RU2628590C2

RU2628590C2 - Melt charging system for strip casting

Info

Publication number: RU2628590C2
Application number: RU2013108515A
Authority: RU
Inventors: Йорг БАУШ; Райнер ПЮРЛИНГ; Йохен ШЛЮТЕР; Йохен ВАНС; Карл-Хайнц ШПИТЦЕР; Хелльфрид АЙХХОЛЬЦ
Original assignee: Смс Груп Гмбх
Priority date: 2010-07-31
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2017-08-21
Also published as: EP2598268A1; DE102010033018A1; KR20130041927A; RU2013108515A; CN103025456B; EP2598268B1; WO2012016922A1; US20130269905A1; CN103025456A; BR112013002475A2

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: melt chraging system for horizontal casting of a strip of molten metal comprises a notch, in particular a nozzle (9), and at least one heating device (21, 22, 28) for heating the notch. The heating device may be located in the furnace hearth, side walls, in the partition, in the sill, overflow device and/or in the cover of the notch. The heating device comprises a porous burner or an inductive heat carrier.

EFFECT: prevention of metal freezing at the outlet from the notch.

4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к системе загрузки расплава для горизонтальной разливки полосы расплавленного металла с леткой, в частности, с насадкой для свободного перетекания расплавленных металлов, в дальнейшем именуемой «насадкой».The invention relates to a melt loading system for horizontal casting of a strip of molten metal with a notch, in particular with a nozzle for free flow of molten metals, hereinafter referred to as “nozzle”.

Горизонтальную разливку полосы из металлов, которую также называют прямой отливкой полосы (Direct Strip Casting) и технологией литья полосы (BCT - Band Casting Technology), используют, например, для стали, например, при литье с близким к окончательному размером в сочетании с отдельной или встроенной прокаткой. Этап деформирования или прокатки имеет при этом целью как уменьшение толщины, так и структурное преобразование, т.е. рекристаллизацию. Речь идет о способе с ориентацией на производство горячекатаной широкой полосы стальных сплавов.Horizontal casting of a metal strip, also called Direct Strip Casting and BCT, is used, for example, for steel, for example, when casting close to the final size in combination with a separate or built-in rolling. The stage of deformation or rolling in this case has the goal of both reducing the thickness and structural transformation, i.e. recrystallization. This is a method with a focus on the production of a hot-rolled wide strip of steel alloys.

При разливке полосы расплавленную сталь загружают через систему подачи с соответственно выполненной насадкой на движущуюся по замкнутой траектории, охлаждаемую снизу водой транспортирующую ленту. Подача расплава при горизонтальной разливке полосы осуществляется емкостью или системой для загрузки расплава. При этом расплав протекает через загрузочную зону, а также затем через выходную зону, пока он через керамический элемент, например насадку свободного перетекания, не попадет на транспортирующую ленту. Транспортирующая лента приводится в движение и направляется двумя направляющими роликами. Поступающий на транспортирующую ленту расплав полностью кристаллизуется уже в области первичного охлаждения. После кристаллизации полоса поступает на встроенную прокатку в прокатный стан. После встроенной прокатки и последующего процесса охлаждения полосу наматывают. Такой способ литья полосы известен из DE 198 52 275 A1. When casting the strip, molten steel is loaded through a feed system with a correspondingly made nozzle onto a conveyor belt moving along a closed path, cooled from below by water. The supply of the melt during horizontal casting of the strip is carried out by a tank or system for loading the melt. In this case, the melt flows through the loading zone, and then through the outlet zone, until it gets onto the conveyor belt through a ceramic element, for example, a free-flow nozzle. The conveyor belt is driven and guided by two guide rollers. The melt entering the conveyor belt is completely crystallized already in the primary cooling region. After crystallization, the strip enters the built-in rolling mill. After the built-in rolling and subsequent cooling process, the strip is wound. Such a strip casting method is known from DE 198 52 275 A1.

