RU2085330C1

RU2085330C1 - Method for in-line vacuumizing of metal during continuous pouring process

Info

Publication number: RU2085330C1
Application number: RU95106158A
Authority: RU
Inventors: В.И. Уманец; В.И. Лебедев; В.В. Рябов; И.В. Сафонов; А.Ф. Копылов; С.М. Чиграй
Original assignee: Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority date: 1995-04-19
Filing date: 1995-04-19
Publication date: 1997-07-27
Also published as: RU95106158A

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: method involves supplying molten metal from pouring ladle into vacuumizer; providing jet in-line vacuumizing of metal in vacuumizer; feeding metal from vacuumizer through discharge branch pipe into intermediate ladle and further into crystallizers. Metal is supplied from vacuumizer into intermediate ladle by auxiliary branch pipe, into which inert gas is supplied, when metal level is raised in intermediate ladle above lower ends of branch pipes and vacuumizer is pressurized by molten metal. Apart from jet in-line vacuumizing, circulation vacuumizing of metal in intermediate ladle is performed. Inert gas flow rate Q in auxiliary branch pipe and diameter D of metal jet in channel of auxiliary branch pipe are set in accordance with dependences: Q = (6-12) q, D = (0.05-0.1) q, where q is weight consumption of molten metal from intermediate ladle, t/min; (6-12) is empirical coefficient taking into account conveyance of metal through auxiliary branch channel by neutral gas bubbles, cub m/min/ton/hour; (0.05-0.1) is empirical coefficient taking into account hydrodynamic laws of metal flowing in auxiliary branch pipe channel, m/min/ton. EFFECT: increased efficiency, simplified method and improved quality of metal. 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к поточному вакуумированию металла при непрерывной разливке. The invention relates to metallurgy, and more particularly to continuous evacuation of metal during continuous casting.

Наиболее близким по технической сущности является способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, включающий подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуумную камеру, создание в ней остаточного давления и обработку металла в процессе струйного вакуумирования, подачу металла из вакуум-камеры через сливной патрубок в промежуточный ковш и далее в кристаллизаторы. Остаточное давление в вакуум-камере создают после герметизации патрубка уровнем металла в промежуточном ковше (авт.св. СССР N 295607, кл. B 22 D 11/10, 1971). The closest in technical essence is the method of continuous evacuation of metal during continuous casting, including the supply of liquid metal from the casting ladle to the vacuum chamber, the creation of residual pressure in it and processing of the metal in the process of jet evacuation, the supply of metal from the vacuum chamber through the drain pipe into the intermediate ladle and further to crystallizers. The residual pressure in the vacuum chamber is created after sealing the nozzle with a metal level in the intermediate ladle (ed. St. USSR N 295607, class B 22 D 11/10, 1971).

Недостатком известного способа является недостаточная производительность и эффективность процесса поточного струйного вакуумированиия, а также неудовлетворительное качество непрерывнолитых слитков. Это объясняется недостаточностью углеродного раскисления разливаемой стали. При этом увеличивается брак непрерывнолитых слитков по повышенному содержанию в металле кислорода и по качеству микроструктуры. Кроме того, процессу поточного вакуумирования подвергается не весь металл, находящийся в промежуточном ковше до герметизации сливного патрубка и начала процесса струйного вакуумирования. The disadvantage of this method is the lack of productivity and efficiency of the process of stream jet evacuation, as well as the unsatisfactory quality of continuously cast ingots. This is due to insufficient carbon deoxidation of the cast steel. At the same time, the marriage of continuously cast ingots increases due to the increased oxygen content in the metal and the quality of the microstructure. In addition, not all of the metal in the tundish is exposed to the inline evacuation process prior to sealing the drain pipe and the start of the jet evacuation process.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении интенсивности и производительности процесса поточного вакуумирования металла, а также в улучшении качества непрерывнолитых слитков. The technical effect when using the invention is to increase the intensity and productivity of the process of continuous metal evacuation of the metal, as well as to improve the quality of continuously cast ingots.

