RU2086348C1

RU2086348C1 - Method of in-line vacuum treatment of metal in continuous casting

Info

Publication number: RU2086348C1
Application number: RU95105109A
Authority: RU
Inventors: В.И. Уманец; В.И. Лебедев; И.В. Сафонов; А.Ф. Копылов; С.М. Чиграй
Original assignee: Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority date: 1995-04-05
Filing date: 1995-04-05
Publication date: 1997-08-10
Also published as: RU95105109A

Abstract

FIELD: metallurgy; in particular, process of in-line vacuum treatment of metal in continuous casting. SUBSTANCE: method includes supply from teeming ladle of liquid metal ladle into joined vacuum chamber. Prior to supply of metal from successive teeming ladle, vacuum chamber lining is heated to the required temperature. EFFECT: higher efficiency. 3 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к процессу поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке. The invention relates to metallurgy, and more particularly to a process of continuous metal evacuation during continuous casting.

Наиболее близким по технической сущности является способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, включающий подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуум-камеру, создание в ней остаточного давления, подачу металла в промежуточный ковш под уровень через сливной патрубок вакуум-камеры и далее в кристаллизаторы через удлиненные разливочные стаканы под уровень. Перед началом процесса поточного вакуумирования металла разливочный ковш устанавливают на вакуум-камеру и производят герметизацию их стыка при помощи специальных уплотнений. В вакуум-камере производят струйное вакуумирование разливаемого металла. 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, the creation of residual pressure in it, the metal supply to the intermediate ladle under the level through the drain pipe of the vacuum chamber and then to the crystallizers through elongated pouring glasses under the level. Before starting the process of in-line evacuation of metal, the casting ladle is installed on the vacuum chamber and their joint is sealed using special seals. In a vacuum chamber, jet evacuation of the cast metal is performed.

Недостатком известного способа является недостаточная производительность и стабильность поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке. Это объясняется тем, что при начале подачи металла из разливочного ковша в вакуум-камеру на ее боковых стенках образуются настыли из застывшего металла вследствие значительного перепада температуры ее футерованных стенок и жидкого металла. В этих условиях уменьшается рабочий объем вакуум-камеры, что приводит к уменьшению объема раскрытия факела струи металла, а также снижает интенсивность процесса вакуумной обработки разливаемого металла, а в некоторых случаях к превращению процесса поточного вакуумирования металла. Сказанное относится и к случаям повторного использования вакуумной камеры при последовательной разливке нескольких разливочных ковшей методом "плавка на плавку". The disadvantage of this method is the lack of performance and stability of the inline evacuation of the metal during continuous casting. This is because at the beginning of the supply of metal from the casting ladle to the vacuum chamber, accretions of solidified metal form on its side walls due to a significant temperature difference in its lined walls and liquid metal. Under these conditions, the working volume of the vacuum chamber decreases, which leads to a decrease in the opening volume of the metal jet torch, and also reduces the intensity of the process of vacuum processing of the cast metal, and in some cases to the transformation of the process of continuous metal evacuation. The foregoing also applies to cases of repeated use of the vacuum chamber during the sequential casting of several casting ladles by the “melting by melting” method.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении производительности и стабильности процесса поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке. The technical effect when using the invention is to increase the productivity and stability of the process of continuous metal evacuation during continuous casting.

Указанный технический эффект достигают тем, что в процессе поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке подают жидкий металл из разливочного ковша в состыкованную с ним вакуум-камеру, создают в ней остаточное давление, подают металл в промежуточный ковш под уровень через сливной патрубок вакуум-камеры и далее в кристаллизаторы через удлиненные разливочные стаканы под уровень. The indicated technical effect is achieved by the fact that during continuous metal evacuation during continuous casting, liquid metal is supplied from the casting ladle to the vacuum chamber docked with it, the residual pressure is created in it, the metal is fed into the intermediate ladle under the level through the drain port of the vacuum chamber and then into crystallizers through elongated pouring glasses under the level.

Перед началом подачи металла из очередного разливочного ковша производят нагрев футеровки рабочего объема вакуум-камеры до необходимой по технологии температуры и поддерживают ее постоянной до начала разливки следующего ковша. Before starting the supply of metal from the next casting ladle, the lining of the working volume of the vacuum chamber is heated to the temperature required by the technology and maintained constant until the next ladle is cast.

