RU2048245C1

RU2048245C1 - Method for working metal in the process of continuous casting

Info

Publication number: RU2048245C1
Application number: RU93033080A
Authority: RU
Inventors: Е.И. Ермолаева; Н.Д. Карпов; А.Ф. Копылов; В.И. Лебедев; И.В. Сафонов; Ю.Ф. Суханов; В.И. Уманец; М.К. Филяшин; В.Н. Хребин; С.М. Чиграй
Original assignee: Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority date: 1993-06-24
Filing date: 1993-06-24
Publication date: 1995-11-20

Abstract

FIELD: metallurgy, continuous casting of metal. SUBSTANCE: method involves introducing aluminum wire into intermediate ladle in the process of vacuumization of metal in vacuum chamber along longitudinal axis of ladle at two points in symmetry with respect to branch pipe axis at a distance from branch pipe axis set in accordance with dependence of L= K/d²W, where d is wire diameter, mm; w is wire feed speed, m/min; K is empirically determined coefficient equal to 500000-1000000 m·mm³/min, with weight of metal passed through branch pipe being taken into account. EFFECT: increased efficiency and reduced usage of metal. 1 tbl

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 патрубки непосредственно в кристаллизаторы под уровень металла. В этих условиях вакуум-камера служит герметически закрытым промежуточным ковшом, соединенным с вакуум-насосами. (Соколов Г.А. Внепечное рафинирование стали. М. Металлургия, 1977, с.194, рис.66-а). A known 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 required residual pressure technology, supplying metal from a vacuum chamber through nozzles directly to the molds below the metal level. Under these conditions, the vacuum chamber serves as a hermetically sealed intermediate ladle connected to vacuum pumps. (Sokolov G.A. Out-of-furnace steel refining. M. Metallurgy, 1977, p.194, fig. 66-a).

Недостатком известного способа является недостаточная производительность и стабильность процесса непрерывной разливки металлов. Это объясняется тем, что в случае нарушения герметичности вакуум-камеры происходит переполнение кристаллизаторов. 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. Кроме того, в этих условиях невозможно раскисление разливаемого металла посредством ввода в металл алюминиевой проволоки. 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, overflow of crystallizers occurs. 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. In addition, under these conditions, it is not possible to deoxidize the spilled metal by introducing aluminum wire into the metal.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению 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 торцов патрубков и герметизации вакуум-камеры жидким металлом начинают производить уменьшение остаточного давления в камере. The closest to the technical essence of the invention 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.

Недостатком известного способа является неудовлетворительное качество непрерывно-литых слитков. Это объясняется тем, что в процессе обработки разливаемого металла не производят раскисление металла в промежуточном ковше посредством ввода алюминиевой проволоки. В результате увеличивается брак непрерывнолитых слитков вследствие большого количества и неравномерного распределения неметаллических включений по объему слитка. The disadvantage of this method is the unsatisfactory quality of continuously cast ingots. This is due to the fact that during the processing of the poured metal, the metal is not deoxidized in the tundish by introducing aluminum wire. As a result, the marriage of continuously cast ingots increases due to the large number and uneven distribution of non-metallic inclusions over the volume of the ingot.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении выхода годных непрерывнолитых слитков. The technical effect when using the invention is to increase the yield of continuously cast ingots.

Это достигается тем, что подают жидкий металл из разливочного ковша в вакуум-камеру, создают в ней необходимое по технологии остаточное давление, обрабатывают металл в вакуум-камере, подают металл в промежуточный ковш через патрубок и далее в кристаллизаторы. This is achieved by supplying liquid metal from the casting ladle to the vacuum chamber, creating the residual pressure necessary for the technology, processing the metal in a vacuum chamber, supplying metal to the intermediate ladle through the nozzle and then to crystallizers.

В процессе обработки металла в промежуточный ковш вводят алюминиевую подложку в два места по продольной оси ковша симметрично патрубка на расстоянии от его оси, определяемом по зависимости:
L K/d²W, где L расстояние места ввода алюминиевой проволоки в промежуточный ковш от оси патрубка, мм;
d диаметр проволоки, мм;
W скорость ввода проволоки, м/мин;
К эмпирический коэффициент, равный 50000-1000000 м˙мм³/мин, учитывающий весовой расход металла через патрубок.In the process of metal processing, an aluminum substrate is introduced into the intermediate bucket in two places along the longitudinal axis of the bucket symmetrically to the nozzle at a distance from its axis, determined by the dependence:
LK / d ² W, where L is the distance of the place of entry of the aluminum wire into the intermediate ladle from the axis of the nozzle, mm;
d wire diameter, mm;
W wire input speed, m / min;
K empirical coefficient equal to 50,000-1000000 m˙mm ³ / min, taking into account the mass flow rate of metal through the pipe.

