RU2085332C1

RU2085332C1 - Apparatus for in-line vacuumizing of steel during continuous pouring process

Info

Publication number: RU2085332C1
Application number: RU95117457A
Authority: RU
Inventors: В.И. Уманец; Б.А. Чумарин; И.В. Сафонов; В.И. Лебедев; А.Ф. Копылов; В.Е. Шатохин; В.Н. Хребин; Ю.Ф. Суханов
Original assignee: Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority date: 1995-10-09
Filing date: 1995-10-09
Publication date: 1997-07-27

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: apparatus has pouring ladle joined with vacuumizer, which is provided with vacuum pipeline and discharge branch pipe extending into intermediate ladle. Intermediate ladle has steel-pouring cups extending into crystallizers and is divided by two transverse walls into three zones communicated one with another. Each zone of intermediate ladle is provided with discharge trough, with discharge troughs of outer zones being positioned at one level and discharge trough of middle zone positioned at the level below discharge troughs in outer zones by value equal to 0.01-0.08 of height of intermediate ladle working cavity. EFFECT: increased efficiency and enhanced reliability in operation. 2 dwg, 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 стали при непрерывной разливке и устройство для его осуществления, которое включает сталеразливочный ковш, состыкованный с вакуумной камерой со сливным патрубком в ее днище, заглубленным в полость промежуточного ковша, и вакуумпровод. Промежуточный ковш разделен двумя поперечными перегородками на три зоны, сообщающиеся между собой через щели, расположенные под нижним торцем перегородок и днищем промежуточного ковша. Устройство снабжено трайбаппаратом для подачи алюминиевой проволоки в среднюю зону промежуточного ковша. В днище промежуточного ковша установлены разливочные стаканы, входящие в кристаллизаторы. Поперечные перегородки выполнены на всю высоту промежуточного ковша, а сливной патрубок входит в среднюю зону промежуточного ковша (патент РФ N 2031755, кл. B 22 D 11/10, бюлл. изобр. N 9, 1995). A known method of continuous degassing of steel during continuous casting and a device for its implementation, which includes a steel pouring ladle docked with a vacuum chamber with a drain pipe in its bottom, buried in the cavity of the intermediate ladle, and a vacuum pipe. The intermediate bucket is divided by two transverse partitions into three zones communicating with each other through slots located under the lower end of the partitions and the bottom of the intermediate bucket. The device is equipped with a tribapapper for feeding aluminum wire into the middle zone of the intermediate bucket. In the bottom of the intermediate ladle, pouring glasses are installed, which are included in the molds. The transverse partitions are made to the full height of the intermediate bucket, and the drain pipe enters the middle zone of the intermediate bucket (RF patent N 2031755, CL B 22 D 11/10, bull. Inventory N 9, 1995).

Недостатком известного устройства является неудовлетворительное качество непрерывнолитых слитков. Это объясняется тем, что не происходит удаление и обновление шлака из зон промежуточного ковша. В этих условиях не производится регулирование толщины слоя шлака в зонах промежуточного ковша, что приводит к невозможности регулирования интенсивности ассимиляции всплывающих неметаллических включений, имеющихся в металле и образующихся в процессе его раскисления и легирования алюминием. В результате изменяется качество макроструктуры по длине непрерывнолитых слитков по количеству в них неметаллических включений, что приводит к необходимости отбраковки отлитых слитков. A disadvantage of the known device is the unsatisfactory quality of continuously cast ingots. This is due to the fact that there is no removal and updating of slag from the zones of the tundish. Under these conditions, the slag layer thickness is not controlled in the zones of the intermediate ladle, which makes it impossible to control the intensity of assimilation of non-metallic inclusions that are present in the metal and are formed during its deoxidation and alloying with aluminum. As a result, the quality of the macrostructure varies along the length of continuously cast ingots by the number of non-metallic inclusions in them, which leads to the need to reject cast ingots.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении качества непрерывнолитых слитков. The technical effect when using the invention is to improve the quality of continuously cast ingots.

Указанный технический эффект достигается тем, что устройство для поточного вакуумирования стали при непрерывной разливке включает сталеразливочный ковш, состыкованный с вакуумной камерой, снабженной вакуумпроводом и сливным патрубком, входящим в промежуточный ковш, который снабжен разливочными стаканами, входящими в кристаллизаторы, и разделен двумя поперечными перегородками на три сообщающиеся между собой зоны, а также трайбаппараты. The specified technical effect is achieved by the fact that the device for in-line evacuation of steel during continuous casting includes a steel pouring ladle docked with a vacuum chamber equipped with a vacuum pipe and a drain pipe included in the intermediate ladle, which is equipped with pouring glasses entering the molds and is divided by two transverse partitions into three interconnected zones, as well as tribal cameras.