Известно, что систему загрузки расплава подогревают, чтобы предотвратить намораживание кристаллизующегося металла на летке (насадке). Тем не менее, при этой технологии оно не предотвращается, поскольку летка после окончания процесса подогрева недостаточно нагрета, и происходит намораживание разливаемого металла. Это приводит к неоднородному потоку расплава и к дефектам в профиле литой полосы и на поверхности литых изделий. Кроме того, удаление намораживания во время литья приводит также к неустановившимся состояниям в отношении потока и качества поверхности отливок. Очень долгое время предварительного нагрева загружаемого металла в системе загрузки расплава, т.е. до момента времени непосредственно перед выходом расплава, также не может быть реализовано по причине создаваемой инертной атмосферы расплава с помощью инертного газа как раз в области загрузки металла.It is known that the melt loading system is heated to prevent freezing of crystallizing metal on the tap hole (nozzle). However, with this technology it is not prevented, since the tap hole after the heating process is not sufficiently heated, and the metal being poured freezes. This leads to an inhomogeneous melt flow and to defects in the profile of the cast strip and on the surface of the cast products. In addition, the removal of freezing during casting also leads to transient conditions with respect to flow and surface quality of the castings. A very long pre-heating time of the feed metal in the melt charge system, i.e. up to the point in time immediately before the melt exit, it also cannot be realized due to the inert atmosphere created by the melt using inert gas just in the metal loading area.

Задачей изобретения является предотвращение недостатков предшествующего уровня техники и, в частности, предотвращение намораживания застывшего металла на выходе из летки (насадки).The objective of the invention is to prevent the disadvantages of the prior art and, in particular, to prevent freezing of frozen metal at the exit of the notch (nozzle).

Согласно изобретению эта задача решается в системе загрузки расплава рассмотренного вначале рода тем, что в зоне летки расположено по меньшей мере одно нагревательное устройство для нагрева летки.According to the invention, this problem is solved in the melt loading system of the genus considered at first by the fact that at least one heating device for heating the notch is located in the notch zone.

Согласно изобретению обеспечивается активное нагревание летки, т.е., в частности, насадки. Кроме того, может нагреваться и зона вблизи насадки.According to the invention, active heating of the tap hole is provided, i.e., in particular the nozzle. In addition, the area near the nozzle may also heat up.

Предпочтительные усовершенствования изобретения вытекают из зависимых пунктов. Preferred improvements of the invention arise from the dependent claims.

Особенно подходящим является вариант осуществления изобретения, согласно которому летка сама снабжена нагревательным устройством или нагревательное устройство расположено рядом с леткой.Particularly suitable is an embodiment of the invention, according to which the notch is itself equipped with a heating device or the heating device is located next to the notch.

Предпочтительно летка, по меньшей мере, частично выполнена из огнеупорной керамики.Preferably, the tap hole is at least partially made of refractory ceramic.

В предпочтительном варианте нагревательное устройство выполнено в виде газового нагревателя и/или электрического нагревателя. In a preferred embodiment, the heating device is in the form of a gas heater and / or an electric heater.

Предпочтительно предусматривается, что нагревательное устройство расположено или встроено в подине, в боковых стенках, в перегородке, пороге, переливном устройстве и/или в крышке летки, соответственно, насадки. Preferably, it is provided that the heating device is located or integrated in the hearth, in the side walls, in the partition, threshold, overflow device and / or in the cover of the notch, respectively, nozzles.

Предпочтительно нагревательное устройство, в частности, в форме нагревательных стержней расположено в углублениях или канавках в подине и/или в крышке.Preferably, the heating device, in particular in the form of heating rods, is located in recesses or grooves in the hearth and / or in the lid.

В дополнительном предпочтительном варианте осуществления изобретения нагревательное устройство окружено керамическими элементами. Они могут использоваться с различными геометрическими характеристиками.In a further preferred embodiment, the heating device is surrounded by ceramic elements. They can be used with various geometric characteristics.

