RU2066591C1

RU2066591C1 - Apparatus for line vacuum treatment of metal under continuous casting

Info

Publication number: RU2066591C1
Application number: RU94029791A
Authority: RU
Inventors: В.И. Уманец; В.И. Лебедев; И.В. Сафонов; С.М. Чиграй
Original assignee: Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority date: 1994-08-09
Filing date: 1994-08-09
Publication date: 1996-09-20
Also published as: RU94029791A

Abstract

FIELD: metallurgy, metals continuous casting. SUBSTANCE: apparatus for line vacuum treatment of metal under continuous casting has teeming ladle, vacuum chamber with branch pipe mounted in its bottom, that is dipped into intermediate ladle working cavity, vacuum pipeline and teeming cylinders mounted in bottom of intermediate ladle. Intermediate ladle inner cavity is divided for four zones by partitions and protrusion, that is mounted along branch pipe axis and cross-section of which has trapezoidal form with planes inclination angle at base - in limits of 15 - 45 deg. Height of protrusion is 0.1 - 0.4 of height of two extreme partitions and space between axes of the partitions and axis of protrusion is 0.2 - 0.3 of space between axes of teeming cylinders. EFFECT: improved process of metals continuous casting. 1 dwg, 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.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, включающее разливочный ковш, вакуумную камеру с патрубком, установленным в днище вакуум-камеры и входящий в рабочую полость промежуточного ковша, вакуум-провод и разливочные стаканы, установленные в днище промежуточного ковша, при этом рабочая полость промежуточного ковша разделена на зоны посредством перегородок. The closest in technical essence is a device for continuous metal evacuation during continuous casting, including a casting ladle, a vacuum chamber with a nozzle installed in the bottom of the vacuum chamber and included in the working cavity of the intermediate ladle, a vacuum wire and pouring glasses installed in the bottom of the intermediate ladle while the working cavity of the intermediate bucket is divided into zones by means of partitions.

Недостатком известного устройства является неудовлетворительное качество непрерывнолитых слитков. Это объясняется тем, что при подаче металла из вакуум-камеры через патрубок возникают интенсивные неорганизованные потоки металла в рабочей полости промежуточного ковша. В этих условиях происходит интенсивное разрушение футеровки промежуточного ковша, что приводит к увеличению содержания неметаллических включений в непрерывнолитых слитках сверх допустимых значений. Кроме того, вследствие, неорганизованных потоков металла не происходит усреднение металла по температуре и количеству неметаллических включений, подаваемого в кристаллизатор, что приводит к нарушению стабильности формирования и кристаллизации непрерывнолитых слитков и к их браку по внутренним и наружным трещинам. Увеличенное содержание в металле неметаллических включений приводит к их отложению в разливочных стаканах, что приводит к уменьшению их проходного канала и прекращению процесса непрерывной разливки. A disadvantage of the known device is the unsatisfactory quality of continuously cast ingots. This is due to the fact that when metal is supplied from the vacuum chamber through the nozzle, intense unorganized metal flows arise in the working cavity of the intermediate ladle. Under these conditions, intensive destruction of the lining of the intermediate ladle occurs, which leads to an increase in the content of non-metallic inclusions in continuously cast ingots in excess of the permissible values. In addition, due to unorganized metal flows, the metal is not averaged over temperature and the number of non-metallic inclusions supplied to the mold, which leads to a violation of the stability of the formation and crystallization of continuously cast ingots and to their marriage along internal and external cracks. The increased content of non-metallic inclusions in the metal leads to their deposition in the pouring glasses, which leads to a decrease in their passage channel and termination of the continuous casting process.

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

Указанный технический эффект достигается тем, что устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке включает разливочный ковш, вакуумную камеру с патрубком, установленным в днище вакуум-камеры и входящем в рабочую полость промежуточного ковша, вакуум-провод и разливочные стаканы, установленные в днище промежуточного ковша. The specified technical effect is achieved by the fact that the device for continuous metal evacuation during continuous casting includes a casting ladle, a vacuum chamber with a nozzle installed in the bottom of the vacuum chamber and entering the working cavity of the intermediate ladle, a vacuum wire and pouring glasses installed in the bottom of the intermediate ladle .