Каждая зона промежуточного ковша снабжена сливным желобом, при этом сливные желоба в крайних зонах расположены на одном уровне, а уровень сливного желоба в средней зоне расположен ниже уровня сливных желобов в крайних зонах на величину, равную 0,01-0,08 высоты рабочей полости промежуточного ковша. Each zone of the tundish is equipped with a drain trough, while the drain troughs in the extreme zones are located at the same level, and the level of the drain trough in the middle zone is lower than the level of the drain troughs in the extreme zones by an amount equal to 0.01-0.08 of the height of the working cavity of the intermediate bucket.

Улучшение качества непрерывнолитых слитков будет происходить вследствие обеспечения необходимой толщины слоя шлака в крайних и средней зонах промежуточного ковша, в которой производят раскисление стали и ее легирование алюминием. При этом обеспечивается необходимая интенсивность всплывания образующихся в средней и крайних зонах промежуточного ковша неметаллических включений и их удаление с мениска стали, а также обновление отработанного шлака. В этих условиях будет обеспечиваться постоянство распределения оставшихся в стали в минимальных количествах неметаллических включений по длине непрерывнолитых слитков. Improving the quality of continuously cast ingots will occur due to the provision of the required slag layer thickness in the extreme and middle zones of the intermediate ladle, in which steel is deoxidized and alloyed with aluminum. This ensures the necessary intensity of the emergence of non-metallic inclusions formed in the middle and extreme zones of the intermediate ladle and their removal from the meniscus of steel, as well as updating the waste slag. Under these conditions, a constant distribution of the remaining in steel in minimal amounts of non-metallic inclusions along the length of continuously cast ingots will be ensured.

Диапазон значений разницы в положении уровней сливных желобов в крайних и средней зонах в пределах 0,01-0,08 высоты рабочей полости промежуточного ковша объясняется физико-химическими закономерностями ассимиляции всплывающих неметаллических включений слоем шлака в средней и крайних зонах промежуточного ковша. При меньших значениях толщина слоя шлака в средней зоне будет недостаточной для ассимиляции и удаления неметаллических включений, образующихся при раскислении и легировании в этой зоне стали алюминием. При этом также будет удаляться шлак из крайних зон промежуточного ковша, необходимый для соответствующей ассимиляции неметаллических включений, находящихся в стали в этих зонах. При больших значениях будет происходить обратное возвращение неметаллических включений из слоя шлака в средней зоне в металл из-за его перемешивания под действием струи металла, вытекающего из сливного патрубка вакуумкамеры. The range of differences in the position of the levels of the drain troughs in the extreme and middle zones within the range of 0.01-0.08 of the height of the working cavity of the intermediate ladle is explained by the physicochemical laws of the assimilation of emerging non-metallic inclusions by the slag layer in the middle and extreme zones of the intermediate ladle. At lower values, the thickness of the slag layer in the middle zone will be insufficient for the assimilation and removal of non-metallic inclusions formed during deoxidation and alloying in this zone with aluminum. At the same time, slag will also be removed from the extreme zones of the intermediate ladle, which is necessary for the appropriate assimilation of non-metallic inclusions in steel in these zones. At large values, nonmetallic inclusions will return from the slag layer in the middle zone to the metal due to its mixing under the action of a metal jet flowing from the drain chamber of the vacuum chamber.

Указанный диапазон устанавливается в прямой зависимости от высоты рабочей полости промежуточного ковша. The specified range is set in direct proportion to the height of the working cavity of the intermediate bucket.

Выполнение в каждой зоне промежуточного ковша сливных желобов на разных уровнях объясняется различной интенсивностью образования и всплывания неметаллических включений. В средней зоне производится раскисление и легирование разливаемой стали алюминием, что вызывает интенсивное образование неметаллических включений в виде оксидов алюминия, подлежащих активной ассимиляции шлаком и удалению из промежуточного ковша. В крайних зонах всплывают и подлежат удалению оставшиеся в стали неметаллические включения по мере поступления стали из средней зоны через соответствующие щели в перегородках. The implementation in each zone of the bucket of the drain troughs at different levels is explained by the different intensity of the formation and floating of non-metallic inclusions. In the middle zone, aluminum is being deoxidized and alloyed, which causes intensive formation of non-metallic inclusions in the form of aluminum oxides, which must be actively assimilated by slag and removed from the intermediate ladle. In the extreme zones, non-metallic inclusions remaining in the steel float and are subject to removal as the steel arrives from the middle zone through the corresponding slots in the partitions.