Предпочтительно нагревательные стержни выполнены в виде карбидных нагревательных стержней, в частности в виде нагревательных стержней из карбида лития или карбида кремния. Preferably, the heating rods are made in the form of carbide heating rods, in particular in the form of heating rods of lithium carbide or silicon carbide.

Если нагревательное устройство содержит по меньшей мере одну пористую горелку, может быть предусмотрен нагрев, плавно и легко регулируемый в широком диапазоне. Пористую горелку можно использовать с жидким теплоносителем, но предпочтительно с газом. При этом происходит совместная подача горючей жидкости и воздуха для реакции горения в пенокерамическом материале. Пористая горелка может заполнять нижнюю и/или верхнюю часть насадки полностью или частично. Благодаря высокой плотности мощности на единицу поверхности, которая может быть достигнута пористой горелкой, она может использоваться в качестве компактной горелки. Плавно регулируемая мощность горелки позволяет создавать в процессе соответствующую необходимую теплоту сгорания, точно дозируемую, чтобы согласовать поверхность насадки с необходимыми параметрами плавления в соответствующем процессе плавления. If the heating device comprises at least one porous burner, heating can be provided that is smoothly and easily adjustable over a wide range. A porous burner can be used with a heat transfer fluid, but preferably with a gas. In this case, a joint supply of combustible liquid and air for the combustion reaction in the ceramic foam material occurs. The porous burner may fill the lower and / or upper part of the nozzle in whole or in part. Due to the high power density per unit surface that can be achieved by the porous burner, it can be used as a compact burner. The continuously adjustable burner power allows the process to create the necessary calorific value, accurately metered, in order to match the nozzle surface with the necessary melting parameters in the corresponding melting process.

В другом варианте осуществления изобретения предпочтительно использовать индуктивный теплоноситель, например WS "Inducer" компании RHI.In another embodiment of the invention, it is preferable to use an inductive coolant, for example, RHI's WS Inducer.

Особенно предпочтительной является система с индуцированной средней частотой около 10 кГц. Геометрические характеристики катушки должны согласовываться с нагреваемым керамическим элементом, чтобы обеспечить быстрый и равномерный нагрев. Керамика также должна иметь достаточную электрическую проводимость, чтобы обеспечить наряду с необходимым энерговыделением непродолжительное время прогрева, предпочтительно около 10 минут. Especially preferred is a system with an induced average frequency of about 10 kHz. The geometrical characteristics of the coil must be consistent with the heated ceramic element to ensure fast and uniform heating. Ceramics should also have sufficient electrical conductivity to provide, along with the necessary energy release, a short warm-up time, preferably about 10 minutes.

Система загрузки расплава согласно изобретению в качестве преимущества предусматривает также узел подачи инертного газа на линию отливаемой металлической полосы в зоне летки. The melt loading system according to the invention also provides, as an advantage, an inert gas supply unit to the line of the cast metal strip in the notch zone.

В соответствии с изобретением можно объединить различные технологии, в частностиIn accordance with the invention, various technologies can be combined, in particular

1) нагревательные элементы, встроенные в керамику или в качестве заменителя керамики,1) heating elements embedded in ceramics or as a substitute for ceramics,

2) пористые горелки, как описано выше, и2) porous burners, as described above, and

3) индуктивность,3) inductance

для нагрева летки, в частности насадки. Если насадка выполнена в виде керамического элемента, для литья расплавленной стали стремятся к температуре керамики приблизительно до 1100°C. Когда крышку насадки или верхнюю часть насадки заменяют нагретым элементом, тепловое излучение нагревает керамику. Нагревательные элементы могут быть встроены в крышку насадки, в частности в зону перетекания. for heating tap holes, in particular nozzles. If the nozzle is made in the form of a ceramic element, for casting molten steel tend to ceramic temperatures up to approximately 1100 ° C. When the cap of the nozzle or the upper part of the nozzle is replaced with a heated element, thermal radiation heats the ceramic. Heating elements can be integrated in the cap of the nozzle, in particular in the overflow zone.