Нагрев футеровки рабочего объема вакуум-камеры производят в одном варианте при помощи графитового электрода, работающего как элемент сопротивления электрическому току, при этом к электроду подводят электрическую мощность в пределах 0,5 5,0 кВт/м³ объема камеры при нагревании футеровки до необходимой температуры, а при ее достижении подводимую мощность электрического тока уменьшают в 1,5-2,5 раза.The lining of the working volume of the vacuum chamber is heated in one embodiment using a graphite electrode operating as an element of resistance to electric current, while an electric power of 0.5 to 5.0 kW / m ³ of the chamber volume is supplied to the electrode when the lining is heated to the required temperature and when it is reached, the supplied electric current power is reduced by 1.5-2.5 times.

В другом варианте нагрев футеровки рабочего объема вакуумной камеры производят при помощи подачи в него горючего газа с расходом 0,2-1,2 м³/ч в смеси с окислителем на 1 м³ объема камеры при нагреве футеровки до необходимой температуры, а при ее достижении расход горючего газа уменьшают в 1,6 2,4 раза.In another embodiment, the lining of the working volume of the vacuum chamber is heated by supplying combustible gas with a flow rate of 0.2-1.2 m ³ / h in a mixture with an oxidizing agent per 1 m ³ of the chamber volume when the lining is heated to the required temperature, and when it is reaching the consumption of combustible gas is reduced by 1.6 to 2.4 times.

Повышение производительности и стабильности процесса поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке будет происходить вследствие нагрева рабочих футерованных стенок и днища вакуумной камеры перед началом подачи в нее жидкой стали. В этих условиях на стенках и днище рабочего объема вакуумной камеры не образуются настыли и наплывы застывшего металла. При этом не уменьшается величина рабочего объема вакуум-камеры, сохраняется угол раскрытия факела металла и не уменьшается интенсивность процесса поточного струйного вакуумирования металла. The increase in productivity and stability of the process of continuous metal evacuation during continuous casting will occur as a result of heating of the working lined walls and the bottom of the vacuum chamber before starting to supply liquid steel to it. Under these conditions, on the walls and bottom of the working volume of the vacuum chamber no accretions and sagging of solidified metal are formed. In this case, the magnitude of the working volume of the vacuum chamber does not decrease, the angle of the opening of the metal plume is maintained, and the intensity of the process of stream jet evacuation of metal does not decrease.

Диапазон значений подводимой электрической мощности к электроду в пределах 0,5 5,0 кВт/м³ объема вакуумной камеры объясняется закономерностями нагрева ее футеровки. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимый нагрев вакуум-камеры. При больших значениях будет происходить перерасход электроэнергии.The range of values of the supplied electric power to the electrode within 0.5 to 5.0 kW / m ^{3 of the} volume of the vacuum chamber is explained by the laws of heating its lining. At lower values, the necessary heating of the vacuum chamber will not be provided. At large values, an overrun of electricity will occur.

Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от емкости вакуум-камеры. The specified range is set in direct proportion to the capacity of the vacuum chamber.

Диапазон значений уменьшения подводимой электрической мощности к электроду в 1,5 2,5 раза при подогреве футеровки камеры и поддержания ее температуры постоянной объясняется закономерностями нагрева камеры. Указанный диапазон устанавливают в обратной пропорциональной зависимости от емкости камеры. Диапазон значений расхода горючего газа в пределах 0,2 1,2 м³/ч на 1 м³ емкости вакуум-камеры объясняется теплотехническими закономерностями нагрева поверхности футеровки вакуум-камеры, а также закономерностями расплавления настылей и наплывов затвердевшего металла. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимая интенсивность нагрева футеровки вакуум-камеры. При больших значениях будет происходить перерасход горючего газа без дальнейшего увеличения интенсивности нагрева футеровки вакуум-камеры.The range of values for reducing the supplied electric power to the electrode by 1.5 2.5 times when heating the lining of the chamber and keeping its temperature constant is explained by the laws of heating the chamber. The specified range is set in inverse proportion to the capacity of the camera. The range of values of the flow rate of combustible gas in the range of 0.2 1.2 m ³ / h per 1 m ^{3 the} capacity of the vacuum chamber is explained by the thermotechnical laws of heating the surface of the lining of the vacuum chamber, as well as the patterns of melting of accretions and flows of hardened metal. At lower values, the required intensity of heating the lining of the vacuum chamber will not be provided. At high values, an over consumption of combustible gas will occur without further increasing the intensity of heating the lining of the vacuum chamber.

