RU2034678C1

RU2034678C1 - Method to work metal in the process of continuous casting

Info

Publication number: RU2034678C1
Application number: RU93021135A
Authority: RU
Inventors: В.И. Уманец; В.И. Лебедев; В.Н. Битков; В.В. Рябов; Г.Н. Ролдугин; Е.И. Ермолаева; В.В. Капнин; И.В. Сафонов; А.Ф. Копылов
Original assignee: Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority date: 1993-04-22
Filing date: 1993-04-22
Publication date: 1995-05-10

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: method of metal working in the process of continuous casting includes feed of liquid metal from casting ladle into vacuum chamber, metal working in the vacuum chamber, metal feed through a separate pipe branch into intermediate ladle and then into crystallizers, as well as metal deoxidizing and alloying in the intermediate ladle. The metal is fed from the vacuum chamber using additional pipe branch, in so doing, once metal level has risen in the intermediate ladle over lower ends of the pipe branches, and the vacuum chamber has sealed by liquid metal, evacuation through circulation is carried out by feeding inert gas in a pipe branch. Metal zone in the intermediate ladle subject to circulation evacuation is separated from deoxidizing and alloying metal zone using, for example, partitions, and concurrently inert gas is fed through intermediate ladle bottom in these zones. EFFECT: high productivity. 1 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов. The invention relates to metallurgy, and more particularly to continuous casting of metals.

Известен способ обработки металла в процессе непрерывной разливки, включающий подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуум-камеру, создание в ней разряжения до необходимого по технологии остаточного давления, подачу металла из вакуум-камеры через отдельный патрубок непосредственно в кристаллизатор под уровень металла. В этих условиях вакуум-камера служит герметически закрытым промежуточным ковшом, соединенным с вакуум-проводом [1]
Недостатком известного способа является недостаточная производительность и стабильность процесса непрерывной разливки металлов. Это объясняется тем, что в случае нарушения герметичности вакуум-камеры происходит переполнение кристаллизатора. В этих условиях прекращается процесс непрерывной разливки. Кроме того, при известном способе невозможна регулировка расхода металла в кристаллизаторы в зависимости от изменяющихся технологических параметров процесса разливки.A known method of processing metal in a continuous casting process, comprising supplying liquid metal from a casting ladle to a vacuum chamber, creating a vacuum in it to the required residual pressure technology, supplying metal from a vacuum chamber through a separate pipe directly to the mold below the metal level. Under these conditions, the vacuum chamber serves as a hermetically sealed intermediate ladle connected to the vacuum wire [1]
The disadvantage of this method is the lack of performance and stability of the process of continuous casting of metals. This is due to the fact that in case of a violation of the tightness of the vacuum chamber, the mold overflows. Under these conditions, the continuous casting process is terminated. In addition, with the known method, it is impossible to adjust the flow of metal into the molds depending on the changing technological parameters of the casting process.

Наиболее близким по технической сущности является способ обработки металла в процессе непрерывной разливки, включающий подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуум-камеру, создание в ней разряжения до необходимого по технологии остаточного давления, подачу металла в промежуточный ковш через отдельный патрубок и далее в кристаллизаторы. Расход металла из промежуточного ковша регулируют при помощи стопоров. После подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижних торцев патрубков и герметизации вакуум-камеры жидким металлом начинают производить уменьшение остаточного давления в камере. Металл в промежуточном ковше подвергают раскислению и легированию [2]
Недостатком известного способа является неудовлетворительное качество разливаемого металла. Это объясняется тем, что объем металла, находящийся в начале разливки в промежуточном ковше, не подвергается вакуумированию. Кроме того, не происходит глубокого раскисления и легирования металла в промежуточном ковше, так как раскислители окисляются на воздухе. При этом кислород, находящийся в жидком металле, взаимодействует с раскислителями, что не позволяет произвести глубокое обезуглероживание металла.The closest in technical essence is a method of processing metal in a continuous casting process, including supplying liquid metal from a casting ladle to a vacuum chamber, creating a vacuum in it to the residual pressure required by the technology, supplying metal to the intermediate ladle through a separate nozzle and then to crystallizers. The consumption of metal from the tundish is regulated by means of stoppers. After raising the metal level in the intermediate ladle above the lower ends of the nozzles and sealing the vacuum chamber with liquid metal, they begin to reduce the residual pressure in the chamber. The metal in the tundish is deoxidized and alloyed [2]
The disadvantage of this method is the unsatisfactory quality of the cast metal. This is because the volume of metal at the beginning of casting in the tundish is not subjected to evacuation. In addition, there is no deep deoxidation and alloying of the metal in the intermediate ladle, since deoxidizers are oxidized in air. In this case, the oxygen in the liquid metal interacts with deoxidants, which does not allow for deep decarburization of the metal.