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".

На фиг. 1 показан продольный разрез устройства; на фиг. 2 то же, разрез А-А. In FIG. 1 shows a longitudinal section through a device; in FIG. 2 the same, section AA.

Устройство для поточного вакуумирования стали при непрерывной разливке состоит из разливочного ковша 1, вакуумкамеры 2, уплотнений 3, вакуумпровода 4, сливного патрубка 5, промежуточного ковша 6 со сливными желобами 7, 8 и 9, трайбаппаратов 10, перегородок 11 со щелями 12, разливочных стаканов 13, кристаллизаторов 14, шлаковни 15. Позицией 16 обозначена жидкая сталь, 17 и 18 слои шлаков, H высота рабочей плоскости промежуточного ковша, ΔH - разница в положении уровней сливных желобов 7, 8 и 9. A device for continuous steel evacuation during continuous casting consists of a casting bucket 1, vacuum chamber 2, seals 3, vacuum conduit 4, drain pipe 5, intermediate bucket 6 with drain troughs 7, 8 and 9, tribamer 10, baffles 11 with slots 12, pouring glasses 13, crystallizers 14, slag 15. The position 16 denotes liquid steel, 17 and 18 are slag layers, H is the height of the working plane of the intermediate ladle, ΔH is the difference in the position of the levels of the drain channels 7, 8 and 9.

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

Пример. В процессе поточного вакуумирования нераскисленная сталь марки ст3 16 из разливочного ковша 1 подается в вакуумную камеру 2 и в ней создается остаточное давление в пределах 0,2-0,8 кПа при помощи вакуумпровода 4, соединенного с вакуумнасосом. Герметизация стыка сталеразливочного ковша 1 и вакуумкамеры 2 обеспечивается за счет уплотнения 3. Сталь 16 обрабатывается в вакуумкамере 2, подается далее в промежуточный ковш 6 из вакуумкамеры через сливной патрубок 5, установленный в ее днище и далее в кристаллизаторы 14 через удлиненные разливочные стаканы 13 под уровень металла, из которых вытягиваются слитки 19. Example. In the process of vacuum evacuation, unstable steel of grade st3 16 from the casting ladle 1 is fed into the vacuum chamber 2 and a residual pressure of 0.2-0.8 kPa is created in it by means of a vacuum pipe 4 connected to a vacuum pump. The junction of the steel pouring ladle 1 and the vacuum chamber 2 is ensured by sealing 3. Steel 16 is processed in the vacuum chamber 2, then fed to the intermediate ladle 6 from the vacuum chamber through the drain pipe 5 installed in its bottom and then to the molds 14 through elongated pouring glasses 13 below the level metal from which the ingots are drawn 19.

Металл 16 из вакуумкамеры 2 подается в среднюю зону в промежуточном ковше 6, разделенном поперечными перегородками 11 на три зоны: две крайние и одну среднюю. Разливочные стаканы 13 установлены в крайних зонах. Поперечные перегородки 11 ограничивают объем металла в средней зоне, где происходит интенсивное перемешивание металла под действием подводимой струи металла из сливного патрубка 5, а также производится раскисление и легирование стали алюминием посредством ввода алюминиевой проволоки 20 при помощи трайбаппаратов 10. Перегородки 11 выполнены на всю высоту рабочей полости промежуточного ковша 6. Через щели 12, выполненные между днищем промежуточного ковша и нижним торцем перегородок 11, металл 16 перетекает из средней зоны промежуточного ковша 6 в крайние зоны. Metal 16 from the vacuum chamber 2 is fed into the middle zone in the intermediate ladle 6, divided by transverse partitions 11 into three zones: two extreme and one middle. Casting glasses 13 are installed in the extreme zones. The transverse partitions 11 limit the volume of the metal in the middle zone, where the metal is intensively mixed under the influence of a supplied metal stream from the drain pipe 5, and steel is deoxidized and alloyed with aluminum by introducing the aluminum wire 20 using the tribapappers 10. The partitions 11 are made over the entire working height cavities of the intermediate bucket 6. Through slots 12 made between the bottom of the intermediate bucket and the lower end of the partitions 11, metal 16 flows from the middle zone of the intermediate bucket 6 to the extreme zones.

