RU2048249C1

RU2048249C1 - Method for in-line evacuation of metal in the process of continuous casting

Info

Publication number: RU2048249C1
Application number: RU93054976A
Authority: RU
Inventors: В.И. Уманец; В.И. Лебедев; И.В. Сафонов; Г.Н. Ролдугин; А.Ф. Копылов; А.Ф. Курлыкин; А.В. Коваленко; В.В. Рябов; С.М. Чиграй
Original assignee: Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority date: 1993-12-10
Filing date: 1993-12-10
Publication date: 1995-11-20

Abstract

FIELD: metallurgy, continuous casting of metals. SUBSTANCE: method involves supplying molten metal from pouring ladle into vacuum chamber; creating negative pressure in vacuum chamber till required residual pressure is set; supplying metal into intermediate ladle through branch pipe and further into crystallizers through elongate pouring cups withdrawing ingots from crystallizer. In the process of casting metal from pouring ladle, control of pouring cup for presence of slag is conducted. In case presence of slag in an amount of 5-10% is detected, pressure in vacuum chamber is gradually increased to atmospheric pressure for about 0.5-2.0 min. When 70-90% of slag in flow of metal is detected, supply of metal from pouring ladle is cut off. EFFECT: increased efficiency and improved quality 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 поточного вакуумирования 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 [1]
Недостаток известного способа 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. Невозможна регулировка расхода металла в кристаллизаторы в зависимости от изменяющихся технологических параметров процесса разливки.There is a method of continuous metal evacuation 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 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 bucket connected to vacuum pumps [1]
The disadvantage of this method is the lack of productivity 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. 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 поточного вакуумирования металла в процессе непрерывной разливки, включающий подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуум-камеру, создание разряжения до необходимого по технологии остаточного давления, подачу металла в промежуточный ковш через отдельный патрубок и далее в кристаллизаторы через удлиненные разливочные стаканы. 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 [2]
Недостаток известного способа низкие производительность и стабильность процесса поточного вакуумирования при непрерывной разливке. Это объясняется тем, что в конце разливки разливочного ковша и его опорожнения происходит мгновенная разгерметизация вакуум-камеры. В этих условиях весь металл, находящийся на днище вакуум-камеры, сливается в промежуточный ковш. Происходит переполнение промежуточного ковша, что приводит к аварии, прекращению процесса непрерывной разливки металла и к его потерям.The closest in technical essence is the method of continuous metal evacuation during continuous casting, including the supply of liquid metal from the casting ladle to the vacuum chamber, creating a vacuum to the residual pressure required by the technology, supplying the metal to the intermediate ladle through a separate nozzle and then to the crystallizers through elongated pouring glasses. 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 [2]
The disadvantage of this method is the low productivity and stability of the process of continuous degassing during continuous casting. This is due to the fact that at the end of casting of the casting ladle and its emptying, instantaneous vacuum chamber depressurization occurs. Under these conditions, all the metal located on the bottom of the vacuum chamber is drained into the intermediate ladle. The overhead ladle overflows, which leads to an accident, termination of the process of continuous casting of metal and its losses.

Цель повышение производительности и стабильности процесса непрерывной разливки в условиях поточного вакуумирования металла. The goal is to increase the productivity and stability of the continuous casting process in the conditions of continuous metal evacuation.

Указанная цель достигается тем, что подают жидкий металл под слоем шлака из разливочного ковша в вакуум-камеру, создают в ней разряжение до необходимого по технологии остаточного давления, подают металл в промежуточный ковш под уровень через патрубок и далее в кристаллизаторы через удлиненные разливочные стаканы под уровень, вытягивают слитки из кристаллизаторов. В процессе разливки разливочного ковша определяют наличие шлака в разливочомом стакане разливочного ковша и при наличии в струе металла 5-10% шлака постепенно увеличивают давление в вакуум-камере до атмосферного давления в течение 0,5-2,0 мин. а при наличии в струе металла 70-90% шлака прекращают подачу металла из разливочного ковша. Повышение производительности и стабильности процесса непрерывной разливки в условиях поточного вакуумирования металла будет происходить вследствие своевременного повышения давления в вакуум-камере. Это предупреждает несвоевременную разгерметизацию вакуум-камеры, не происходит переполнения промежуточного ковша, прекращения процесса разливки, устраняются потери металла. This goal is achieved by supplying liquid metal under a slag layer from the casting ladle to the vacuum chamber, creating a vacuum in it to the residual pressure required by the technology, supplying metal to the intermediate ladle under the level through the nozzle and then to the crystallizers through elongated casting nozzles under the level pull the ingots from the molds. During the pouring of the pouring ladle, the presence of slag in the pouring nozzle of the pouring ladle is determined and, in the presence of 5-10% slag in the metal stream, the pressure in the vacuum chamber is gradually increased to atmospheric pressure for 0.5-2.0 minutes. and if there is 70-90% of slag in the metal stream, the metal flow from the casting ladle is stopped. The increase in productivity and stability of the continuous casting process in the conditions of continuous metal evacuation will occur due to the timely increase in pressure in the vacuum chamber. This prevents untimely depressurization of the vacuum chamber, the overhead ladle does not overflow, the casting process ceases, metal losses are eliminated.

