RU2098224C1

RU2098224C1 - Device for in-line degassing of metal in continuous casting

Info

Publication number: RU2098224C1
Application number: RU96110134A
Authority: RU
Inventors: В.И. Уманец; Б.А. Чумарин; В.И. Лебедев; А.Ф. Копылов
Original assignee: Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority date: 1996-05-20
Filing date: 1996-05-20
Publication date: 1997-12-10

Abstract

FIELD: metallurgy, in particular, metal continuous casting. SUBSTANCE: device includes vacuum chamber with two branch pipes of different length installed in chamber bottom with deepening into hollow of tundish, vacuum line and pipeline connected to one of branch pipes for supply of neutral gas. Upper end of branch pipe with pipeline is located above the level of bottom of vacuum chamber by 0.25-0.8 of its inner diameter. EFFECT: higher efficiency of stream and circulation degassing and reduced consumption of neutral gas. 1 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.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, включающее вакуумную камеру с патрубком, установленным в днище камеры с заглублением в полость промежуточного ковша, и вакуум-привод. Вакуум-камера снабжена дополнительным патрубком, при этом патрубки выполнены различной длины. Длина дополнительного патрубка меньше длины другого патрубка на 0,5-2,0 его внутреннего диаметра. Дополнительный патрубок снабжен подводящим газ трубопроводом. В процессе непрерывной разливки осуществляют одновременно струйное и поточное вакуумирование металла. The closest in technical essence is a device for continuous metal evacuation during continuous casting, including a vacuum chamber with a nozzle installed in the bottom of the chamber with a hole in the cavity of the intermediate ladle, and a vacuum drive. The vacuum chamber is equipped with an additional nozzle, while the nozzles are made of various lengths. The length of the additional pipe is less than the length of the other pipe by 0.5-2.0 of its inner diameter. The additional pipe is equipped with a gas supply pipe. In the process of continuous casting, both jet and stream evacuation of the metal are carried out simultaneously.

Верхние торцы обоих патрубков расположены в плоскости днища вакуум-камеры. В дополнительный патрубок под давлением подается нейтральный газ, патент РФ N 2037368, кл. В22Д11/10, БИ N 17, 1995г. The upper ends of both nozzles are located in the plane of the bottom of the vacuum chamber. Neutral gas is fed into the additional nozzle under pressure, RF patent N 2037368, class. V22D11 / 10, BI N 17, 1995.

Недостатком известного устройства является недостаточная эффективность струйного и циркуляционного вакуумирования различного металла. Это объясняется тем, что в процессе вакуумирования на днище вакуум-камеры устанавливается слой металла определенной толщины. В этих условиях затрудняется подъем металла по дополнительному патрубку вследствие сопротивления потоку металла от ферростатического давления слоя металла, находящегося на днище вакуум-камеры. При этом для повышения производительности и эффективности вакуумирования необходимо увеличить расход нейтрального газа, подаваемого в дополнительный патрубок. Однако, в этом случае происходит увеличение остаточного давления в вакуум-камере, что снижает эффективность струйного и циркуляционного вакуумирования различного металла. A disadvantage of the known device is the lack of efficiency of jet and circulation evacuation of various metals. This is because in the process of evacuation, a metal layer of a certain thickness is installed on the bottom of the vacuum chamber. Under these conditions, it is difficult to lift the metal through an additional nozzle due to resistance to metal flow from the ferrostatic pressure of the metal layer located on the bottom of the vacuum chamber. At the same time, to increase the productivity and efficiency of evacuation, it is necessary to increase the flow rate of neutral gas supplied to the additional pipe. However, in this case, there is an increase in the residual pressure in the vacuum chamber, which reduces the efficiency of the jet and circulation evacuation of various metals.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении эффективности струйного и циркуляционного вакуумирования, а также в сокращении расхода нейтрального газа. The technical effect when using the invention is to increase the efficiency of jet and circulation evacuation, as well as to reduce the consumption of neutral gas.

Указанный технический эффект достигается тем, что устройство для поточного вакумирования металла при непрерывной разливке включает вакуумную камеру с двумя патрубками различной длины, установленные в днище камеры с заглублением в полость промежуточного ковша, вакуум-привод и трубопровод, подведенный к одному из патрубков. The specified technical effect is achieved by the fact that the device for continuous metal evacuation during continuous casting includes a vacuum chamber with two nozzles of different lengths, installed in the bottom of the chamber with a hole in the cavity of the intermediate ladle, a vacuum drive and a pipeline connected to one of the nozzles.

Верхний торец патрубка с трубопроводом расположен выше уровня днища вакуум-камеры на 0,25-0,8 его внутреннего диаметра. The upper end of the nozzle with the pipeline is located above the bottom of the vacuum chamber by 0.25-0.8 of its inner diameter.