Внутренняя полость промежуточного ковша разделена на зоны при помощи двух перегородок, а по оси патрубка выполнен выступ трапецеидальной формы в поперечном сечении с углом наклона граней у основания в пределах 15-45 градусов. Высота выступа составляет 0,1-0,4 высоты перегородок, а расстояние между осями перегородок и осью выступа составляет 0,2-0,3 расстояние между осями разливочных стаканов. The inner cavity of the intermediate bucket is divided into zones using two partitions, and a trapezoidal protrusion in cross section with an angle of inclination of the faces at the base within 15-45 degrees is made along the axis of the nozzle. The height of the protrusion is 0.1-0.4 the height of the partitions, and the distance between the axes of the partitions and the axis of the protrusion is 0.2-0.3 the distance between the axes of the pouring glasses.

Улучшение качества непрерывнолитых слитков будет происходить вследствие упорядочения и необходимого направления потоков металла, вытекающего из патрубка вакуум-камеры. Кроме того, наличие перегородок препятствует проникновению неметаллических включений через разливочные стаканы в кристаллизаторы. В этих условиях интенсифицируется процесс всплывания неметаллических включений в промежуточном ковше и их ассимиляция шлаковой смеси, уменьшается разрушение его футеровки, происходит усреднение металла, поступающего в кристаллизаторы по температуре и неметаллическим включениям. Improving the quality of continuously cast ingots will occur due to the ordering and the necessary direction of metal flows arising from the nozzle of the vacuum chamber. In addition, the presence of partitions prevents the penetration of non-metallic inclusions through casting glasses into the molds. Under these conditions, the process of floating non-metallic inclusions in the intermediate ladle and their assimilation of the slag mixture is intensified, the destruction of its lining is reduced, and the metal entering the molds is averaged over temperature and non-metallic inclusions.

Выполнение выступа трапецеидальной формы в поперечном сечении объясняется необходимостью соответствующего направления потоков металла, вытекающего из патрубка вакуумкамеры. The implementation of the protrusion of a trapezoidal shape in cross section is explained by the need for an appropriate direction of metal flows flowing from the nozzle of the vacuum chamber.

Диапазон значений высота выступа в пределах 0,2-0,4 высоты перегородок объясняется закономерностями разделения затопленной струи металла, вытекающей из патрубка вакуум-камеры, на два направленных в разные стороны потоки. При меньших значениях не будут обеспечиваться условия для создания устойчивых направленных потоков. При больших значениях расстояние между торцем выступа и нижним торцем патрубка будет недостаточным для создания условий беспрепятственного истечения металла из патрубка. The range of values of the height of the protrusion in the range of 0.2-0.4 of the height of the partitions is explained by the laws of separation of the submerged stream of metal flowing from the nozzle of the vacuum chamber into two flows directed in different directions. At lower values, the conditions for creating stable directed flows will not be provided. At large values, the distance between the end face of the protrusion and the lower end of the nozzle will be insufficient to create conditions for the unimpeded flow of metal from the nozzle.

Указанный диапазон устанавливается в прямой пропорциональной зависимости от высота перегородок. The specified range is set in direct proportion to the height of the partitions.

Диапазон расстояний между осями перегородок и выступа в пределах 0,2-0,3 расстояния между осями разливочных стаканов объясняется закономерностями распределения потоков металла, вытекающего из патрубка вакуум-камеры, в рабочей полости промежуточного ковша. При меньших значениях время пребывания металла в двух средних зонах промежуточного ковша будет недостаточным для всплывания неметаллических включений и их ассимиляции. При больших значениях не будет обеспечиваться необходимое направление потоков металла при его переливе через перегородки. The range of distances between the axes of the partitions and the protrusion within 0.2-0.3 of the distance between the axes of the casting nozzles is explained by the patterns of distribution of metal flows from the nozzle of the vacuum chamber in the working cavity of the intermediate ladle. At lower values, the residence time of the metal in the two middle zones of the intermediate ladle will be insufficient for the floating of non-metallic inclusions and their assimilation. At large values, the necessary direction of metal flows during its overflow through the partitions will not be provided.