Указанный технический эффект достигается тем, что способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке включает подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуумную камеру, струйное поточное вакуумирование металла в вакуум-камере и подачу металла из нее через сливной патрубок в промежуточный ковш и далее в кристаллизаторы. The indicated technical effect is achieved by the fact that the method of continuous metal evacuation during continuous casting involves feeding liquid metal from a casting ladle to a vacuum chamber, stream metal vacuum pumping a metal in a vacuum chamber and supplying metal from it through a discharge pipe to an intermediate ladle and further to crystallizers.

Металл подают из вакуум-камеры в промежуточный ковш с помощью дополнительного патрубка, в который подают инертный газ, после подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижних торцов патрубков и герметизации вакуум-камеры жидким металлом дополнительно к струйному поточному вакуумированию осуществляют циркуляционное вакуумирование находящегося в промежуточном ковше металла, при этом расход инертного газа в дополнительный патрубок устанавливают в зависимости:
Q (6-12)•g,
а величину диаметра струи в дополнительном патрубке по зависимости:
D (0,05-0,1)•g,
где: Q расход инертного газа, м³/час,
q весовой расход жидкого металла из промежуточного ковша, т/мин,
D диаметр струи металла в канале дополнительного патрубка, м,
(6-12) эмпирический коэффициент, учитывающий закономерности транспортировки металла в канале дополнительного патрубка пузырьками нейтрального газа, м³•мин/т•ч,
(0,05-0,1) эмпирический коэффициент, учитывающий гидродинамические закономерности течения металла в канале дополнительного патрубка, м•мин/т.The metal is fed from the vacuum chamber to the intermediate ladle by means of an additional nozzle, which supplies inert gas, after raising the level of the metal in the intermediate ladle above the lower ends of the nozzles and sealing the vacuum chamber with liquid metal, circulating evacuation of the intermediate ladle is carried out in addition to the jet flow evacuation metal, while the inert gas consumption in the additional pipe is set depending on:
Q (6-12) • g,
and the diameter of the jet in the additional nozzle according to:
D (0.05-0.1) • g,
where: Q inert gas consumption, m ³ / hour,
q weight flow rate of liquid metal from the tundish, t / min,
D the diameter of the metal stream in the channel of the additional pipe, m,
(6-12) an empirical coefficient that takes into account the patterns of metal transport in the channel of the additional pipe with neutral gas bubbles, m ³ • min / t • h,
(0.05-0.1) empirical coefficient that takes into account the hydrodynamic laws of metal flow in the channel of the additional pipe, m • min / t.

Повышение интенсивности и производительности процесса поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке будет происходить вследствие обеспечения возможности осуществления одновременного вакуумирования металла двух типов: струйного в вакуум-камере и циркуляционного в промежуточном ковше. При этом циркуляционное вакуумирования обеспечивается за счет подачи инертного газа с необходимым расходом, как транспортирующего, по трубопроводу в дополнительный патрубок в его канал оптимального диаметра. В условиях совмещения двух видов вакуумирования обеспечивается более полное углеродное раскисление стали, что приводит к улучшению качества непрерывнолитых слитков по содержанию в металле кислорода и по качеству микроструктуры. При этом возможность осуществления циркуляционного вакуумирования позволяет подвергать вакуумированию первых порций металла в промежуточном ковше при начале разливки, что невозможно при осуществлении только струйного вакуумирования. Подача нейтрального газа в дополнительный патрубок с оптимальным расходом обеспечивает необходимое число перетеканий металла из промежуточного ковша в вакуум-камеру и обратно, что обеспечивает повышение интенсивности процесса циркуляционного вакуумирования металла. The increase in the intensity and productivity of the process of continuous metal evacuation during continuous casting will occur due to the possibility of simultaneous evacuation of the metal of two types: jet in a vacuum chamber and circulation in the intermediate ladle. In this case, circulating evacuation is ensured by supplying an inert gas with the necessary flow rate, as transporting, through the pipeline to an additional pipe in its channel of optimal diameter. Under the conditions of combining the two types of evacuation, a more complete carbon deoxidation of steel is ensured, which leads to an improvement in the quality of continuously cast ingots by the oxygen content in the metal and by the quality of the microstructure. Moreover, the possibility of circulating evacuation allows you to vacuum the first portions of the metal in the intermediate ladle at the beginning of casting, which is impossible with only jet evacuation. The supply of neutral gas to an additional branch pipe with an optimal flow rate ensures the required number of metal flows from the intermediate ladle to the vacuum chamber and vice versa, which ensures an increase in the intensity of the circulating metal evacuation process.