Сказанное приводит к браку непрерывнолитых слитков по увеличенному содержанию оксидов. Кроме того, снижается производительность получения непрерывнолитых слитков высокого качества, так как вакуумируется не весь металл. The foregoing leads to the marriage of continuously cast ingots for an increased oxide content. In addition, the productivity of producing continuously cast ingots of high quality is reduced, since not all metal is evacuated.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в улучшении качества непрерывнолитых слитков и повышении производительности процесса обработки металла при непрерывной разливке. The technical effect when using the invention is to improve the quality of continuously cast ingots and to increase the productivity of the metal processing during continuous casting.

Указанный технический эффект достигают тем, что металл подают из разливочного ковша в вакуум-камеру, создают в ней остаточное давление, обрабатывают металл в вакуум-камере, подают металл в промежуточный ковш через отдельный патрубок и далее в кристаллизаторы, а также раскисляют и легируют металл в промежуточном ковше. The specified technical effect is achieved by the fact that the metal is fed from the casting ladle into the vacuum chamber, creates residual pressure in it, the metal is processed in the vacuum chamber, the metal is fed into the intermediate ladle through a separate pipe and then into the crystallizers, and the metal is also deoxidized and alloyed in tundish.

Металл подают из вакуум-камеры в промежуточный ковш с помощью дополнительного патрубка, при этом после подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижних торцев патрубков и герметизации вакуум-камеры жидким металлом осуществляют циркуляционное вакуумирование находящегося в промежуточном ковше металла посредством подачи инертного газа в один из патрубков. После создания в вакуум-камере заданного остаточного давления одновременно с циркуляционным вакуумированием в промежуточном ковше осуществляют обработку металла в вакуум-камере, причем отделяют зону металла в промежуточном ковше, подвергаемого циркуляционному вакуумированию, от зон раскисления и легирования металла с помощью, например, перегородок, устанавливаемых в промежуточном ковше и одновременно в эти зоны подают инертный газ через днище промежуточного ковша. The metal is fed from the vacuum chamber to the intermediate ladle using an additional nozzle, and after raising the metal level in the intermediate ladle above the lower ends of the nozzles and sealing the vacuum chamber with liquid metal, the metal located in the intermediate ladle is circulated by inert gas into one of the nozzles . After creating a predetermined residual pressure in the vacuum chamber at the same time as circulating evacuation in the intermediate ladle, the metal is processed in the vacuum chamber, and the metal zone in the intermediate ladle subjected to circulating evacuation is separated from the deoxidation and alloying zones of the metal using, for example, partitions installed in an intermediate bucket and at the same time inert zones are supplied to these zones through the bottom of the intermediate bucket.

Повышение производительности процесса обработки металла при непрерывной разливке будет происходить вследствие повышения эффективности процесса вакуумирования в условиях одновременного совмещения двух видов вакуумирования: циркуляционного и дегазации струи и слоя металла в проточной вакуум-камере. An increase in the productivity of the metal processing during continuous casting will occur as a result of an increase in the efficiency of the evacuation process under the simultaneous combination of two types of evacuation: circulating and degassing of the jet and metal layer in a flowing vacuum chamber.