Диапазон значений уменьшения расхода горючего газа в пределах 1,6-2,4 раза при подогреве футеровки и поддержания неизменной ее температуры объясняется закономерностями нагрева камеры. Указанный диапазон устанавливают в обратной пропорциональной зависимости от емкости вакуум-камеры. The range of values for reducing the consumption of combustible gas within 1.6-2.4 times when heating the lining and maintaining its constant temperature is explained by the laws of heating the chamber. The specified range is set in inverse proportion to the capacity of the vacuum chamber.

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 заявленного 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".

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. Перед началом непрерывной разливки сталеразливочный ковш емкостью 350 т с нераскисленной сталью Ст3 устанавливают на подъемный стенд. Процесс непрерывной разливки ведут с последовательной сменой сталеразливочных ковшей. После окончания разливки очередного сталеразливочного ковша последний удаляется со стенда и в горловину вакуум-камеры вводят графитовый электрод или газовую горелку. Example. Before the continuous casting begins, a steel casting ladle with a capacity of 350 tons with unoxidized steel St3 is installed on a lifting stand. The process of continuous casting is carried out with a successive change of steel pouring ladles. After the casting of the next steel pouring ladle is completed, the latter is removed from the bench and a graphite electrode or gas burner is introduced into the neck of the vacuum chamber.

Перед началом подачи металла из очередного разливочного ковша производят нагрев футеровки рабочего объема вакуум-камеры до необходимой по технологии температуры и поддерживают ее неизменной до начала разливки ковша. Before starting the supply of metal from the next casting ladle, the lining of the working volume of the vacuum chamber is heated to the temperature required by the technology and maintained constant until the ladle is cast.

Нагрев футеровки рабочего объема вакуум-камеры производят при помощи графитового электрода, работающего как элемент сопротивления электрическому току. При этом к электроду подводят электрическую мощность в пределах 0,5 - 5,0 кВт/м³ объема камеры при нагреве до необходимой температуры. При ее достижении подводимую мощность электрического тока уменьшают в 1,5-2,5 раза.The lining of the working volume of the vacuum chamber is heated using a graphite electrode operating as an element of resistance to electric current. In this case, an electric power is supplied to the electrode in the range of 0.5 - 5.0 kW / m ³ of the chamber volume when heated to the required temperature. When it is reached, the supplied electric current power is reduced by 1.5-2.5 times.

В случае нагрева вакуум-камеры при помощи горючего газа в смеси с окислителем его расход устанавливают в пределах 0,2 1,2 м³/ч на 1 м³ объема камеры. При достижении температуры футеровки необходимого значения расход горючего газа уменьшается в 1,6-2,4 раза.In the case of heating the vacuum chamber using combustible gas in a mixture with an oxidizing agent, its flow rate is set within 0.2 1.2 m ³ / h per 1 m ³ of the chamber volume. Upon reaching the lining temperature of the required value, the flow of combustible gas decreases by 1.6-2.4 times.

Процесс нагрева вакуум-камеры производят в течение всего времени до установки на подъемный стенд сталеразливочного ковша. После установки ковша производят его стыковку с горловиной вакуум-камеры, предварительно убрав из нее электрод или газовую горелку. После этого в вакуум-камеру подают нераскисленную сталь и далее в промежуточный ковш через сливной патрубок под уровень металла. После герметизации сливного патрубка жидким металлом в вакуум-камере создают остаточное давление в пределах 0,6 0,8 КПа посредством вакуум-провода, соединенного с вакуум-насосом. Из промежуточного ковша сталь через удлиненные разливочные стаканы подается в два кристаллизатора, из которых вытягивают непрерывнолитые слитки сечением 250х1600 мм со скоростью 0,8 1,2 м/мин. The heating process of the vacuum chamber is carried out during the entire time before installation on the lifting stand of the steel pouring ladle. After installing the bucket, it is docked with the neck of the vacuum chamber, after removing the electrode or gas burner from it. After that, unoxidized steel is fed into the vacuum chamber and then into the intermediate ladle through the drain pipe under the metal level. After sealing the drain pipe with liquid metal in a vacuum chamber, a residual pressure of 0.6 0.8 KPa is created by means of a vacuum wire connected to the vacuum pump. From an intermediate ladle, steel through elongated casting glasses is fed into two molds, from which continuously cast ingots with a cross section of 250x1600 mm are pulled at a speed of 0.8 to 1.2 m / min.