Улучшение качества непрерывно-литых слитков будет происходить вследствие раскисления металла в необходимых пределах, а также вследствие полного усвоения металлом вводимой алюминиевой проволоки. Подача проволоки на заявляемом расстоянии от оси патрубка обеспечивает попадание проволоки в восходящие потоки металла после его истечения из патрубка, которые направлены под углом к оси патрубка. При этом учитываются закономерности истечения металла из вакуум-камеры через патрубок при его поточном вакуумировании. В этих условиях истечение металла из вакуум-камеры происходит под небольшим ферростатическим давлением, превышающим ферростатическое давление металла, определяемого барометрическим давлением и равной высоте столба металла приблизительно 1,5 м. Дополнительное ферростатическое давление определяется столбом металла, высота которого составляет приблизительно 10-20 мм. Для обеспечения необходимого весового расхода металла под таким небольшим ферростатическим давлением внутренний диаметр проходного отверстия патрубка выполняется относительно большой величины в пределах 180-240 мм. The quality improvement of continuously cast ingots will occur due to deoxidation of the metal within the required limits, as well as due to the complete assimilation of the introduced aluminum wire by the metal. The wire feed at the claimed distance from the axis of the nozzle ensures that the wire enters the upward flows of metal after it flows from the nozzle, which are directed at an angle to the axis of the nozzle. In this case, regularities of the outflow of metal from the vacuum chamber through the nozzle during its flow evacuation are taken into account. Under these conditions, the outflow of metal from the vacuum chamber occurs under a small ferrostatic pressure exceeding the ferrostatic pressure of the metal, which is determined by the barometric pressure and equal to the height of the metal column of approximately 1.5 m. Additional ferrostatic pressure is determined by the metal column, whose height is approximately 10-20 mm. In order to ensure the necessary metal mass flow rate under such a small ferrostatic pressure, the inner diameter of the nozzle bore hole is relatively large in the range of 180-240 mm.

Диапазон эмпирического коэффициента 50000-1000000 объясняется закономерностями усвоения алюминия, расплавления проволоки, распределения конвективных потоков в промежуточном ковше, величиной весового расхода металла, а также диаметром проволоки. При меньших и больших значениях вводимая проволока не будет попадать в восходящие потоки металла, что приведет к снижению интенсивности усвоения металлом алюминия. Это вызывает брак непрерывно-литых слитков по большому количеству неметаллических включений. The range of the empirical coefficient 50000-1000000 is explained by the laws of assimilation of aluminum, melting of the wire, distribution of convective flows in the intermediate ladle, the value of the mass flow rate of the metal, and also the diameter of the wire. At lower and higher values, the introduced wire will not get into the upward flows of the metal, which will lead to a decrease in the rate of assimilation of aluminum by the metal. This causes the marriage of continuously cast ingots for a large number of non-metallic inclusions.

Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от весового расхода металла из вакуум-камеры. The specified range is set in direct proportion to the weight flow of metal from the vacuum chamber.

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 процессе обработки металла подают жидкую нераскисленную сталь марки ст.3 из разливочного ковша емкостью 350 т в вакуум-камеру и создают в ней разряжение до необходимого по технологии остаточного давления в пределах 0,3-2,0 кПа в зависимости от раскисленности стали. Металл подают из вакуум-камеры через огнеупорный патрубок с диаметром проходного отверстия в пределах 180-240 мм. Далее металл из промежуточного ковша подают через удлиненные огнеупорные стаканы в кристаллизаторе под уровень металла, из которых вытягивают слитки. PRI me R. In the process of metal processing, liquid unoxidized steel of grade 3 is supplied from a casting ladle with a capacity of 350 tons to a vacuum chamber and create a vacuum in it to the residual pressure required by the technology in the range of 0.3-2.0 kPa, depending on the deoxidation of the steel. Metal is fed from a vacuum chamber through a refractory pipe with a bore diameter in the range of 180-240 mm. Next, the metal from the intermediate ladle is fed through elongated refractory glasses in the mold under the metal level, from which the ingots are drawn.

В процессе обработки металла в промежуточный ковш вводят алюминиевую проволоку диаметром в пределах 8-12 мм. При меньших значениях проволока будет расплавляться до попадания в восходящие потоки металла, при больших значениях она не будет расплавляться и после прохода через восходящие потоки металла. В обоих случаях не будет происходить полного усвоения металлом алюминия. During the processing of metal, an aluminum wire with a diameter in the range of 8-12 mm is introduced into the tundish. At lower values, the wire will melt before it enters the upward flows of metal; at higher values, it will not melt even after passing through the upward flows of metal. In both cases, complete assimilation of the aluminum metal will not occur.

