle is explained by the difference in the flow rates of the metal through each nozzle. Through a pipe with a smaller diameter, into which gas is supplied through pipelines, metal passes into a vacuum chamber from an intermediate ladle. Through another nozzle, the metal is poured into an intermediate bucket. Under these conditions, the metal flow in this pipe is made up of the volume of metal coming from the casting ladle and the volume of metal subjected to circulating evacuation from the tundish.

При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимая интенсивность циркуляционного вакуумирования. При больших значениях будет происходить излишний расход газа при циркуляционном вакуумировании. At lower values, the necessary circulation vacuum intensity will not be provided. At large values, excessive gas flow during circulation evacuation will occur.

Указанный диапазон устанавливается в прямой пропорциональной зависимости от весового расхода металла через кристаллизаторы. The specified range is set in direct proportion to the weight flow rate of the metal through the molds.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков предлагаемой вакуум-камеры с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "изобретательский уровень". The analysis of scientific, technical and patent literature shows the lack of coincidence of the distinguishing features of the proposed vacuum chamber with signs of known technical solutions. Based on this, it is concluded that the proposed technical solution meets the criterion of "inventive step".

На чертеже показан вариант схемы вакуум-камеры для обработки металла в процессе непрерывной разливки. The drawing shows a diagram of a vacuum chamber for processing metal in a continuous casting process.

Вакуум-камера для обработки металла в процессе непрерывной разливки состоит из корпуса вакуум-камеры 1, патрубков 2 и 3, вакуум-провода 4, трубопровода 5. На чертеже изображены также разливочный ковш 6, промежуточный ковш 7, разливочный стакан 8, кристаллизатор 9, непрерывно-литой слиток 10, уровень металла 11, металл 12. The vacuum chamber for processing metal in the process of continuous casting consists of a housing of the vacuum chamber 1, nozzles 2 and 3, vacuum wire 4, pipeline 5. The drawing also shows a casting ladle 6, an intermediate ladle 7, a casting cup 8, a mold 9, continuously cast ingot 10, metal level 11, metal 12.

Вакуум-камера для обработки металла в процессе непрерывной разливки работает следующим образом. A vacuum chamber for processing metal during continuous casting works as follows.

П р и м е р. В начале процесса непрерывной разливки жидкая нераскисленная сталь марки Ст. 3 из разливочного ковша емкостью 350 т подается во внутреннюю полость вакуум-камеры 1, в ней создается разрежение до необходимого по технологии остаточного давления в пределах 0,3-0,6 кПа в зависимости от раскисленности стали. Разрежение создается посредством вакуум-провода 4, соединенного с вакуум-насосом. Металл 12 подается из вакуум-камеры 1 в промежуточный ковш 7 емкостью 50 т по патрубку 3. Далее металл 12 из промежуточного ковша 7 подается через удлиненные огнеупорные стаканы 8 в кристаллизаторы 9 под уровень металла. Из кристаллизаторов 9 вытягиваются непрерывно-литые слитки 10. Расход металла из промежуточного ковша 7 регулируется при помощи стопоров или шиберов (не показаны). PRI me R. At the beginning of the process of continuous casting, liquid non-decomposed steel grade St. 3 from a casting ladle with a capacity of 350 t is fed into the inner cavity of the vacuum chamber 1, a vacuum is created in it to the residual pressure required by the technology in the range of 0.3-0.6 kPa, depending on the deoxidation of the steel. The vacuum is created by means of a vacuum wire 4 connected to a vacuum pump. The metal 12 is supplied from the vacuum chamber 1 to the intermediate ladle 7 with a capacity of 50 tons through the nozzle 3. Next, the metal 12 from the intermediate ladle 7 is fed through elongated refractory glasses 8 to the molds 9 under the metal level. Continuously cast ingots 10 are drawn from the crystallizers 9. The metal consumption from the tundish 7 is controlled by stoppers or gates (not shown).