При этом процессу вакуумирования будет подвергаться весь разливаемый металл, начиная с первых порций, наполняющих промежуточный ковш в начале непрерывной разливки. In this case, the entire cast metal will be subjected to the evacuation process, starting with the first portions filling the intermediate ladle at the beginning of continuous casting.

Кроме того, выделение зоны циркуляционного вакуумирования металла в промежуточном ковше позволяет произвести более глубокое обезуглероживание металла. Проведение процесса раскисления и легирования в отдельных зонах промежуточного ковша позволяет повысить эффективность этих процессов, так как в этих зонах уменьшается содержание кислорода в металле вследствие эффективной его дегазации в зоне циркуляционного вакуумирования. При этом весь объем подаваемых ферросплавов полностью идет только на раскисление и легирование без образования оксидов. Сказанное приводит к улучшению качества непрерывнолитых слитков. In addition, the allocation of the zone of circulating evacuation of metal in the tundish allows a deeper decarburization of the metal. The process of deoxidation and alloying in individual zones of the tundish allows increasing the efficiency of these processes, since the oxygen content in the metal decreases in these zones due to its effective degassing in the zone of circulation evacuation. Moreover, the entire volume of supplied ferroalloys completely goes only to deoxidation and alloying without the formation of oxides. The foregoing leads to an improvement in the quality of continuously cast ingots.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков предлагаемого способа 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 method with the signs of known technical solutions. Based on this, it is concluded that the proposed technical solution meets the criterion of "inventive step".

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения. The following is an embodiment of the invention that does not exclude other variations within the scope of the claims.

На чертеже показана схема устройства для обработки металла в процессе непрерывной разливки. The drawing shows a diagram of a device for processing metal in a continuous casting process.

Устройство для осуществления способа обработки металла в процессе непрерывной разливки состоит из разливочного ковша 1, вакуум-камеры 2, патрубков 3, промежуточного ковша 4, разливочных стаканов 5, кристаллизаторов 6, вакуум-провода 7, трубопровода 8, перегородок 9 и 10, устройств 11 для подачи раскислителей и легирующих, трубопроводов 12, пористых пробок 13, стопоров 14. Позицией 15 обозначен жидкий металл, 16 уровень металла в промежуточном ковше, 17 непрерывнолитой слиток, 18 зона циркуляционного вакуумирования, 19 зоны раскисления и легирования. A device for implementing a method of processing metal in a continuous casting process consists of a casting ladle 1, a vacuum chamber 2, nozzles 3, an intermediate ladle 4, casting glasses 5, molds 6, a vacuum wire 7, a pipe 8, partitions 9 and 10, devices 11 for supplying deoxidizers and alloying, pipelines 12, porous plugs 13, stoppers 14. Position 15 denotes liquid metal, 16 metal level in the intermediate ladle, 17 continuously cast ingot, 18 circulation evacuation zone, 19 deoxidation and alloying zones.

Способ обработки металла в процессе непрерывной разливки осуществляют следующим образом. The metal processing method in the continuous casting process is as follows.

