RU2315681C2

RU2315681C2 - Rectangular steel ingots continuous casting method and apparatus for performing the same

Info

Publication number: RU2315681C2
Application number: RU2005141096/02A
Authority: RU
Inventors: Валерий Михайлович Паршин; Александр Валентинович Куклев; Лев Моисеевич Аксельрод; Юрий Моисеевич Айзин; Вячеслав Викторович Стулов
Original assignee: ООО "Корад"
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2008-01-27
Also published as: RU2005141096A

Abstract

FIELD: metallurgy, namely method for continuous steel casting to water-cooled mold.

SUBSTANCE: method comprises steps of supplying melt metal to mold through immersed casting nozzle with eccentrically arranged vertical outlet openings. Melt metal is supplied in the form of flat vertical jets directed along path determined according to formula y = 8 x Xⁿ where n = 0.48 - 0.52 to side of wide faces by inclination angle 2 - 10°.

EFFECT: improved quality of ingots due to effective agitation of melt in plane of mold.

2 cl

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к процессам непрерывной разливки металла в водоохлаждаемый кристаллизатор.The invention relates to metallurgy, in particular to processes for the continuous casting of metal into a water-cooled mold.

Известен способ непрерывного литья плоских слитков [1. А.с. №1438086. Способ непрерывного литья плоских слитков / Ю.К.Гонтаров, Б.Ф.Белов, Ю.М.Ефименко и др. Опубл. 15.07.88.], включающий подачу жидкого металла в кристаллизатор направленными навстречу друг другу и параллельными его широким граням струями с помощью погруженных разливочных стаканов, смещенных к узким граням кристаллизатора, и вытягивание из кристаллизатора слитка, причем жидкий металл в кристаллизатор подают плоскими вертикальными струями с углом 8-18° по отношению к горизонтальной плоскости в противоположных относительно осей симметрии кристаллизатора точках.A known method of continuous casting flat ingots [1. A.S. No. 1438086. The method of continuous casting of flat ingots / Yu.K. Gontarov, B.F. Belov, Yu.M. Efimenko and others Publ. 07/15/88.], Including the flow of liquid metal into the mold directed towards each other and parallel to its wide faces by jets using immersed casting glasses displaced to the narrow faces of the mold, and drawing an ingot from the mold, the liquid metal being fed into the mold by vertical vertical jets with an angle of 8-18 ° with respect to the horizontal plane at points opposite to the axis of symmetry of the mold.

Недостатком известного способа непрерывного литья плоских слитков [1] является отсутствие данных о соотношении длин узкой и широкой грани кристаллизатора, а также их взаимосвязи с наружным диаметром стакана, что не позволяет использовать известный способ для литья всех сортаментов плоских слитков. Кроме этого, наличие двух погруженных разливочных стаканов увеличивает затраты времени на их замену и установку в кристаллизаторе.A disadvantage of the known method for continuous casting of flat ingots [1] is the lack of data on the ratio of the lengths of the narrow and wide faces of the mold, as well as their relationship with the outer diameter of the glass, which does not allow using the known method for casting all assortments of flat ingots. In addition, the presence of two submerged filling glasses increases the time required for their replacement and installation in the mold.

Подача жидкого металла в кристаллизатор плоскими вертикальными струями в противоположных относительно осей симметрии кристаллизатора точках практически невозможна по причине повреждения корочки металла стаканом и ухудшения перемешивания металла в плоскости кристаллизатора по причине наличия самих погруженных стаканов, как таковых, и выступающих в роли преграды.The supply of liquid metal to the crystallizer by plane vertical jets at points opposite to the axis of symmetry of the mold is practically impossible due to damage to the metal crust by the glass and deterioration of metal mixing in the plane of the mold due to the presence of the immersed glasses themselves, which act as barriers.

Известен также способ непрерывной разливки прямоугольных стальных слитков, раскрытый при описании работы устройства [2. А.с. №1816530 - прототип] устройство содержит промежуточный ковш, кристаллизатор с широкими и узкими гранями и глуходонный цилиндрический погружной разливочный стакан с эксцентрично расположенными плоскими вертикальными выходными отверстиями для выпуска жидкого металла.There is also known a method of continuous casting of rectangular steel ingots, disclosed in the description of the operation of the device [2. A.S. No. 1816530 - prototype] the device contains an intermediate bucket, a mold with wide and narrow faces and a deep-sea cylindrical submersible casting glass with eccentrically arranged flat vertical outlet openings for the release of molten metal.

Недостатком известного, раскрытого в описании устройства, способа является невозможность получения плоских слитков всех сортаментов и увеличения затрат времени на замену разливочных стаканов и их установку.A disadvantage of the known method disclosed in the description of the device is the impossibility of producing flat ingots of all assortments and an increase in the time required to replace casting glasses and their installation.