Указанный диапазон устанавливается в прямой пропорциональной зависимости от расстояния между осями разливочных стаканов промежуточного ковша. The specified range is set in direct proportion to the distance between the axes of the casting glasses of the intermediate bucket.

Диапазон значений угла наклона граней трапецеидального сечения выступа в пределах 15-45 градусов объясняется закономерностями распределения направления потоков металла в зонах промежуточного ковша между перегородками. При меньших значениях направление потоков металла будет приводить к его турбулизации. При больших значениях будет происходить интенсивный износ выступа. Указанный диапазон устанавливается в прямой пропорциональной зависимости от его высоты. The range of values of the angle of inclination of the faces of the trapezoidal section of the protrusion within 15-45 degrees is explained by the patterns of distribution of the direction of metal flows in the zones of the intermediate ladle between the partitions. At lower values, the direction of flow of the metal will lead to its turbulization. At high values, intense wear of the protrusion will occur. The specified range is set in direct proportion to its height.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого устройства с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень". Analysis of scientific, technical and patent literature shows the lack of coincidence of the distinctive features of the claimed device with the signs of known technical solutions. Based on this, it is concluded that the claimed technical solution meets the criterion of "inventive step".

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения, со ссылкой на чертеж, на котором показана схема устройства для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке. The following is an embodiment of the invention, not excluding other options within the claims, with reference to the drawing, which shows a diagram of a device for continuous metal evacuation of metal during continuous casting.

Устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке состоит из разливочного ковша 1, вакуум-камеры 2, патрубка 3, промежуточного ковша 4, разливочных стаканов 5, выступа 6, перегородок 7, кристаллизаторов 8, вакуум-провода 9. Позицией 10 обозначен жидкий металл, 11 уровень металла, 12 непрерывнолитой слиток. A device for continuous metal evacuation during continuous casting consists of a casting ladle 1, a vacuum chamber 2, a nozzle 3, an intermediate ladle 4, pouring glasses 5, a protrusion 6, partitions 7, molds 8, a vacuum wire 9. Position 10 denotes liquid metal, 11 metal level, 12 continuously cast ingot.

Устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке работает следующим образом. A device for continuous metal evacuation during continuous casting works as follows.

Пример. В начале процесса непрерывной разливки подают жидкую нераскисленную сталь 10 марки Ст3 из разливочного ковша 1 емкостью 350 т в вакуум-камеру 2 и создают в ней разрежение до необходимого по технологии остаточного давления в пределах 0,3-0,6 кПа в зависимости от раскисленности стали после герметизации вакуум-камеры 2 уровнем жидкого металла 11 в промежуточном ковше 4. Разрежение создают посредством вакуум-провода 9, соединенного с вакуум-насосом. Металл подают из вакуум-камеры 2 в промежуточный ковш 4 через огнеупорный патрубок 3 под уровень металла 11. Далее металл 10 из промежуточного ковша 4 подают через удлиненные огнеупорные стаканы 5 в кристаллизаторы 8 под уровень металла. Из кристаллизаторов 8 вытягивают непрерывнолитые слитки 12. Расход металла из промежуточного ковша 4 регулируют при помощи стопорных механизмов (на чертеже не показаны). Example. At the beginning of the continuous casting process, liquid un-milled steel 10 of grade St3 is supplied from a casting ladle 1 with a capacity of 350 tons to a vacuum chamber 2 and a vacuum is created in it to the residual pressure required by the technology within 0.3-0.6 kPa, depending on the deoxidation of the steel after sealing the vacuum chamber 2 with a liquid metal level 11 in the intermediate ladle 4. The vacuum is created by means of a vacuum wire 9 connected to a vacuum pump. The metal is fed from the vacuum chamber 2 into the intermediate ladle 4 through the refractory pipe 3 under the metal level 11. Next, the metal 10 from the intermediate ladle 4 is fed through elongated refractory glasses 5 into the molds 8 under the metal level. Continuous cast ingots 12 are drawn from the crystallizers 8. The flow rate of the metal from the intermediate ladle 4 is controlled by stopping mechanisms (not shown in the drawing).

