RU2644093C1

RU2644093C1 - Method of metal purge by inert gas with continuous casting

Info

Publication number: RU2644093C1
Application number: RU2016147141A
Authority: RU
Inventors: Борис Иванович Сахнов
Original assignee: Публичное акционерное общество специального машиностроения и металлургии "Мотовилихинские заводы"
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2016-11-30
Publication date: 2018-02-07

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: inert gas is supplied to the ladle, and its consumption during casting is reduced from the initial one in proportion to decrease of metal level in the ladle. The initial inert gas consumption is 0.8-0.9 the highest flow of inert gas, which is determined when treating metal on the complex processing unit before continuous casting. The highest consumption of inert gas is the highest consumption at which the "plume" is not formed on the metal surface in the ladle. For each specific melting when using a certain ladle and a purge plug, the inert gas flow providing the most favourable conditions for surfacing of non-metallic inclusions is determined.

EFFECT: improved quality of continuously cast billets by removing non-metallic inclusions.

3 cl

Description

Изобретение относится к непрерывному литью металлов и может быть использовано для очистки расплавленного металла от неметаллических включений при непрерывной разливке.The invention relates to continuous casting of metals and can be used to clean molten metal from non-metallic inclusions during continuous casting.

Известен способ обработки металла в процессе непрерывной разливки (патент RU 2337789, МПК B22D 41/50 (2006.01), опубл. 2008 г.), включающий подачу в ковш инертного газа, расход которого устанавливают визуально в пределах 20-40 л/мин, не допуская сильного бурления металла в кристаллизаторе, приводящего к быстрому выгоранию шлакообразующей смеси.A known method of processing metal in a continuous casting process (patent RU 2337789, IPC B22D 41/50 (2006.01), publ. 2008), comprising supplying an inert gas to the ladle, the flow rate of which is set visually within 20-40 l / min, not allowing strong drilling of the metal in the mold, leading to the rapid burnout of the slag-forming mixture.

Недостатком такого способа является низкое качество получаемых заготовок, что объясняется наличием неметаллических включений из-за визуальной установки расхода инертного газа, которая может привести к увеличению интенсивности продувки аргоном, приводящей к процессу обратного затягивания неметаллических включений из шлака в металл, или - к ее уменьшению, при которой неметаллическим включениям будет недостаточно инерции для всплытия и перехода в шлак.The disadvantage of this method is the low quality of the obtained workpieces, which is explained by the presence of non-metallic inclusions due to the visual setting of the inert gas flow rate, which can lead to an increase in argon purge intensity, leading to a process of backtightening non-metallic inclusions from slag to metal, or to its decrease in which non-metallic inclusions will not have enough inertia for ascent and transition to slag.

Наиболее близким к заявляемому и принятым в качестве прототипа является способ продувки металла инертным газом при непрерывной разливке (патент RU 2461635, МПК B22D 41/50 (2006.01), опубл. 2008 г.), включающий подачу в ковш инертного газа с расходом, обеспечивающим наиболее благоприятные условия для всплытия неметаллических включений, и снижение расхода инертного газа от начального в процессе разливки пропорционально снижению уровня металла в ковше. Продувку стали проводят аргоном с суммарным расходом 0,2-0,5 л/(т⋅мин) продолжительностью 7-10 мин.Closest to the claimed and adopted as a prototype is a method of purging metal with an inert gas during continuous casting (patent RU 2461635, IPC B22D 41/50 (2006.01), publ. 2008), which includes supplying an inert gas to the bucket with a flow rate that ensures the most favorable conditions for the emergence of non-metallic inclusions, and a decrease in the inert gas consumption from the initial one during the casting process is proportional to a decrease in the level of metal in the ladle. Steel is blown with argon with a total flow rate of 0.2-0.5 l / (t⋅min) lasting 7-10 minutes.

Использование такого способа непрерывной разливки, предусматривающего мягкую продувку инертным газом, позволяет повысить качество получаемых заготовок за счет снижения количества неметаллических включений.The use of such a continuous casting method, involving soft blowing with an inert gas, makes it possible to improve the quality of the resulting workpieces by reducing the number of non-metallic inclusions.

Однако при таком способе не учитывается требуемая величина расхода инертного газа для конкретной плавки и для используемого при разливке ковша, так как не учитывается изменение пропускной способности продувочной пробки, что может привести к недостаточному удалению неметаллических включений и, следовательно, - к снижению качества заготовки, получаемой при разливке.However, this method does not take into account the required inert gas flow rate for a particular melting and for the ladle used in casting, since the change in the throughput of the purge plug is not taken into account, which can lead to insufficient removal of non-metallic inclusions and, consequently, to a decrease in the quality of the workpiece obtained when casting.

Технической проблемой, решаемой при осуществлении заявляемого способа, является повышение качества получаемых заготовок за счет более надежного удаления неметаллических включений продувкой разливаемого металла инертным газом с расходом, определенным для конкретной разливаемой плавки и для используемого при разливке ковша, с учетом изменения пропускной способности продувочной пробки.The technical problem to be solved during the implementation of the proposed method is to improve the quality of the resulting workpieces by more reliable removal of non-metallic inclusions by blowing the cast metal with an inert gas with a flow rate determined for a particular cast melting and for the ladle used in casting, taking into account changes in the throughput of the purge plug.