В начале наполнения промежуточного ковша 7 металлом 12 выше нижних торцов патрубков 2 и 3 и герметизации вакуум-камеры 1 уровнем 11 жидкого металла производится циркуляционное вакуумирование металла, находящегося в промежуточном ковше, посредством подачи инертного газа, например аргона, по трубопроводу 5 в патрубок 2 с расходом в пределах 400-600 л/мин. В этих условиях, когда из вакуум-камеры 1 откачивается воздух, под действием атмосферного давления металла 12 поднимаются в вакуум-камеру 1 на барометрическую величину, равную примерно 1,5 м, и покрывает подину камеры. Одновременно в патрубок 2 подводится аргон как транспортирующий газ. Газ, увеличиваясь в объеме, поднимается по патрубку 2, приводит в движение находящийся здесь металл и приподнимает на некоторую величину уровень зеркала металла 12 в камере 1. Дегазированный металл 12 стекает по другому патрубку 3 обратно в промежуточный ковш. Одновременно по этому патрубку стекает дегазированный в струе камеры металл. При этом выделившиеся из металла газы удаляются из камеры 1 по вакуум-проводу 4. At the beginning of filling the intermediate ladle 7 with metal 12 above the lower ends of the nozzles 2 and 3 and sealing the vacuum chamber 1 with the liquid metal level 11, the metal located in the intermediate ladle is circulated by supplying an inert gas, such as argon, through pipe 5 to the nozzle 2 s flow rate in the range of 400-600 l / min. Under these conditions, when air is pumped out of the vacuum chamber 1, under atmospheric pressure, the metal 12 rises into the vacuum chamber 1 by a barometric value of about 1.5 m and covers the bottom of the chamber. At the same time, argon is introduced into the pipe 2 as a transporting gas. Gas, increasing in volume, rises along nozzle 2, sets in motion the metal located here and raises the mirror level of metal 12 in chamber 1 by a certain amount. Degassed metal 12 flows down another nozzle 3 back into the intermediate ladle. At the same time, metal degassed in the chamber stream flows down this pipe. In this case, the gases released from the metal are removed from the chamber 1 through a vacuum wire 4.

Внутренний диаметр патрубка 2 составляет 0,6-0,9 внутреннего диаметра патрубка 3. The inner diameter of the pipe 2 is 0.6-0.9 of the internal diameter of the pipe 3.

В таблице приведены примеры работы вакуум-камеры при различных технологических параметрах процесса непрерывной разливки стали. The table shows examples of the operation of the vacuum chamber at various technological parameters of the process of continuous casting of steel.

В первом примере вследствие малого значения внутреннего диаметра патрубка 2 процесс циркуляционного вакуумирования происходит с малой интенсивностью, что снижает производительность получения непрерывно-литых слитков высокого качества. In the first example, due to the small value of the inner diameter of the nozzle 2, the process of circulating evacuation occurs with low intensity, which reduces the productivity of producing continuously-cast high-quality ingots.

В пятом примере вследствие большого значения внутреннего диаметра патрубка 2 происходит излишний расход аргона. In the fifth example, due to the large value of the inner diameter of the pipe 2, an excessive consumption of argon occurs.

В шестом примере (прототип) вследствие отсутствия второго патрубка не происходит процесс циркуляционного вакуумирования, что приводит к недостаточному вакуумированию разливаемого металла и, как следствие, к браку слитков. In the sixth example (prototype) due to the absence of the second nozzle, the process of circulating evacuation does not occur, which leads to insufficient evacuation of the cast metal and, as a result, to the marriage of ingots.

В примерах 2-4 вследствие оптимального соотношения внутренних диаметров обоих патрубков происходит повышение эффективности процесса вакуумирования металла. При этом сокращается объем невакуумированного металла и повышается производительность получения непрерывно-литых слитков высокого качества, снижается брак слитков по неметаллическим включениям и наличию в металле вредных газовых включений. In examples 2-4, due to the optimal ratio of the internal diameters of both nozzles, an increase in the efficiency of the metal evacuation process occurs. At the same time, the volume of non-evacuated metal is reduced and the productivity of producing continuously cast high-quality ingots is increased, the marriage of ingots by non-metallic inclusions and the presence of harmful gas inclusions in the metal is reduced.

Применение предлагаемой вакуум-камеры позволяет повысить выход непрерывно-литых слитков высокого качества на 4-6% Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принята конструкция вакуум-камеры, применяемой на Новолипецком металлургическом комбинате. The use of the proposed vacuum chamber allows to increase the output of continuously cast ingots of high quality by 4-6%. The economic effect is calculated in comparison with the base object, for which the design of the vacuum chamber used at the Novolipetsk Metallurgical Plant is accepted.

Claims

DEVICE FOR PROCESSING METAL IN THE CONTINUOUS CASTING PROCESS, containing a vacuum chamber with a nozzle in its bottom, installed with a nozzle deepening into the cavity of the intermediate ladle, the vacuum chamber being connected through a vacuum wire to a vacuum pump, characterized in that the vacuum chamber equipped with an additional pipe with supply pipes, and the inner diameter of the additional pipe is 0.6 to 0.9 of the inner diameter of the other pipe.