Диапазон наличия шлака в струе металла в разливочном стакане разливочного ковша в пределах 5-10% при котором начинают увеличивать давление в вакуум-камере до атмосферного давления, объясняется закономерностями процесса загрязнения металла непрерывнолитых слитков неметаллическими включениями. При меньших значениях увеличиваются объемы невакуумированного металла. При больших значениях увеличивается доля непрерывнолитых слитков по браку по количеству в них неметаллических включений. Указанный диапазон устанавливают в обратной пропорциональной зависимости от весового расхода металла из разливочного ковша. The range of slag in the metal stream in the pouring glass of the casting ladle within 5-10%, at which the pressure in the vacuum chamber begins to increase to atmospheric pressure, is explained by the regularities of the process of metal contamination of continuously cast ingots by non-metallic inclusions. At lower values, the volumes of non-evacuated metal increase. At large values, the proportion of continuously cast defective ingots in terms of the number of non-metallic inclusions in them increases. The specified range is set in inverse proportion to the weight flow of metal from the casting ladle.

Диапазон наличия шлака в струе металла в разливочном стакане разливочного ковша в пределах 70-80% при котором прекращают подачу металла из разливочного ковша, объясняется загрязненностью металла непрерывнолитых слитков. При меньших значениях еще возможно использование непрерывнолитых слитков в дальнейшем переделе при меньших потребительских свойствах готовой металлопродукции. При больших значениях непрерывнолитые слитки невозможно использовать по качеству макроструктуры вследствие наличия большого количества неметаллических включений в металле. Указанный диапазон устанавливают в обратной пропорциональной зависимости от весового расхода металла из разливочного ковша. The range of slag in the metal stream in the pouring glass of the casting ladle within 70-80% at which the supply of metal from the casting ladle is stopped is explained by the contamination of the metal of continuously cast ingots. At lower values, it is still possible to use continuously cast ingots in the redistribution at lower consumer properties of the finished metal products. At high values, continuously cast ingots cannot be used for the quality of the macrostructure due to the presence of a large number of non-metallic inclusions in the metal. The specified range is set in inverse proportion to the weight flow of metal from the casting ladle.

Диапазон величины времени в пределах 0,5-2,0 мин, в течение которого увеличивают давление в вакуум-камере до атмосферного давления, объясняется закономерностями истечения металла из разливочного ковша. При меньших значениях будет происходить быстрая разгерметизация вакуум-камеры, что приведет к переполнению промежуточного ковша. При больших значениях будет происходить замерзание металла в разливочном стакане разливочного ковша. Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от весового расхода металла из разливочного ковша. The time range in the range of 0.5-2.0 minutes, during which the pressure in the vacuum chamber is increased to atmospheric pressure, is explained by the laws of metal outflow from the casting ladle. At lower values, there will be a rapid depressurization of the vacuum chamber, which will lead to overfilling of the tundish. At high values, the metal will freeze in the pouring glass of the pouring ladle. The specified range is set in direct proportion to the weight flow of metal from the casting ladle.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого способа с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого 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 method with the signs of known technical solutions. Based on this, it is concluded that the claimed technical solution meets the criterion of "inventive step".

Способ поточного вакуумирования металла в процессе непрерывной разливки осуществляют следующим образом. The method of continuous metal evacuation during continuous casting is as follows.

П р и м е р. В процессе непрерывной разливки подают жидкую нераскисленную сталь марки ст3 из разливочного ковша емкостью 350 т в вакуум-камеру и создают в ней разряжение до необходимого по технологии остаточного давления в пределах 0,3-0,5 кПа в зависимости от раскисленности стали. Разряжение создают посредством вакуум-провода, соединенного с вакуум-насосом. Металл из вакуум-камеры подают в промежуточный ковш емкостью 50 т через огнеупорный патрубок. Далее металл из промежуточного ковша подают через удлиненные огнеупорные стаканы в кристаллизаторы под уровень металла. Из кристаллизаторов вытягивают непрерывнолитые слитки сечением 250 х 1600 мм со скоростью в пределах 0,6-1,2 м/мин. Расходы металла из разливочного и промежуточного ковшей регулируют при помощи стопоров и шиберов. Для приема сигнала о наличии шлака используется система высокочастотной связи приемник-передатчик с рамочными антеннами, расположенными в расходуемой части футеровки разливочного ковша по обеим сторонам от разливочного стакана. PRI me R. In the process of continuous casting, liquid unstable steel of grade st3 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 0.3-0.5 kPa, depending on the deoxidation of the steel. The vacuum is created by means of a vacuum wire connected to a vacuum pump. Metal from a vacuum chamber is fed into an intermediate bucket with a capacity of 50 tons through a refractory pipe. Next, the metal from the intermediate ladle is fed through elongated refractory glasses into the molds under the metal level. Continuous cast ingots with a cross section of 250 x 1600 mm are pulled from the molds at a speed in the range of 0.6-1.2 m / min. The flow of metal from the casting and tundish is regulated by means of stoppers and gates. To receive a signal about the presence of slag, a high-frequency receiver-transmitter communication system is used with frame antennas located in the consumable part of the casting ladle lining on both sides of the casting cup.