П р и м е р. В начале процесса непрерывной разливки подают жидкую сталь 15 марки 3сп из разливочного ковша 1 емкостью 350 т в вакуум-камеру 2 и создают в ней разряжение до необходимого по технологии остаточного давления в пределах 0,6-6,5 кПа в зависимости от раскисленности стали. Разряжения создают посредством вакуум-провода, соединенного с вакуум-насосом. Металл 15 подают из вакуум-камеры 2 в промежуточный ковш емкостью 50 т двумя струями через два огнеупорных патрубка 3. Далее металл 15 из промежуточного ковша 4 подают через удлиненные огнеупорные стаканы 5 в кристаллизаторы 6 под уровень металла. Из кристаллизаторов 6 вытягивают непрерывнолитые слитки 17 сечением 250х1600 мм с переменной скоростью в пределах 0,6-1,2 м/мин. Расход металла из промежуточного ковша регулируют при помощи стопоров 14. PRI me R. At the beginning of the continuous casting process, liquid steel 15 of grade 3sp is supplied from a casting ladle 1 with a capacity of 350 tons to the vacuum chamber 2 and creates a vacuum in it to the residual pressure required by the technology in the range of 0.6-6.5 kPa, depending on the deoxidation of the steel. Discharges are created by means of a vacuum wire connected to a vacuum pump. The metal 15 is fed from the vacuum chamber 2 into the intermediate ladle with a capacity of 50 tons by two jets through two refractory nozzles 3. Next, the metal 15 from the intermediate ladle 4 is fed through elongated refractory glasses 5 to the molds 6 under the metal level. Continuous cast ingots 17 with a cross section of 250x1600 mm are pulled from crystallizers 6 with a variable speed in the range of 0.6-1.2 m / min. The flow of metal from the tundish is regulated by means of stoppers 14.

В начале разливки после наполнения промежуточного ковша 4 металлом 15 выше нижних торцев патрубков 3 и герметизации вакуум-камеры 2 уровнем 16 жидкого металла производят циркуляционное вакуумирование металла, находящегося в промежуточном ковше, посредством подачи инертного газа, например, аргона по трубопроводу 8 в один из патрубков 3 с расходом в пределах 400-600 л/мин. В этих условиях, когда из вакуум-камеры 2 начинают откачивать воздух, под действием атмосферного давления металл подымается в вакуумную камеру 2 на барометрическую величину, равную примерно 1,4 м, и покрывает подину камеры. At the beginning of casting, after filling the intermediate ladle 4 with metal 15 above the lower ends of the nozzles 3 and sealing the vacuum chamber 2 with a liquid metal level 16, the metal located in the intermediate ladle is circulated by supplying an inert gas, for example, argon, through pipeline 8 to one of the nozzles 3 with a flow rate in the range of 400-600 l / min. Under these conditions, when air is pumped out of the vacuum chamber 2, under the influence of atmospheric pressure, the metal rises into the vacuum chamber 2 by a barometric value of approximately 1.4 m and covers the bottom of the chamber.

Подводимый по трубопроводу 8 газ, увеличиваяcь в объеме, поднимаетcя по патрубку 3, приводит в движение находящийся в нем металл и приподнимает на некоторую величину уровень зеркала металла 15 в камере 2. Дегазированный металл 15 стекает по другому патрубку 3 обратно в промежуточный ковш 4. При этом выделившийся газ удаляется из камеры 2 по вакуум-проводу 7. The gas supplied through the pipeline 8, increasing in volume, rises along the pipe 3, sets in motion the metal located in it and raises the level of the metal mirror 15 in the chamber 2 by a certain amount. Degassed metal 15 flows back through the other pipe 3 into the intermediate ladle 4. When this released gas is removed from the chamber 2 through a vacuum wire 7.

После герметизации патрубков 3 жидким металлом начинается понижение давления в вакуум-камере до необходимого значения. Объем металла, находящийся в промежуточном ковше и вновь поступающий в вакуум-камеру, подвергается только циркуляционному вакуумированию. В дальнейшем после создания в вакуум-камере необходимого остаточного давления разливку ведут в условиях совместного вакуумирования металла: посредством его пропускания через вакуум-камеру и циркуляции металла через патрубки. After sealing the nozzles 3 with liquid metal, a decrease in pressure in the vacuum chamber to the required value begins. The volume of metal located in the intermediate ladle and again entering the vacuum chamber is only subjected to circulating evacuation. Subsequently, after the necessary residual pressure is created in the vacuum chamber, the casting is carried out under conditions of joint evacuation of the metal: by passing it through the vacuum chamber and circulating the metal through the nozzles.