Заявляемый способ направлен на создание высокоэффективного процесса непрерывной разливки прямоугольных стальных слитков.The inventive method is aimed at creating a highly efficient process for continuous casting of rectangular steel ingots.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого способа, заключается вThe technical result obtained by the implementation of the proposed method is

расширении сортамента разливаемых прямоугольных стальных слитков;expanding the assortment of cast rectangular steel ingots;

повышении качества прямоугольных стальных слитков.improving the quality of rectangular steel ingots.

Заявляемый способ характеризуется следующими существенными признаками.The inventive method is characterized by the following essential features.

Ограничительные признаки: подача жидкого металла в кристаллизатор вертикальными струями и вытягивание из кристаллизатора слитка.Restrictive signs: the supply of molten metal into the mold with vertical jets and the pulling of an ingot from the mold.

Отличительные признаки: жидкий металл подают в кристаллизатор скользящими по определенной траектории струями; струи направлены под определенным углом в сторону широких граней; траектория подачи скользящих струй определяется по формуле у=8·хⁿ, где n=0,48-0,52.Distinctive features: liquid metal is fed into the mold by jets sliding along a certain path; jets are directed at a certain angle towards wide faces; the feed path of the sliding jets is determined by the formula y = 8 · x ⁿ , where n = 0.48-0.52.

Угол направления оси струй с широкой гранью равняется α=2-10°.The angle of the direction of the axis of the jets with a wide face is α = 2-10 °.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого способа и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.A causal relationship between the totality of the essential features of the proposed method and the achieved technical result is as follows.

Подача жидкого металла в кристаллизатор скользящими по определенной траектории струями, определяемой формулой у=8·хⁿ (где n=0,48-0,52; х - ось, проходящая через центр кристаллизатора; у - ось, проходящая через внутреннюю поверхность отверстия стакана), позволяет организовать эффективное вращение и перемешивание металла в плоскости кристаллизатора.The supply of liquid metal to the mold by jets sliding along a certain trajectory, defined by the formula y = 8 · x ⁿ (where n = 0.48-0.52; x is the axis passing through the center of the mold; y is the axis passing through the inner surface of the nozzle opening ), allows you to organize the effective rotation and mixing of the metal in the plane of the mold.

Кроме этого, исключается удар струи в корочку металла, местное ее размывание и растрескивание.In addition, the impact of the jet into the metal crust, its local erosion and cracking, is excluded.

Направление струй под определенным углом в сторону широких граней обеспечивает более эффективное перемешивание металла в плоскости кристаллизатора, высокие значения скоростей металла в пристеночных слоях (до 0,7 м/с), а соответственно, и более высокую температуру корочки в верхней части кристаллизатора и увеличение теплообмена в кристаллизаторе. Кроме этого, обеспечивается вымывание неметаллических включений.The direction of the jets at a certain angle towards the wide faces provides more efficient mixing of the metal in the plane of the mold, high metal velocities in the wall layers (up to 0.7 m / s), and, accordingly, a higher crust temperature in the upper part of the mold and an increase in heat transfer in the mold. In addition, the leaching of non-metallic inclusions is provided.

Подача струй по траектории, определяемой формулой у=8·хⁿ (где n>0,52), не обеспечивает создание требуемого вращения жидкого металла в кристаллизаторе и скоростей металла до 0,7 м/с в пристеночных слоях. Кроме этого, возможно размывание корочки заготовки с ее растрескиванием.The flow of jets along the path defined by the formula y = 8 · x ⁿ (where n> 0.52) does not provide the required rotation of the liquid metal in the mold and metal speeds of up to 0.7 m / s in the wall layers. In addition, it is possible erosion of the crust of the workpiece with its cracking.

Подача струй по траектории, определяемой формулой у=8·хⁿ (где n<0,48), приводит к разрушению струй и также не обеспечивает требуемого вращения жидкого металла в плоскости кристаллизатора.The flow of jets along the path defined by the formula y = 8 · x ⁿ (where n <0.48) leads to the destruction of the jets and also does not provide the required rotation of the liquid metal in the plane of the mold.

Уменьшение угла направления оси струй с широкой гранью α<2° не обеспечивает создание максимальных скоростей жидкого металла в пристеночных слоях и вымывания неметаллических включений.A decrease in the direction angle of the axis of the jets with a wide face α <2 ° does not provide the creation of maximum velocities of the liquid metal in the wall layers and leaching of non-metallic inclusions.

Увеличения угла направления струй с широкой гранью α>10° приводит к разрушению струй при их соударении с корочкой на широкой грани, размыванию корочки и растрескиванию заготовки.An increase in the direction angle of the jets with a wide face α> 10 ° leads to the destruction of the jets when they collide with the crust on a wide face, erosion of the crust and cracking of the workpiece.