Повышение эффективности струйного и циркуляционного вакуумирования будет происходить вследствие уменьшения сопротивления потоку металла, поднимающегося по патрубку с трубопроводом в вакуумную камеру в процессе циркуляционого вакуумирования. При этом уменьшается толщина слоя металла над верхним торцем патрубка с трубопроводом. An increase in the efficiency of jet and circulation evacuation will occur due to a decrease in resistance to the flow of metal rising through the pipe with the pipe into the vacuum chamber in the process of circulation evacuation. This reduces the thickness of the metal layer above the upper end of the pipe with the pipeline.

Уменьшение расхода нейтрального газа, подаваемого по трубопроводу для осуществления процесса циркуляционного вакуумирования, будет происходить вследствие уменьшения величины ферростатического давления слоя металла, находящегося в вакуум-камере над верхним торцем патрубка, в который подается транспортирующий жидкий металл нейтральный газ. A decrease in the flow rate of the neutral gas supplied through the pipeline for the circulation pumping process will occur due to a decrease in the ferrostatic pressure of the metal layer located in the vacuum chamber above the upper end of the pipe into which the neutral gas transporting liquid metal is supplied.

Диапазон значений возвышения патрубка с трубопроводом над днищем вакуум-камеры объясняется гидравлическими закономерностями течения жидкого металла по патрубку. При меньших значениях сопротивления потоку металла по патрубку будет превосходить допустимые значения. При больших значениях торец патрубка будет возвышаться над уровнем слоя металла на днище вакуум-камеры на значительную высоту, что может привести к разгерметизации вакуум-камеры. The range of elevation of the nozzle with the pipeline above the bottom of the vacuum chamber is explained by the hydraulic laws of the flow of liquid metal through the nozzle. At lower values of resistance to metal flow through the pipe will exceed the permissible values. At large values, the end face of the pipe will rise above the level of the metal layer on the bottom of the vacuum chamber to a considerable height, which can lead to depressurization of the vacuum chamber.

Указанный диапазон устанавливается в прямой зависимости от внутреннего диаметра патрубка. The specified range is set in direct proportion to the inner diameter of the nozzle.

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 чертеже показана схема устройства для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, продольный разрез. The drawing shows a diagram of a device for continuous metal evacuation during continuous casting, longitudinal section.

Устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке состоит из разливочного ковша 1, вакуум-камеры 2, вакуум-привода 3, патрубков 4 и 5, трубопровода 6, промежуточного ковша 7, разливочных стаканов 8, кристаллизаторов 9, днища вакуум-камеры 10, 11 жидкий металл, 12 уровень металла в вакуум-камере, 13 уровень металла в промежуточном ковше, 14 - непрерывные слитки, h высота верхнего торца патрубка над днищем вакуум-камеры, H толщина слоя металла в вакуум-камере, D внутренний диаметр патрубка. A device for continuous metal evacuation during continuous casting consists of a casting ladle 1, a vacuum chamber 2, a vacuum drive 3, nozzles 4 and 5, a pipe 6, an intermediate ladle 7, pouring glasses 8, molds 9, the bottom of the vacuum chamber 10, 11 liquid metal, 12 metal level in the vacuum chamber, 13 metal level in the tundish, 14 continuous ingots, h the height of the upper end of the pipe above the bottom of the vacuum chamber, H the thickness of the metal layer in the vacuum chamber, D the inner diameter of the pipe.

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 подается жидкая сталь 11 марки Ст3 из разливного ковша 1 емкостью 350 т в вакуумную камеру 2 и создается в ней разряжение до необходимого по технологии остаточного давления в пределах 0,2-0,5 кПа в зависимости от ракисленности стали. Разрежение создается посредством вакуум-провода 3, соединенного с вакуум-насосом. Металл 11 подается из вакуум-камеры 2 в промежуточный ковш 7 емкостью 50 т через огнеупорный патрубок 5. Далее металл 11 подается через удлиненные огнеупорные стаканы 8 в кристаллизаторы 9 под уровень металла. Из кристаллизаторов 9 вытягиваются непрерывные слитки 14. Расход металла 11 из промежуточного ковша 7 регулируется при помощи стопорных механизмов (не показаны). Example. At the beginning of the continuous casting process, liquid steel 11 of the St3 grade is supplied from a casting ladle 1 with a capacity of 350 tons to the vacuum chamber 2 and a vacuum is created in it to the residual pressure required by the technology in the range 0.2-0.5 kPa depending on the steel oxidation. The vacuum is created by means of a vacuum wire 3 connected to a vacuum pump. The metal 11 is supplied from the vacuum chamber 2 to the intermediate ladle 7 with a capacity of 50 tons through the refractory pipe 5. Next, the metal 11 is fed through elongated refractory glasses 8 into the molds 9 under the metal level. Continuous ingots 14 are drawn from the crystallizers 9. The consumption of metal 11 from the intermediate ladle 7 is regulated by stopping mechanisms (not shown).