В процессе обработки металла отделяют зону 18 металла 15 в промежуточном ковше 4, подвергаемого циркуляционному вакуумированию, от зон 19 раскисления и легирования металла с помощью перегородок 9 и 10, установленных в промежуточном ковше. Металл 15 попадает из зоны 18 в зоны 19 посредством перелива через перегородки 9 и 10. В зоны 19 подают раскислители и легирующие элементы, например, Al, Ti, Ca с помощью устройств 11. Одновременно в зоны 19 подают инертный газ аргон через пористые пробки 13. Газ подводится под давлением по патрубкам 12. Благодаря подачи газа происходит повышение усваиваемости металлом 15 раскислителей и легирующих элементов, способствует всплыванию неметаллических включений. In the process of metal processing, zone 18 of metal 15 in the intermediate ladle 4 subjected to circulating evacuation is separated from the metal deoxidation and alloying zones 19 with the help of partitions 9 and 10 installed in the intermediate ladle. Metal 15 enters from zone 18 to zone 19 through overflow through partitions 9 and 10. Deoxidizing agents and alloying elements, for example, Al, Ti, Ca, are supplied to zones 19 using devices 11. At the same time, inert argon gas is supplied into zones 19 through porous plugs 13 The gas is supplied under pressure through the nozzles 12. Due to the gas supply, there is an increase in the assimilation of 15 deoxidants and alloying elements by the metal, which contributes to the emergence of non-metallic inclusions.

Применение предлагаемого способа позволяет повысить производительность получения вакуумированного металла за счет обработки всего металла, включая и металл, находящийся в промежуточном ковше в начале непрерывной разливки. При этом повышается эффективность вакуумирования металла за счет сочетания двух видов вакуумирования: в струе в проточной камере и циркуляционного в промежуточном ковше. В то же время за счет разделения зон вакуумирования и раскисления с легированием происходит более глубокое обезуглероживание металла, лучшее усвоение металлом раскислителей и легирующих элементов, что приводит к их экономии. The application of the proposed method improves the productivity of obtaining a vacuum metal due to the processing of all metal, including the metal located in the intermediate ladle at the beginning of continuous casting. This increases the efficiency of metal evacuation due to a combination of two types of evacuation: in a stream in a flow chamber and circulation in an intermediate ladle. At the same time, due to the separation of the vacuum and deoxidation zones with doping, a deeper decarburization of the metal occurs, and the metal is better absorbed by deoxidizers and alloying elements, which leads to their economy.

Применение предлагаемого способа позволяет повысить производительность процесса обработки металла при непрерывной разливке на 10% а также улучшить качество непрерывнолитых слитков за счет уменьшения в них содержания оксидов на 5% Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принят способ обработки металла, применяемый на Новолипецком Металлургическом комбинате. The application of the proposed method improves the productivity of the metal processing during continuous casting by 10% and also improves the quality of continuously cast ingots by reducing the oxide content in them by 5%. The economic effect is calculated in comparison with the base object, for which the metal processing method used at Novolipetsk Metallurgical Combine.

Claims

METHOD OF METAL PROCESSING IN THE CONTINUOUS CASTING PROCESS, which includes feeding liquid metal from a casting ladle through a vacuum chamber with a nozzle to an intermediate ladle, processing metal in a vacuum chamber, feeding metal from an intermediate ladle to crystallizers, deoxidation and alloying of metal in an intermediate ladle, while the vacuum chamber is installed with a deepening of the nozzle in the cavity of the intermediate ladle, characterized in that the metal is fed from the vacuum chamber into the intermediate ladle using an additional nozzle, after raising the level metal in the intermediate ladle above the lower ends of the nozzles and sealing the vacuum chamber with liquid metal, circulate the evacuation of the metal in the intermediate ladle by supplying inert gas to one of the nozzles, and then simultaneously processing the metal in the vacuum chamber and supply it to the zones deoxidation and alloying of inert gas through the bottom of the intermediate ladle, while the metal zone in the intermediate ladle subjected to circulating evacuation, they are removed from deoxidation and alloying zones, for example, by means of partitions.