Предложенный способ и устройство поясняются чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид устройства; на фиг.2 - разрез по А-А.The proposed method and device are illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a General view of the device; figure 2 is a section along aa.

Известно устройство для непрерывной разливки плоских слитков [3. А.с. №1816530. В22D 11/10, 1993 г. Бюл. №19 - прототип], содержащее промежуточный ковш, кристаллизатор с широкими и узкими гранями и глуходонный цилиндрический погруженный разливочный стакан с эксцентрично расположенными плоскими вертикальными выходными отверстиями для выпуска жидкого металла, соотношения между шириной и высотой выходного отверстия, внутренним и наружным диаметрами стакана, углом наклона оси выходного отверстия к горизонтальной плоскости, площадью поперечного сечения одного выходного отверстия, внутренней длиной широкой грани и длиной узкой грани установлены по зависимостям, а у наружных углов кристаллизатора, расположенных по диагонали, размещены индукторы для электромагнитного перемешивания металла.A device for the continuous casting of flat ingots [3. A.S. No. 1816530. B22D 11/10, 1993 Bull. No. 19 - prototype], containing an intermediate bucket, a crystallizer with wide and narrow faces and a deep-blown cylindrical submerged casting glass with eccentrically arranged flat vertical outlet openings for the release of molten metal, the ratio between the width and height of the outlet, the inner and outer diameters of the nozzle, the angle of inclination the axis of the outlet to the horizontal plane, the cross-sectional area of one outlet, the inner length of the wide face and the length of the narrow face is set Lena dependence on, and at the outer corners of the mold located diagonally arranged metal inductors for electromagnetic stirring.

Недостаток известного устройства для непрерывной разливки плоских слитков [3] заключается в невозможности его использования для разливки широкого сортамента заготовок по причине ухудшения перемешивания расплава при увеличении длины узкой грани и уменьшении скоростей в пристеночных слоях. Увеличение наружного и внутреннего диаметров стакана приводит к увеличению его массы и размеров, что затрудняет его установку в кристаллизатор и нецелесообразно.A disadvantage of the known device for continuous casting of flat ingots [3] lies in the impossibility of its use for casting a wide assortment of billets due to the deterioration of melt mixing with an increase in the length of a narrow face and a decrease in velocities in the wall layers. The increase in the outer and inner diameters of the glass leads to an increase in its mass and size, which makes it difficult to install it in the mold and is impractical.

Кроме этого, размещение у наружных углов кристаллизатора по диагонали индукторов для электромагнитного перемешивания металла приводит к дополнительному расходу электроэнергии и увеличивает затраты времени и средств на обслуживание устройства.In addition, placing at the outer corners of the mold diagonally inductors for electromagnetic stirring of the metal leads to additional energy consumption and increases the time and cost of maintaining the device.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого устройства, заключается вThe technical result obtained by the implementation of the inventive device is

повышении качества прямоугольных стальных слитков;improving the quality of rectangular steel ingots;

в возможности его использования для получения качественных стальных слитков широкого сортамента.the possibility of using it to produce high-quality steel ingots of a wide range.

Заявляемое устройство характеризуется следующими существенными признаками.The inventive device is characterized by the following essential features.

Ограничительные признаки: промежуточный ковш; кристаллизатор с широкими и узкими гранями; глуходонный цилиндрический погруженный разливочный стакан с эксцентрично расположенными вертикальными выходными отверстиями.Restrictive signs: an intermediate ladle; crystallizer with wide and narrow faces; a deep-sea cylindrical submerged nozzle with eccentrically arranged vertical outlet openings.

Отличительные признаки: поверхность вертикальных выходных отверстий стакана выполнена по закону у=8·хⁿ; где n=0,48-0,52.Distinctive features: the surface of the vertical outlet openings of the glass is made according to the law y = 8 · x ⁿ ; where n = 0.48-0.52.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого устройства и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.A causal relationship between the set of essential features of the claimed device and the achieved technical result is as follows.

Выполнение поверхности вертикальных выходных отверстий стакана по закону у=8·хⁿ (где n=0,48-0,52) обеспечивает закручивание жидкого металла в стакане и на выходе из отверстий и, как результат, возможность подачи в кристаллизатор скользящих струй относительно широких граней.The execution of the surface of the vertical outlet openings of the glass according to the law y = 8 · x ⁿ (where n = 0.48-0.52) ensures the twisting of the liquid metal in the glass and at the exit from the holes and, as a result, the possibility of feeding relatively wide sweeping jets into the mold faces.