Когда дно насадки заменяют нагретым элементом, излучение также нагревает керамику. Это нужно только при соответствующих мерах охлаждения, принятых для транспортирующей ленты, с помощью которой транспортируют отлитые металлические полосы. Также нагревательные элементы могут быть встроены в нижнюю часть насадки, в частности в зону перелива, в порог, перегородку или в боковые стенки насадки.When the nozzle bottom is replaced with a heated element, the radiation also heats the ceramic. This is only necessary with the appropriate cooling measures adopted for the conveyor belt, with which the cast metal strips are transported. Also, the heating elements can be integrated in the lower part of the nozzle, in particular in the overflow zone, in the threshold, partition or in the side walls of the nozzle.

В целом изобретение имеет также то преимущество, что процесс литья стал надежнее в отношении потерь времени и также по температуре. Литье при этом также можно осуществлять в течение более длительного периода времени.In general, the invention also has the advantage that the casting process has become more reliable in terms of time loss and also in temperature. In this case, casting can also be carried out over a longer period of time.

Далее изобретение подробно описано в примерах осуществления. На чертежах показано:The invention is further described in detail in the embodiments. The drawings show:

фиг.1 - схематический вид сбоку установки для литья полосы, figure 1 is a schematic side view of the installation for casting strips,

фиг.2 - вид в разрезе зоны летки, оснащенной нагревательными элементами, установки для литья полосы,figure 2 is a view in section of the zone of the notch, equipped with heating elements, installation for casting strip,

фиг.3 - вид в перспективе, частично в сечении, насадки в установке для литья полосы.figure 3 is a perspective view, partially in cross section, of the nozzle in the installation for casting strip.

Установка литья полосы 1 (фиг.1) для разливки стальной полосы или полосы из другого металла содержит систему подачи жидкого металла с печью 2, в которой сначала находится расплав 3.Installation casting strip 1 (figure 1) for casting a steel strip or strip of another metal contains a liquid metal feed system with a furnace 2, in which the melt 3 is first located.

Стопором 4 можно открыть печь 2 ниже выпускного желоба 5. При этом стопор 4 в закрытом положении установлен напротив уплотнительного кольца 6. The stopper 4 can open the furnace 2 below the exhaust channel 5. In this case, the stopper 4 in the closed position is installed opposite the sealing ring 6.

Из выпускного желоба 5 расплав течет предпочтительно в также нагретый или изолированный загрузочный резервуар 7. Из него расплав выходит через выпускной канал 8, который заканчивается леткой, в частности насадкой 9.From the outlet trough 5, the melt preferably flows into a heated or insulated loading tank 7. From it, the melt exits through the outlet channel 8, which ends with a notch, in particular a nozzle 9.

Насадка 9 оснащена порогом 10 и перегородкой 11, чтобы направлять поток расплава. В зоне выхода из насадки 9 предусмотрено сопло 12 подачи газа, которое создает поток инертного газа, противоположный направлению потока расплава, чтобы распределить расплав предпочтительно также поперек направления литья и/или чтобы предотвратить поверхностную коррозию затвердевшего расплава.The nozzle 9 is equipped with a threshold 10 and a baffle 11 to direct the flow of the melt. A gas supply nozzle 12 is provided in the exit zone of the nozzle 9, which generates an inert gas flow opposite to the direction of the melt flow, in order to distribute the melt preferably also across the casting direction and / or to prevent surface corrosion of the solidified melt.

Сопло образует на бесконечной транспортирующей ленте 13 металлическую полосу 14. Транспортирующая лента 13 проходит над направляющим или ведущим роликом 15. Кроме того, транспортирующая лента 13 направляется через опорные ролики 16 и/или сотообразную решетку. Между ними расположены форсунки 17, которые распыляют извлеченную из резервуара 18 охлаждающую среду на нижнюю сторону транспортирующей ленты 13, чтобы закристаллизовать металлическую полосу 14.The nozzle forms a metal strip 14 on the endless conveyor belt 13. The conveyor belt 13 extends above the guide or drive roller 15. In addition, the conveyor belt 13 is guided through the support rollers 16 and / or the honeycomb grill. Between them there are nozzles 17 which spray the cooling medium extracted from the reservoir 18 onto the lower side of the conveyor belt 13 in order to crystallize the metal strip 14.