Поставленная техническая проблема решается усовершенствованием способа продувки металла инертным газом при непрерывной разливке, включающего подачу в ковш инертного газа с расходом, обеспечивающим наиболее благоприятные условия для всплытия неметаллических включений, и снижение расхода инертного газа от начального в процессе разливки пропорционально снижению уровня металла в ковше.The technical problem posed is solved by improving the method of purging metal with an inert gas during continuous casting, which includes supplying an inert gas to the ladle with a flow rate that provides the most favorable conditions for the floating of non-metallic inclusions and reducing the inert gas consumption from the initial one during casting in proportion to the decrease in the level of metal in the ladle.

Это усовершенствование заключается в том, что перед разливкой определяют наибольший расход инертного газа, не дающий "султана" металла в ковше, который появляется на поверхности металла при интенсивной продувке. Начальный расход составляет 0,8-0,9 от наибольшего расхода инертного газа, не дающего "султана" металла в ковше. Такое выполнение способа позволяет определить требуемый начальный расход инертного газа для конкретной разливаемой плавки и для используемого при разливке ковша, с учетом изменения пропускной способности продувочной пробки, необходимый для надежного удаления неметаллических включений, и за счет этого повысить качество получаемых заготовок. Диапазон 0,8-0,9 определен экспериментально. При начальном расходе инертного газа более 0,9 от наибольшего расхода инертного газа, не дающего "султана" металла в ковше, может произойти обратное затягивание неметаллических включений из шлака в металл. При начальном расходе инертного газа менее 0,8 от наибольшего расхода, не дающего "султана" металла в ковше, неметаллическим включениям будет недостаточно инерции для всплытия и перехода в шлак.This improvement consists in the fact that before casting, the highest inert gas consumption is determined, which does not produce a "sultan" of metal in the ladle, which appears on the surface of the metal during intensive purging. The initial flow rate is 0.8-0.9 of the largest flow rate of inert gas, not giving a "sultan" of metal in the bucket. This embodiment of the method allows you to determine the required initial inert gas flow for a particular casting and for the ladle used in casting, taking into account the change in the throughput of the purge plug, necessary for reliable removal of non-metallic inclusions, and thereby improve the quality of the resulting workpieces. The range of 0.8-0.9 is determined experimentally. With an initial inert gas flow rate of more than 0.9 of the highest inert gas flow rate that does not produce a "sultan" of metal in the ladle, non-metallic inclusions from the slag to the metal may be backtrapped. With an initial inert gas flow rate of less than 0.8 of the highest flow rate that does not produce a "sultan" of metal in the ladle, non-metallic inclusions will not have enough inertia to float and transfer to slag.

Кроме того, наибольший расход инертного газа, не дающий "султана" металла в ковше, определяют перед непрерывной разливкой при обработке металла на агрегате комплексной обработки стали (АКОС), что позволяет просто и надежно определить наибольший расход инертного газа, не дающий "султана" металла в ковше для конкретной плавки, подвергаемой последующему разливу, и для используемого при разливке ковша, с учетом изменения пропускной способности продувочной пробки.In addition, the largest inert gas flow rate that does not produce a metal “sultan” in the ladle is determined before continuous casting during metal processing at the integrated steel processing unit (AKOS), which makes it possible to simply and reliably determine the highest inert gas flow rate that does not produce a metal “sultan” in a ladle for a specific melting, subjected to a subsequent spill, and for a ladle used in casting, taking into account changes in the throughput of the purge plug.

Кроме того, скорость снижения расхода определяется из соотношения:In addition, the rate of decrease in consumption is determined from the ratio:

, где:

where:

С - скорость снижения расхода инертного газа, л/мин²;C is the rate of decrease in inert gas consumption, l / min ² ;

Р_н - начальный расход инертного газа, л/мин;R _n - the initial inert gas flow rate, l / min;

ν - скорость вытягивания непрерывнолитой заготовки, м/мин;ν is the drawing speed of the continuously cast billet, m / min;

p - вес одного погонного метра непрерывнолитой заготовки т/м;p is the weight of one running meter of continuously cast billets t / m;

Q - начальный вес металла в ковше, т.Q is the initial weight of the metal in the bucket, t.

Снижение расхода подачи инертного газа со скоростью, определенной соотношением, приведенным выше, позволяет обеспечить в процессе всей разливки точную подачу инертного газа с расходом, необходимым для надежного удаления неметаллических включений.Reducing the flow rate of inert gas at a speed determined by the ratio given above, allows for the accurate inert gas supply with the flow rate necessary for reliable removal of non-metallic inclusions during the entire casting.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.The proposed method is as follows.