Внутренняя полость промежуточного ковша 4 разделена на четыре зоны при помощи перегородок 7 и выступа 6. Выступ 6 установлен по оси патрубка 3 и выполнен трапецеидальной формы в поперечном сечении с углом наклона граней у основания в пределах 15-45 градусов. Высота выступа составляет 0,1-0,4 высоты двух перегородок 7, а расстояние между осями перегородок 7 и осью выступа составляет 0,2-0,3 расстояния между осями разливочных стаканов 5. Уровень металла 11 покрывается слоем шлаковой смеси на основе CaO-SiO₂-Al₂O₃.The inner cavity of the intermediate bucket 4 is divided into four zones using partitions 7 and the protrusion 6. The protrusion 6 is installed along the axis of the pipe 3 and is made trapezoidal in cross section with an angle of inclination of the faces at the base within 15-45 degrees. The height of the protrusion is 0.1-0.4 the height of the two partitions 7, and the distance between the axes of the partitions 7 and the axis of the protrusion is 0.2-0.3 the distance between the axes of the casting nozzles 5. The level of metal 11 is covered with a layer of slag mixture based on CaO- SiO ₂ -Al ₂ O ₃ .

При наличии выступа 6 трапецеидальной формы происходит разделение потока металла, вытекающего из патрубка 3 на два потока, организованно направленных в сторону крайних перегородок 7. В этих условиях вместе с потоками металла направляются неметаллические включения, находящиеся в металле, в сторону уровня металла 11, где они всплывают и ассимилируются слоем шлаковой смеси. Далее металл под слоем шлака переливается через верхние торцы перегородок 7 в крайние зоны промежуточного ковша. In the presence of a trapezoidal protrusion 6, the metal stream that flows from the pipe 3 is divided into two streams organized in the direction of the extreme partitions 7. Under these conditions, non-metallic inclusions located in the metal are directed along the metal flows to the side of the metal level 11, where they float and assimilate with a layer of slag mixture. Next, the metal under a layer of slag is poured through the upper ends of the partitions 7 into the extreme zones of the intermediate ladle.

В таблице приведены примеры работы устройства для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке с различными технологическими и конструктивными параметрами. The table shows examples of the operation of the device for continuous metal evacuation during continuous casting with various technological and structural parameters.

В первом примере вследствие малой высоты выступа, расстояния между осями крайних перегородок и выступа, а также угла наклона его граней не обеспечивается необходимая организация и направление потоков металла в промежуточном ковше, что приводит к увеличению содержания неметаллических включений в металле, подаваемом в кристаллизаторы, сверх допустимых значений. При этом происходит интенсивное разрушение футеровки промежуточного ковша. Кроме того, происходит отложение неметаллических включений в разливочных стаканах, что приводит к уменьшению их проходного сечения, и, как следствие, к прекращению процесса непрерывной разливки. In the first example, due to the small height of the protrusion, the distance between the axes of the extreme partitions and the protrusion, as well as the angle of inclination of its faces, the necessary organization and direction of metal flows in the tundish is not ensured, which leads to an increase in the content of non-metallic inclusions in the metal fed into the molds, exceeding the permissible values. In this case, intensive destruction of the lining of the intermediate bucket occurs. In addition, there is a deposition of non-metallic inclusions in the pouring glasses, which leads to a decrease in their cross-section, and, as a consequence, to the termination of the continuous casting process.