Предпочтительно предусмотрены на обеих боковых сторонах транспортирующей ленты 13 не показанные здесь перемещающиеся вместе с ней задающие форму сегменты, которые перекрывают друг друга или расположены вплотную друг к другу так, чтобы предотвратить утечку затвердевающего металла. Расстояние между сегментами определяется шириной транспортирующей ленты 13 или регулируется в зависимости от желаемой ширины.Preferably, on both sides of the conveyor belt 13, shape-defining segments that are not shown here move together with one another and overlap each other so as to prevent the hardening metal from leaking out. The distance between the segments is determined by the width of the conveyor belt 13 or is adjusted depending on the desired width.

Сконструированная, как эта насадка 9, и поэтому обозначенная такой же позицией насадка 9 (фиг.2) оснащена в нескольких местах нагревательными элементами для создания посредством примыкающих к расплаву поверхностей постоянной температуры окружающей среды расплава. Предпочтительно, чтобы и в верхней части 19 насадки, и в нижней части 20 насадки были предусмотрены нагревательные устройства. В верхней части 19 насадки два нагревательных устройства 21, 22 расположены друг за другом в направлении потока расплава. Каждое из нагревательных устройств 21, 22 содержит установленный в керамическую трубку 23 нагреватель 24. Также в передней перегородке 25 насадки 9 закреплен нагреватель 26. Эту перегородку при этом предпочтительно выполнить внутри как керамическую трубку. Нагреватель 26 может быть встроен в эту керамическую трубку. Перегородка 25 регулирует на выходе выходящий из насадки 9 поток расплава.Designed like this nozzle 9, and therefore marked with the same position, the nozzle 9 (Fig. 2) is equipped in several places with heating elements to create, by means of the surfaces adjacent to the melt, a constant temperature of the environment of the melt. Preferably, heating devices are provided in both the upper part 19 of the nozzle and the lower part 20 of the nozzle. In the upper part 19 of the nozzle, two heating devices 21, 22 are located one after the other in the direction of melt flow. Each of the heating devices 21, 22 contains a heater 24. A heater 26 is also installed in the front partition 25 of the nozzle 9. A heater 26 is fixed to this. This partition is preferably made inside like a ceramic tube. Heater 26 may be integrated into this ceramic tube. The baffle 25 controls at the outlet the melt flow exiting from the nozzle 9.

Точно так же в нижней части 20 насадки в керамической трубке 27 расположен нагреватель 28. Нагреватели 24, 26, 28 изготовлены, например, из карбида кремния или карбида лития.Similarly, in the lower part 20 of the nozzle in the ceramic tube 27 is a heater 28. The heaters 24, 26, 28 are made, for example, of silicon carbide or lithium carbide.

В другом варианте осуществления изобретения в насадке 30 (фиг.3), имеющей нижнюю часть 31 и верхнюю часть 32, нагревательные стержни 33, 34 выполнены в верхней части в виде омических нагревателей сопротивления и проходят поперек направления течения расплава, который покидает насадку через порог 35.In another embodiment of the invention, in the nozzle 30 (FIG. 3) having a lower part 31 and an upper part 32, the heating rods 33, 34 are made in the upper part in the form of ohmic resistance heaters and extend across the direction of flow of the melt that leaves the nozzle through a threshold 35 .

Верхняя и нижняя части 19, 20 и 31, 32 насадки выполнены, например, полностью из огнеупорной керамики. Также в этом случае огнеупорная керамика может быть снабжена выемками, в которых установлены окруженные керамической оболочкой нагревательные элементы, такие как нагревательные стержни 33, 34.The upper and lower parts 19, 20 and 31, 32 of the nozzle are made, for example, completely of refractory ceramics. Also in this case, the refractory ceramic may be provided with recesses in which heating elements surrounded by a ceramic shell are installed, such as heating rods 33, 34.