Диапазон значений эмпирического коэффициента в пределах 6-12 объясняется закономерностями транспортировки жидкого металла в канале дополнительного патрубка пузырьками нейтрального газа. При Меньших значениях не будет обеспечиваться необходимый расход нейтрального газа, что приведет к снижению числа перетеканий металла из промежуточного ковша в вакуум-камеру. При больших значениях будет повышаться остаточное давление в вакуум-камере сверх допустимых значений. The range of values of the empirical coefficient in the range of 6-12 is explained by the laws of transportation of liquid metal in the channel of the additional nozzle by neutral gas bubbles. At Smaller values, the necessary flow of neutral gas will not be provided, which will lead to a decrease in the number of metal flows from the intermediate ladle to the vacuum chamber. At high values, the residual pressure in the vacuum chamber will increase in excess of the permissible values.

Указанный диапазон устанавливается в прямой зависимости от величины расхода металла из промежуточного ковша. The specified range is set in direct proportion to the amount of metal flow from the tundish.

Диапазон значений эмпирического коэффициента в пределах 0,05-0,1 объясняется гидродинамическими зависимостями течения жидкого металла в канале дополнительного патрубка. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимый расход металла через канал дополнительного патрубка при его транспортировке в вакуум-камеру. При больших значениях необходимо увеличивать расход нейтрального газа сверх допустимых значений. The range of values of the empirical coefficient in the range of 0.05-0.1 is explained by the hydrodynamic dependences of the flow of liquid metal in the channel of the additional pipe. At lower values, the necessary metal flow through the channel of the additional pipe will not be provided during its transportation to the vacuum chamber. At large values, it is necessary to increase the flow of neutral gas in excess of the permissible values.

Указанный диапазон устанавливают в обратной зависимости от весового расхода металла из промежуточного ковша. The specified range is set in inverse proportion to the weight flow of metal from the tundish.

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.

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

Пример. Example.

В процессе непрерывной разливки из разливочного ковша подают нераскисленную сталь марки ст.3 в рабочую полость вакуумной камеры, из которой металл через сливной патрубок направляют в промежуточный ковш под уровень металла. Из промежуточного ковша металл через разливочные стаканы направляют в кристаллизаторы, из которых вытягивают непрерывнолитые слитки. In the process of continuous casting from the casting ladle, unrefined steel of grade 3 is fed into the working cavity of the vacuum chamber, from which the metal through the drain pipe is sent to the intermediate ladle under the metal level. From the intermediate ladle, metal is sent through casting glasses to crystallizers, from which continuously cast ingots are drawn.

Металл подают из вакуум-камеры в промежуточный ковш с помощью дополнительного патрубка, в который подают инертный газ аргон. После подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижних торцев патрубков и герметизации вакуум-камеры жидким металлом в вакуум-камере создают остаточное давление в пределах 0,3-1,2 КПа при помощи вакуум-насоса. При этом дополнительно к струйному поточному вакуумированию осуществляют циркуляционное вакуумирование находящегося в промежуточном ковше металла. The metal is fed from the vacuum chamber into the intermediate ladle with the help of an additional nozzle into which inert gas argon is supplied. After raising the metal level in the intermediate ladle above the lower ends of the nozzles and sealing the vacuum chamber with liquid metal in a vacuum chamber, a residual pressure of 0.3-1.2 KPa is created using a vacuum pump. At the same time, in addition to the jet stream evacuation, circulating evacuation of the metal located in the intermediate ladle is carried out.