Алюминиевую проволоку вводят в промежуточный ковш со скоростью в оптимальных пределах 2-6 м/мин. При меньших значениях проволока будет расплавляться до ее подхода к восходящим потокам металла, при больших значениях будет происходить перерасход алюминиевой проволоки. An aluminum wire is introduced into the intermediate ladle at a speed in the optimal range of 2-6 m / min. At lower values, the wire will melt before it approaches the upward flows of the metal; at higher values, the aluminum wire will be overspended.

Проволоку вводят в промежуточный ковш в два места по продольной оси ковша симметрично патрубка на расстоянии от оси, определяемом по зависимости
L K/d²W.The wire is introduced into the intermediate bucket in two places along the longitudinal axis of the bucket symmetrically to the nozzle at a distance from the axis, determined by the dependence
LK / d ² W.

В таблице приведены примеры осуществления способа обработки металла в процессе непрерывной разливки с различными технологическими параметрами. The table shows examples of the method of processing metal in the continuous casting process with various technological parameters.

В первом примере вследствие малого расстояния места подвода алюминиевой проволоки от оси патрубка она не попадает в восходящие потоки металла в промежуточном ковше, что приводит к неполному усвоению подаваемого алюминия и, как следствие, недостаточному раскислению разливаемого металла и браку непрерывнолитых слитков по количеству неметаллических включений. In the first example, due to the small distance of the place of supply of aluminum wire from the axis of the nozzle, it does not fall into the upward flows of metal in the intermediate ladle, which leads to incomplete absorption of the supplied aluminum and, as a result, insufficient deoxidation of the cast metal and the rejection of continuously cast ingots according to the number of non-metallic inclusions.

В пятом примере вследствие большого расстояния места подвода алюминиевой проволоки от оси патрубка она не попадает в восходящие потоки металла, вытекающего из патрубка в промежуточный ковш. Это также приводит к браку непрерывно-литых слитков, что и в первом примере. In the fifth example, due to the large distance of the place of supply of aluminum wire from the axis of the nozzle, it does not fall into the upward flows of metal flowing from the nozzle into the intermediate ladle. This also leads to the marriage of continuously cast ingots, as in the first example.

В шестом примере (прототипе) вследствие отсутствия подачи алюминиевой проволоки в промежуточный ковш не обеспечивается необходимая степень раскисления металла, что приводит к браку непрерывно-литых слитков по увеличенному содержанию неметаллических включений. In the sixth example (prototype), due to the lack of supply of aluminum wire to the intermediate ladle, the necessary degree of metal deoxidation is not provided, which leads to the marriage of continuously cast ingots with an increased content of non-metallic inclusions.

В примерах 2-4 вследствие оптимального расстояния места подвода алюминиевой проволоки в промежуточный ковш относительно оси патрубка она попадает непосредственно в восходящие потоки металла, вытекающие из него. При этом происходит полное усвоение подаваемого в промежуточный ковш алюминия, что снижает брак слитков по количеству неметаллических исключений. In examples 2-4, due to the optimal distance of the place of supply of aluminum wire to the intermediate ladle relative to the axis of the nozzle, it enters directly into the upward flows of metal flowing from it. In this case, complete assimilation of the aluminum supplied to the intermediate ladle takes place, which reduces ingot reject by the number of non-metallic exceptions.

Применение предлагаемого способа обработки металла в процессе непрерывной разливки позволяет повысить выход годных непрерывно-литых слитков на 3-4% The application of the proposed method of metal processing in the continuous casting process allows to increase the yield of continuously cast ingots by 3-4%

Claims

METHOD OF METAL PROCESSING IN THE CONTINUOUS CASTING PROCESS, including supplying liquid metal from a casting ladle to a vacuum chamber with a nozzle, creating the necessary residual pressure in it, processing the metal in a vacuum chamber, feeding metal to an intermediate ladle and further to crystallizers, characterized in that during metal processing, an aluminum wire is introduced into the intermediate ladle along the longitudinal axis of the ladle in two places symmetrically to the nozzle at a distance from its axis
LK / d ²
where L is the distance of the place of entry of aluminum wire into the intermediate ladle from the axis of the nozzle, mm;
d wire diameter, mm;
W wire input speed, m / min;
K 50,000 1,000,000 mm ³ / min empirical coefficient taking into account the mass flow rate of the metal through the pipe.