В начале наполнения промежуточного ковша 7 металлом 11 выше нижних торцев патрубков 4 и 5 и герметизации вакуум-камеры 2 уровнем 13 жидкого металла производится циркуляционное вакуумирование металла, находящегося в промежуточном ковше, посредством подачи инертного газа, например, аргона по трубопроводу 6 в патрубок 4 с расходом в пределах 600-1000 л/мин. В этих условиях, когда из вакуум-камеры 2 начинают откачивать воздух, под действием атмосферного давления металл 11 поднимается в вакуум-камеру 2 на барометрическую высоту, равную 1,4-1,5 м и покрывает днище 10 вакуум-камеры 2 слоем толщиной H с уровнем 12. Одновременно в патрубок 4 подводится аргон - как транспортирующий газ. Газ, увеличиваясь в объеме, поднимается по патрубку 4, приводит в движение находящийся здесь металл. Дегазированный металл 11 стекает по другому патрубку 5 обратно в промежуточный ковш 7. При этом выделяющийся газ удаляется из камеры 2 по вакуум-проводу 3. At the beginning of filling the intermediate ladle 7 with metal 11 above the lower ends of the nozzles 4 and 5 and sealing the vacuum chamber 2 with the liquid metal level 13, the metal located in the intermediate ladle is circulated by supplying an inert gas, for example, argon via pipe 6 to the nozzle 4 s flow rate in the range of 600-1000 l / min. Under these conditions, when air is started to be pumped out of the vacuum chamber 2, under the influence of atmospheric pressure, the metal 11 rises into the vacuum chamber 2 at a barometric height of 1.4-1.5 m and covers the bottom 10 of the vacuum chamber 2 with a layer of thickness H with level 12. At the same time, argon is supplied into the pipe 4 - as a transporting gas. Gas, increasing in volume, rises along the pipe 4, sets in motion the metal located here. Degassed metal 11 flows through another pipe 5 back into the intermediate ladle 7. In this case, the evolved gas is removed from the chamber 2 through a vacuum wire 3.

После герметизации патрубков 4 и 5 жидким металлом 11 начинается понижение давления в вакуум-камере до необходимого остаточного давления. После создания в вакуум-камере необходимого давления разливка ведется в условиях совместного вакуумирования: посредством струйного и циркуляционного через патрубки. After sealing the nozzles 4 and 5 with liquid metal 11, the pressure in the vacuum chamber begins to decrease to the required residual pressure. After the necessary pressure is created in the vacuum chamber, the casting is carried out under conditions of joint evacuation: by means of jet and circulation through the nozzles.

Верхний торец патрубка 4 расположен выше уровня днища 10 вакуум-камеры 2 на 0,25-0,8 его внутреннего диаметра D. Верхний торец патрубка 5 находится в плоскости днища 10 вакуум-камеры 2. The upper end of the pipe 4 is located above the level of the bottom 10 of the vacuum chamber 2 by 0.25-0.8 of its inner diameter D. The upper end of the pipe 5 is in the plane of the bottom 10 of the vacuum chamber 2.

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

В первом примере, вследствие малого возвышения торца патрубка над днищем вакуум-камеры, увеличивается сопротивление потоку металла в патрубке сверх допустимых значений. In the first example, due to the small elevation of the end of the nozzle above the bottom of the vacuum chamber, the resistance to metal flow in the nozzle increases above the permissible values.

В пятом примере, вследствие большого возвышения торца патрубка над днищем вакуум-камеры, происходит ее разгерметизация. In the fifth example, due to the large elevation of the end face of the nozzle above the bottom of the vacuum chamber, its depressurization occurs.

В шестом примере, прототипе, вследствие расположения торцов обоих патрубков в плоскости днища вакуум-камеры, увеличивается расход транспортного газа в патрубке сверх допустимых значений. In the sixth example, the prototype, due to the location of the ends of both nozzles in the plane of the bottom of the vacuum chamber, increases the flow of transport gas in the nozzle in excess of the permissible values.

В оптимальных примерах 2-4, вследствие возвышения торца патрубка с трубопроводом над днищем вакуум-камеры в необходимых пределах, увеличивается эффективность струйного и циркуляционого вакуумирования при одновременном снижении расхода транспортного газа на 10-15% In the optimal examples 2-4, due to the elevation of the end face of the nozzle with the pipeline above the bottom of the vacuum chamber within the required limits, the efficiency of jet and circulation evacuation increases while reducing the flow of transport gas by 10-15%

Claims

A device for continuous metal evacuation during continuous casting, comprising a vacuum chamber with two nozzles of various lengths installed in the bottom of the chamber with a recess in the cavity of the intermediate ladle, a vacuum wire and a gas supply pipe connected to one of the nozzles, characterized in that the upper end of the nozzle with the pipeline is located above the bottom of the vacuum chamber at 0.25 0.80 of its inner diameter.