Выполнение поверхности вертикальных выходных отверстий стакана по закону у=8·хⁿ (где n<0,52) не обеспечивает закручивание жидкого металла в стакане и на выходе из отверстий и, как результат, невозможность подачи в кристаллизатор скользящих струй относительно широких граней и отсутствие эффективного перемешивания жидкого металла в плоскости кристаллизатора.The execution of the surface of the vertical outlet openings of the glass according to the law y = 8 · x ⁿ (where n <0.52) does not provide for the twisting of the liquid metal in the glass and at the exit from the holes and, as a result, the inability to feed relatively wide faces of the sliding jets into the mold and the absence of effective mixing of liquid metal in the plane of the mold.

Выполнение поверхности вертикальных выходных отверстий стакана по закону у=8·хⁿ (где n<0,48) нерационально увеличивает сопротивление жидкого металла на выходе из отверстий стакана, ухудшает перемешивание металла в плоскости кристаллизатора и вымывание из корочки металла неметаллических включений.The execution of the surface of the vertical outlet openings of the glass according to the law y = 8 · x ⁿ (where n <0.48) irrationally increases the resistance of the liquid metal at the exit from the openings of the glass, worsens the mixing of the metal in the plane of the mold and leaching of non-metallic inclusions from the metal crust.

Заявляемое устройство для непрерывной разливки прямоугольных стальных слитков на фиг.1 и 2 состоит из промежуточного ковша 1, глуходонного цилиндрического погруженного разливочного стакана 2 с эксцентрично расположенными вертикальными выходными отверстиями 3 с внутренней поверхностью 4, кристаллизатора 5 с широкими 6 и узкими гранями 7. Предварительно перед разливкой металла из промежуточного ковша 1 в кристаллизатор 5 разливочный стакан 2 устанавливается в кристаллизаторе таким образом, чтобы угол направления осей эксцентрично расположенных выходных отверстий с широкой гранью равнялся α=2-10°. Дополнительно донная часть кристаллизатора перекрывается специальным приспособлением - затравкой, предотвращающей выливание жидкого металла.The inventive device for continuous casting of rectangular steel ingots in figures 1 and 2 consists of an intermediate ladle 1, a deep-sea cylindrical submerged casting cup 2 with eccentrically arranged vertical outlet openings 3 with an inner surface 4, a mold 5 with wide 6 and narrow faces 7. Prior to by pouring metal from the ladle 1 into the mold 5, the casting cup 2 is installed in the mold in such a way that the angle of the axes is eccentrically located of outlet openings with a wide face was α = 2-10 °. Additionally, the bottom of the mold is blocked by a special device - a seed, which prevents the pouring of liquid metal.

Способ осуществляется заявляемым устройством следующим образом. Жидкий металл из промежуточного ковша 1 через глуходонный цилиндрический погруженный разливочный стакан 2 с эксцентрично расположенными выходными отверстиями 3 поступает в кристаллизатор 5 и заполняет его. После достижения заданного уровня жидкого металла в кристаллизаторе производится вытягивание затравки и прямоугольного стального слитка. Жидкий металл, истекающий по внутренней поверхности 4, из эксцентрично расположенных выходных отверстий 3, движется по определенной траектории относительно широких 6 и узких граней 7 с его перемешиванием и вращением в плоскости кристаллизатора 5. Применение предложенного способа и устройства для его осуществления позволит получать слитки прямоугольного сечения всех возможных сортаментов, снизить затраты на их получение, улучшить их качество.The method is carried out by the claimed device as follows. Liquid metal from the tundish 1 through a deep-sea cylindrical submerged casting cup 2 with eccentrically located outlet openings 3 enters the mold 5 and fills it. After reaching a predetermined level of liquid metal in the mold, the seed is drawn and a rectangular steel ingot is drawn. Liquid metal flowing out on the inner surface 4, from eccentrically located outlet openings 3, moves along a certain path relative to wide 6 and narrow faces 7 with its mixing and rotation in the plane of the mold 5. The application of the proposed method and device for its implementation will allow to obtain rectangular ingots all possible assortments, reduce the costs of their receipt, improve their quality.

Claims

1. A method of continuous casting of rectangular steel ingots, comprising feeding liquid steel to the center of the mold with vertical vertical jets through a deaf cylinder cylindrical submersible nozzle with eccentrically arranged vertical outlet openings and drawing an ingot from the mold, characterized in that the supply of jets of molten steel is carried out along a path defined by the formula y = 8 · x ⁿ , where n = 0.48-0.52, and sent at an angle of 2-10 ° in the direction of the wide faces of the mold.

2. Device for the continuous casting of rectangular steel ingots, containing an intermediate ladle, a mold with wide and narrow faces and a deep-sea cylindrical submersible casting nozzle with eccentrically arranged vertical outlet openings, characterized in that the surface of the vertical outlet openings of the nozzle is made from the condition of supplying jets of molten metal along the trajectory defined by the formula y = 8 · x ⁿ , where n = 0.48-0.52.