В пятом примере вследствие излишней высоты выступа, расстояние между осями крайних перегородок и выступа, а также большого угла наклона его граней также не обеспечивается необходимая организация и направление потоков металла, что приводит к разрушению футеровки промежуточного ковша, увеличению содержания неметаллических включений в металле, к выходу из строя разливочных стаканов. При этом не обеспечивается необходимое расстояние между выступом и патрубком. In the fifth example, due to the excessive height of the protrusion, the distance between the axes of the extreme partitions and the protrusion, as well as the large angle of inclination of its faces, the necessary organization and direction of metal flows are not provided, which leads to the destruction of the lining of the intermediate ladle, increase the content of non-metallic inclusions in the metal, to the output out of order pouring glasses. However, the required distance between the protrusion and the pipe is not provided.

В шестом примере, прототипе, вследствие отсутствия перегородок в промежуточном ковше образуются неорганизованные турбулентные потоки металла в промежуточном ковше, вытекающего из патрубка вакуумкамеры. В этих условиях происходит интенсивное разрушение футеровки промежуточного ковша, снижается интенсивность ассимиляции неметаллических включений слоем шлаковой смеси. Сказанное приводит к увеличению содержания в слитках неметаллических включений сверх допустимых значений, происходит интенсивное отложение неметаллических включений в разливочных стаканах, что вызывает брак непрерывнолитых слитков по качеству макроструктуры и прекращение процесса непрерывной разливки. In the sixth example, the prototype, due to the absence of partitions in the intermediate ladle, disordered turbulent flows of metal are formed in the intermediate ladle flowing from the vacuum chamber nozzle. Under these conditions, intensive destruction of the lining of the intermediate ladle occurs, and the intensity of assimilation of non-metallic inclusions by a layer of slag mixture decreases. The foregoing leads to an increase in the content of non-metallic inclusions in ingots in excess of the permissible values; there is an intensive deposition of non-metallic inclusions in pouring glasses, which causes the marriage of continuously cast ingots in terms of macrostructure quality and termination of the continuous casting process.

В примерах 2-4 вследствие наличия в промежуточном ковше перегородок оптимальных размеров обеспечивается необходимая организация и направление потоков металла, вытекающего из патрубка вакуум-камеры. В этих условиях снижается интенсивность разрушения футеровки промежуточного ковша, увеличивается интенсивность ассимиляции неметаллических включений слоем шлаковой смеси, устраняется выход из строя разливочных стаканов. При этом происходит усреднение металла по температуре и неметаллическим включениям. In examples 2-4, due to the presence of partitions of optimal sizes in the intermediate bucket, the necessary organization and direction of metal flows arising from the nozzle of the vacuum chamber are provided. Under these conditions, the rate of destruction of the lining of the intermediate ladle is reduced, the rate of assimilation of non-metallic inclusions with a layer of slag mixture is increased, the failure of casting glasses is eliminated. In this case, the metal is averaged over temperature and non-metallic inclusions.

Применение предлагаемого устройства позволяет повысить выход годных непрерывнолитых слитков по качеству макроструктуры на 9% а также увеличить производительность процесса непрерывной разливки вакуумированного металла на 5% The use of the proposed device allows to increase the yield of continuously cast ingots by the quality of the macrostructure by 9% and also to increase the productivity of the process of continuous casting of vacuum metal by 5%

Claims

A device for continuous metal evacuation of metal during continuous casting, comprising a casting ladle, a vacuum chamber with a nozzle installed in the bottom, buried in the working cavity of the intermediate ladle, a vacuum wire and pouring glasses installed in the bottom of the intermediate ladle, while the working cavity of the intermediate ladle is divided into zones by two partitions, characterized in that in the working cavity of the intermediate bucket, a trapezoidal protrusion in cross section is made coaxially with the nozzle of the vacuum chamber, finish inclination faces at the base of which is 15 - 45 ^o, and the height 0.1 0.4 height walls, the distance between the axes of the partitions and the protrusion axis is 0.2 0.3 of the distance between the axes of nozzles.