Перед непрерывной разливкой определяют наибольший расход инертного газа, не дающий "султана" металла в ковше, при продувке металла инертным газом. Например, этот расход определяют перед непрерывной разливкой при обработке металла на АКОС для конкретной плавки, подвергаемой последующей разливке, и для используемого при разливке ковша, с учетом изменения пропускной способности продувочной пробки.Before continuous casting, the highest inert gas consumption is determined, which does not produce a "sultan" of metal in the ladle, when the metal is purged with an inert gas. For example, this flow rate is determined before continuous casting during metal processing at AKOS for a specific melting, subjected to subsequent casting, and for the ladle used in casting, taking into account changes in the throughput of the purge plug.

При непрерывной разливке подают инертный газ в ковш с начальным расходом, составляющим 0,8-0,9 от наибольшего расхода инертного газа, не дающего "султана" металла в ковше. В процессе разливки снижают расход инертного газа от начального пропорционально снижению уровня металла в ковше.During continuous casting, inert gas is supplied to the ladle with an initial flow rate of 0.8-0.9 of the highest inert gas flow rate that does not produce a "sultan" of metal in the ladle. During the casting process, the inert gas consumption is reduced from the initial one in proportion to the decrease in the metal level in the ladle.

Предложенным способом проводили продувку при разливке стали марки 40ХГМА из 60-тонного ковша в кристаллизатор сечением 450×540 мм, со скоростью вытягивания 0,18 м/мин. При обработке металла на АКОС определили расход инертного газа (аргона), не дающего "султана" металла в ковше, который составил 147 л/мин. Определили начальный расход газа для продувки: 0,85×147=125 л/мин. По вышеприведенному соотношению определили скорость снижения расхода, которая составила 0,68 л/мин².By the proposed method, purging was carried out when casting 40KhGMA steel from a 60-ton ladle into a mold with a cross section of 450 × 540 mm, with a draw speed of 0.18 m / min. When processing metal at AKOS, the flow rate of inert gas (argon) was determined, which did not produce a "sultan" of metal in the ladle, which amounted to 147 l / min. The initial gas flow rate for purging was determined: 0.85 × 147 = 125 l / min. The above ratio determined the rate of decrease in flow rate, which amounted to 0.68 l / min ² .

Всего было разлито с продувкой предлагаемым способом 3 плавки данной марки стали. Из блюмов этих плавок отковали поковки диаметром 350 мм. От поковок взяли пробы металла в начале, в середине и в конце разливки. На микрошлифах от этих проб под микроскопом с 100-кратным увеличением определили баллы содержания неметаллических включений и сравнили с плавкой стали 40ХГМА, разлитой без продувки, из блюмов которой были также откованы поковки диаметром 350 мм.In total, 3 melts of this steel grade were poured with a purge by the proposed method. Forgings of 350 mm in diameter were forged from the blooms of these heats. Metal samples were taken from the forgings at the beginning, in the middle and at the end of the casting. On microsections from these samples under a microscope with a 100-fold increase, non-metallic inclusions content points were determined and compared with 40KhGMA steel melted, cast without purging, from forgings 350 mm in diameter were also forged.

Средний балл содержания неметаллических включений в металле плавки без продувки во время разливки составил - 2,8. Средний балл в металле 3-х плавок с продувкой во время разливки предлагаемым способом составил - 1,3, то есть достигнуто снижение содержания неметаллических включений на 54%.The average score of the content of non-metallic inclusions in the melting metal without blowing during casting was 2.8. The average score in the metal of 3 melts with a purge during casting by the proposed method was 1.3, that is, a 54% decrease in the content of non-metallic inclusions was achieved.

Таким образом, использование предлагаемого способа повышает качество получаемых заготовок за счет более надежного удаления неметаллических включений продувкой разливаемого металла инертным газом с расходом, определенным для конкретной разливаемой плавки и используемого при разливке ковша, с учетом изменения пропускной способности продувочной пробки.Thus, the use of the proposed method improves the quality of the resulting workpieces due to a more reliable removal of non-metallic inclusions by blowing the cast metal with inert gas with a flow rate determined for a particular cast melting and used when casting the ladle, taking into account changes in the throughput of the purge plug.

Claims

1. A method of purging metal with an inert gas during continuous casting, comprising supplying an inert gas to the ladle and reducing the inert gas consumption from the initial one during the casting process in proportion to the reduction in metal level in the ladle, characterized in that the highest inert gas consumption is determined before casting, which does not produce a "sultan" "the metal in the bucket, and the initial flow rate of inert gas for purging is set equal to 0.8-0.9 of the aforementioned highest flow rate of inert gas.

2. The method according to p. 1, characterized in that the highest inert gas flow rate that does not produce a "sultan" of metal in the ladle is determined before continuous casting during metal processing at the integrated steel processing unit (AKOS).

3. The method according to p. 1, characterized in that the rate of decrease in flow rate is determined from the ratio:

,

Where:

C is the rate of decrease in inert gas consumption, l / min ² ;

R _n - the initial inert gas flow rate, l / min;

ν is the drawing speed of the continuously cast billet, m / min;

p is the weight of one running meter of continuously cast billets t / m;

Q is the initial weight of the metal in the bucket, t.