В таблице приведены примеры осуществления способа с различными технологическими параметрами. The table shows examples of the method with various technological parameters.

В первом примере, вследствие недостаточной величины расхода аргона, не обеспечивается необходимое число циклов перетеканий металла из промежуточного ковша в вакуум-камеру и обратно, что снижает интенсивность процесса поточного вакуумирования металла. In the first example, due to the insufficient argon flow rate, the required number of metal overflow cycles from the tundish to the vacuum chamber and vice versa is not ensured, which reduces the intensity of the metal stream vacuumization process.

В пятом примере, вследствие большого расхода аргона через дополнительный патрубок, увеличивается остаточное давление в вакуум-камере, что снижает интенсивность струйного вакуумирования и число циклов перетеканий металла. In the fifth example, due to the large consumption of argon through an additional pipe, the residual pressure in the vacuum chamber increases, which reduces the intensity of jet evacuation and the number of metal overflow cycles.

В шестом примере, прототипе, вследствие осуществления только процесса вакуумирования, не обеспечивается необходимая интенсивность поточного вакуумирования, а также не обеспечивается вакуумирование первых порций металла в промежуточном ковше. In the sixth example, the prototype, due to the implementation of only the evacuation process, the necessary intensity of flow evacuation is not provided, and the first portions of metal are not evacuated in the intermediate ladle either.

В примерах 2-4, вследствие подачи инертного газа аргона в дополнительный патрубок, обеспечивается процесс совмещенного вакуумирования: циркуляционного и струйного. При этом обеспечивается неоднократное перетекание одних и тех же порций металла из промежуточного ковша в камеру и обратно. Кроме того, процесс циркуляционного вакуумирования позволяет подвергать вакуумированию первых порций металла в промежуточном ковше в начале разливки разливочного ковша. In examples 2-4, due to the supply of an inert argon gas to the additional pipe, a combined evacuation process is provided: circulating and jet. This ensures repeated overflow of the same portions of metal from the tundish to the chamber and vice versa. In addition, the process of circulating evacuation allows you to vacuum the first portions of the metal in the intermediate ladle at the beginning of casting of the casting ladle.

Применение способа позволяет повысить производительность процесса поточного вакуумирования металла на 15-20% а также увеличить выход годных слитков из вакуумированного металла на 5-8% Application of the method allows to increase the productivity of the process of continuous metal evacuation by 15-20% and also to increase the yield of ingots from vacuum metal by 5-8%

Claims

A method of continuous metal evacuation of a metal during continuous casting, comprising supplying liquid metal from a pouring ladle to a vacuum chamber, jet stream metal evacuation of a metal in a vacuum chamber and supplying metal from it through a discharge pipe to an intermediate ladle and further to crystallizers, characterized in that the metal is fed from a vacuum chamber to an intermediate the bucket is carried out using an additional nozzle to which inert gas is supplied, after raising the metal level in the intermediate ladle above the lower ends of the nozzles and sealing the vacuum chambers with liquid metal, in addition to the jet flow evacuation, carry out the circulation evacuation of the metal located in the intermediate ladle, while the inert gas flow Q in the additional nozzle and the diameter of the metal jet diameter D in the channel of the additional nozzle are determined by the dependencies
Q (6 12) • g
and
D (0.05 0.1) • g,
where g is the mass flow rate of liquid metal from the intermediate ladle, t / min;
(6 12) an empirical coefficient that takes into account the patterns of metal transportation in the channel of the additional pipe with neutral gas bubbles, m ³ • min / t • h;
(0.05 0.1) empirical coefficient that takes into account the hydrodynamic laws of metal flow in the channel of the additional pipe, m • min / t.