Процесс нагрева футеровки вакуум-камеры производят также при использовании вакуум-камеры с новой футеровкой. The process of heating the lining of the vacuum chamber is also carried out using a vacuum chamber with a new lining.

Вследствие нагрева футеровки камеры от начальной температуры до необходимого значения на ее поверхности не образуются настыли и наплывы при начале подачи в вакуум-камеры стали из сталеразливочного ковша. В качестве горючего газа возможно применение, например, природного газа, пропана и др. Due to the heating of the lining of the chamber from the initial temperature to the required value, no accretions and sagging are formed on its surface at the start of feeding steel from the steel pouring ladle into the vacuum chambers. As combustible gas, it is possible to use, for example, natural gas, propane, etc.

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 малой подводимой мощности к электроду и малого расхода горючего газа не обеспечивается необходимая температура нагрева футеровки вакуум-камеры. In the first example, due to the low input power to the electrode and the low consumption of combustible gas, the required heating temperature of the lining of the vacuum chamber is not provided.

В пятом примере происходит перерасход электроэнергии и горючего газа без дальнейшего увеличения температуры футеровки вакуум-камеры. In the fifth example, there is an over consumption of electricity and combustible gas without further increasing the temperature of the lining of the vacuum chamber.

В шестом примере, прототипе, вследствие отсутствия подогрева рабочего объема вакуум-камеры между окончанием разливки предыдущего ковша и началом разливки последующего, а также при использовании вакуум-камеры с новой футеровкой на ее стенках и днище образуются наплывы и наросты застывшего металла вследствие его переохлаждения в начале разливки. In the sixth example, the prototype, due to the lack of heating of the working volume of the vacuum chamber between the end of casting of the previous ladle and the start of casting of the next, as well as when using a vacuum chamber with a new lining, flows and growths of solidified metal are formed on its walls and bottom due to its supercooling at the beginning casting.

В примерах 2-4 вследствие нагрева футеровки вакуум-камеры с определенными параметрами на стенках и днище вакуум-камеры не образуются наплывы и настыли затвердевшего металла, что приводит к сохранению постоянного объема рабочей полости вакуум-камеры. In examples 2-4, due to the heating of the lining of the vacuum chamber with certain parameters on the walls and bottom of the vacuum chamber, no hardened metal flows and accretions are formed, which leads to maintaining a constant volume of the working cavity of the vacuum chamber.

Применение способа позволяет повысить производительность и стабильность процесса поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке на 10-12% за счет снижения сохранения постоянным объема рабочей полости вакуум-камеры. The application of the method improves the productivity and stability of the process of continuous metal evacuation during continuous casting by 10-12% by reducing the constant volume of the working cavity of the vacuum chamber.

Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принят способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке. The economic effect is calculated in comparison with the base object, for which the method of continuous metal evacuation during continuous casting is accepted.

Claims

1. A method of continuous metal evacuation of a metal during continuous casting, including alternately joining casting ladles with a vacuum chamber, creating residual pressure in it, supplying liquid metal from the casting ladle to the vacuum chamber, then to the intermediate ladle “under the level” through the drain pipe and through elongated pouring nozzles “under the level” into molds, characterized in that in the period between alternate joints of casting ladles with a vacuum chamber, the working lining of the vacuum chamber is heated to a predetermined temperature tours, which value is maintained unchanged.

2. The method according to claim 1, characterized in that the working lining of the vacuum chamber is heated by means of a graphite electrode, to which electric power is supplied within 0.5 to 5.0 kW / m ³ of the chamber volume, and when the set temperature is reached, the supplied power electric current is reduced by 1.5 to 2.5 times.

3. The method according to claim 1, characterized in that the heating of the working lining of the vacuum chamber is carried out by supplying combustible gas in a mixture with an oxidizing agent with a flow rate of 0.2 1.2 m ³ / h per 1 m ³ of chamber volume, and when the set temperature is reached fuel gas consumption is reduced by 1.6 to 2.4 times.