На мениск металла 16 в промежуточном ковше 6 подается шлаковая смесь 17 с содержанием углерода в пределах 0,1-0,5%
Каждая зона промежуточного ковша 6 снабжена сливным желобом 7, 8 и 9. Сливные желоба 7 и 8 в крайних зонах расположены на одном уровне, а уровень сливного желоба 9 в средней зоне расположен ниже уровня сливных желобов 7 и 8 крайних зон на величину ΔH, равную 0,01-0,08 высоты H рабочей полости промежуточного ковша 6.On the meniscus of the metal 16 in the intermediate ladle 6 is fed a slag mixture 17 with a carbon content in the range of 0.1-0.5%
Each zone of the intermediate bucket 6 is equipped with a drain trough 7, 8 and 9. The drain troughs 7 and 8 in the extreme zones are located at the same level, and the level of the drain trough 9 in the middle zone is lower than the level of the drain troughs 7 and 8 of the extreme zones by ΔH equal to 0.01-0.08 height H of the working cavity of the intermediate bucket 6.

При таком расположении сливных желобов 7, 8 и 9 обеспечивается необходимая интенсивность обновления шлака 17 в средней зоне промежуточного ковша. При этом расход шлаковой смеси 17 в средней зоне устанавливается в 1,2-2,5 раза больше его расхода в крайних зонах. Слив шлака 17 из желоба 9 в шлаковню 15 производится постоянно в процессе всего периода разливки металла. Из желобов 7 и 8 слив шлака 17 в шлаковни 15 производится по мере повышения его уровня выше сливных поверхностей желобов. With this arrangement of the drain troughs 7, 8 and 9, the necessary intensity of slag renewal 17 in the middle zone of the intermediate ladle is provided. At the same time, the consumption of slag mixture 17 in the middle zone is 1.2–2.5 times higher than its consumption in the extreme zones. The discharge of slag 17 from the trough 9 into the slag 15 is carried out continuously during the entire period of metal casting. From the gutters 7 and 8, the slag 17 is drained into the slag 15 as it increases above the drain surfaces of the gutters.

В таблице приведены примеры работы устройства с различными технологическими параметрами. The table shows examples of the operation of the device with various technological parameters.

В первом примере, вследствие малого значения ΔH, толщина слоя шлака в средней зоне незначительна, что приводит к снижению интенсивности ассимиляции неметаллических включений шлаковой смесью и ее обновления. In the first example, due to the small ΔH value, the slag layer thickness in the middle zone is insignificant, which leads to a decrease in the rate of assimilation of non-metallic inclusions by the slag mixture and its renewal.

В пятом примере, вследствие большого значения ΔH, происходит обратное возвращение неметаллических включений из слоя шлака под действием струи металла, вытекающей из сливного патрубка вакуумкамеры. In the fifth example, due to the large value of ΔH, non-metallic inclusions return from the slag layer under the action of a metal jet flowing from the drain chamber of the vacuum chamber.

В шестом примере, прототипе, вследствие отсутствия сливных желобов, не происходит удаление и обновление шлака из зон промежуточного ковша. In the sixth example, the prototype, due to the lack of drain troughs, there is no removal and updating of slag from the zones of the tundish.

В оптимальных примерах 2-4, вследствие расположения сливных желобов на разных уровнях, с необходимой разницей по высоте обеспечивается необходимая интенсивность ассимиляции неметаллических включений слоем шлака и его обновление во всех зонах промежуточного ковша. In optimal examples 2-4, due to the location of the drain troughs at different levels, with the necessary difference in height, the necessary intensity of assimilation of non-metallic inclusions by the slag layer and its updating in all zones of the tundish is provided.

Применение устройства позволяет повысить выход годных непрерывнолитых слитков по качеству их макроструктуры, по количеству неметаллических включений на 6-8% The use of the device allows to increase the yield of continuously cast ingots by the quality of their macrostructure, by the number of non-metallic inclusions by 6-8%

Claims

A device for in-line evacuation of steel during continuous casting, comprising a steel pouring ladle docked with a vacuum chamber having a vacuum pipe and a drain pipe included in the intermediate ladle, and a tribamer for feeding aluminum wire, while the intermediate ladle is made with casting nozzles buried in the molds, and divided by two transverse partitions into interconnected zones, characterized in that each zone of the intermediate bucket has a drain trough, while the drain troughs in cr ynih areas are located on one level, and the level of the drainage gutter in the central zone below the discharge chutes in the extreme zones of 0.01 - 0.08 the height of the working cavity of the tundish.