В процессе разливки разливочного ковша определяют наличие шлака в разливочном стакане разливочного ковша и при наличии в струе металла 5-10% шлака постепенно увеличивают давление в вакуум-камере до атмосферного давления. При таком значении наличие шлака в разливочном стакане означает, что в разливочном ковше заканчивается металл и возможно самопроизвольное проникновение воздуха в вакуум-камеру и ее разгерметизация. During the casting of the casting ladle, the presence of slag in the casting cup of the casting ladle is determined, and if there is 5-10% slag in the metal stream, the pressure in the vacuum chamber is gradually increased to atmospheric pressure. With this value, the presence of slag in the nozzle means that the metal ends in the ladle and spontaneous penetration of air into the vacuum chamber and its depressurization are possible.

Увеличение давления в вакуум-камере производят в течение 0,5-2,0 мин. При наличии в струе металла 70-90% шлака прекращают подачу металл из разливочного ковша. The increase in pressure in the vacuum chamber is produced within 0.5-2.0 minutes If there is 70-90% of slag in the metal stream, the metal is stopped flowing from the casting ladle.

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

В первом примере вследствие большого значения наличия шлака в струе металла увеличивается брак слитков по неметаллическим включениям. Вследствие малого времени процесса увеличения давления в вакуум-камере происходит разгерметизация вакуум-камеры и переполнение промежуточного ковша. In the first example, due to the large value of the presence of slag in the metal stream, the marriage of ingots by non-metallic inclusions increases. Due to the short time of the process of increasing pressure in the vacuum chamber, the vacuum chamber is depressurized and the tundish is overfilled.

В пятом примере вследствие малого содержания шлака в струе увеличивается объем невакуумированного металла, что приводит к браку слитков. Вследствие длительного времени увеличения давления в вакуум-камере происходит замерзание металла в разливочном стакане разливочного ковша. In the fifth example, due to the low slag content in the stream, the volume of non-vacuum metal increases, which leads to the rejection of ingots. Due to the long time the pressure in the vacuum chamber increases, the metal freezes in the pouring glass of the pouring ladle.

В шестом примере (прототипе) вследствие отсутствия контроля и определения количества шлака в струе металла и постепенного увеличения давления в вакуум-камере происходит самопроизвольная разгерметизация вакуум-камеры, что приводит к переполнению промежуточного ковша, к потерям металла и прекращению процесса непрерывной разливки. In the sixth example (prototype), due to the lack of control and determination of the amount of slag in the metal stream and the gradual increase in pressure in the vacuum chamber, the vacuum chamber is depressurized spontaneously, which leads to overflow of the tundish, loss of metal and termination of the continuous casting process.

В примерах 2-4 вследствие своевременного начала повышения давления в вакуум-камере из-за наличия шлака в струе металла устраняется самопроизвольная разгерметизация вакуум-камеры, перелив промежуточного ковша и потери металла. In examples 2-4, due to the timely onset of pressure increase in the vacuum chamber due to the presence of slag in the metal stream, spontaneous depressurization of the vacuum chamber, overflow of the tundish and loss of metal are eliminated.

Применение предлагаемого способа позволяет повысить производительность процесса непрерывной разливки металла на 6% а также сократить его потери на 4% Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принят способ поточного вакуумирования металла в процессе непрерывной разливки, применяемый на Новолипецком металлургическом комбинате. The application of the proposed method allows to increase the productivity of the process of continuous casting of metal by 6% and also reduce its loss by 4%. The economic effect is calculated in comparison with the base object, which is the method of continuous metal evacuation in the process of continuous casting used at the Novolipetsk Metallurgical Plant.

Claims

METHOD OF FLOW VACUUMING OF METAL IN THE PROCESS OF CONTINUOUS CASTING, including supplying liquid metal under a slag layer from a casting ladle to a vacuum chamber, creating residual pressure in it, supplying metal to an intermediate ladle under a level through a nozzle and then to crystallizers through elongated casting under the level and pulling the ingots from the molds, characterized in that during the casting process, the amount of slag in the pouring glass is determined, while being kept in the stream Ferrous materials May 10% of the slag is carried out a gradual increase in pressure in the vacuum chamber to atmospheric pressure for 0.5 2.0 minutes and at a content in the metal stream 70 to 90% of the slag from the metal supply is stopped the ladle.