С другой стороны, в зависимости от температуры плавления разливаемого металла верхняя и нижняя части 19, 20 и 31, 32 насадки могут также быть выполнены из металла с достаточно высокой температурой плавления. On the other hand, depending on the melting temperature of the cast metal, the upper and lower parts 19, 20 and 31, 32 of the nozzle can also be made of metal with a sufficiently high melting temperature.

Таким образом, если разливаемым металлом является олово, цинк или алюминий или сплавы этих металлов, то верхняя и нижняя части 19, 20 и 31, 32 насадки также полностью или частично могут быть выполнены из стали, например нержавеющей стали с соответствующими применению свойствами, в частности, в отношении склонности к коррозии, причем также и в этом случае нагреватели с керамическими оболочками могут быть установлены в соответствующие углубления в верхней или нижней части насадки. Thus, if the cast metal is tin, zinc or aluminum or alloys of these metals, then the upper and lower parts 19, 20 and 31, 32 of the nozzle can also be fully or partially made of steel, for example stainless steel with properties suitable for the application, in particular , in relation to the tendency to corrosion, and also in this case, heaters with ceramic shells can be installed in the corresponding recesses in the upper or lower part of the nozzle.

Стрелка S на фиг.2 и 3 указывает направление потока расплава.Arrow S in FIGS. 2 and 3 indicates the melt flow direction.

ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙLIST OF POSITIONS

1 - установка для разливки полосы1 - installation for casting strip

2 - печь2 - oven

3 - расплав3 - melt

4 - стопор4 - stopper

5 - выпускной желоб5 - exhaust trough

6 - уплотнительное кольцо6 - a sealing ring

7 - загрузочный резервуар7 - loading tank

8 - выпускной канал8 - exhaust channel

9 - насадка/летка9 - nozzle / notch

10 - порог10 - threshold

11 - перегородка11 - partition

12 - сопло подачи газа12 - gas supply nozzle

13 - транспортирующая лента 13 - conveyor belt

14 - металлическая полоса14 - metal strip

15 - направляющий или ведущий ролик15 - guide or drive roller

16 - опорные ролики16 - support rollers

17 - форсунки17 - nozzles

18 - резервуар18 - tank

19 - верхняя часть насадки19 - the upper part of the nozzle

20 - нижняя часть насадки20 - lower part of the nozzle

21 - нагревательное устройство21 - heating device

22 - нагревательное устройство22 - heating device

23 - керамическая трубка23 - ceramic tube

24 - нагревательный стержень24 - heating rod

25 - перегородка25 - partition

26 - нагревательный стержень26 - heating rod

27 - керамическая трубка27 - ceramic tube

28 - нагревательный стержень 28 - heating rod

30 - насадка30 - nozzle

31 - нижняя часть31 - lower part

32 - верхняя часть32 - upper part

33 - нагревательный стержень33 - heating rod

34 - нагревательный стержень34 - heating rod

35 - порог35 - threshold

S - направление потока расплаваS - melt flow direction

Claims

1. Melt loading system for horizontal casting of a strip of molten metal (3) with a tap hole, in particular with a nozzle (9, 30), and at least one heating device for heating a tap hole located in the tap hole area, characterized in that the heating device located or integrated in the hearth, in the side walls, in the partition, in the threshold, in the overflow device and / or in the cover of the notch, respectively, nozzles, and the heating device contains at least one porous burner and moreover in the area of the notch is provided o a gas supply nozzle (12) that generates an inert gas stream opposite the direction of the melt flow to distribute the melt and prevent surface corrosion of the solidified melt.

2. The melt loading system according to claim 1, characterized in that the notch is at least partially made of refractory ceramics.

3. The melt loading system according to claim 1 or 2, characterized in that the heating device is surrounded by ceramic components (23, 27).

4. The melt loading system according to claim 1 or 2, characterized in that the heating device comprises an inductive coolant.