RU2644095C2

RU2644095C2 - Tundish for steel continuous casting

Info

Publication number: RU2644095C2
Application number: RU2016125069A
Authority: RU
Inventors: Алексей Александрович Коростелев; Александр Евгеньевич Семин; Георгий Иванович Котельников
Priority date: 2016-06-23
Filing date: 2016-06-23
Publication date: 2018-02-07
Also published as: RU2016125069A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to metallurgy and can be used during treatment of steel with inert gas in tundish. In tundish (3), refractory baffle (1) is installed, dividing its cavity into receiving chamber (4) and pouring chamber (5). Partition (1) has at least one window (7) through which liquid metal enters the pouring chamber from the side of the receiving chamber. In the lower part of partition window (7), porous material (8) is fixed, inside which there is a cavity connected to a supply channel for feeding inert gas through the porous material to a horizontal metal flow passing through the partition window. Thickness of the partition in the place where the porous material is located is greater than the thickness of the partition base. Refining in the partition window allows the most efficient use of the supply of inert gas to remove nonmetallic inclusions, including small ones.

EFFECT: provides an increase in the degree of steel cleaning from non-metallic inclusions, thereby increasing the quality of steel.

1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано, в частности, в промежуточных ковшах установок для непрерывной разливки стали.The invention relates to the field of metallurgy and can be used, in particular, in the intermediate ladles of plants for continuous casting of steel.

Известен промежуточный ковш, оснащенный разделительными перегородками с образованием приемной и разливочной камер. В перегородках выполнены каналы для перетекания стали из приемной в разливочные камеры, см. Д.Я. Поволоцкий и др. "Внепечная обработка стали", Москва, МИСиС, 1995 г., с. 181-182.Known intermediate bucket equipped with dividing walls with the formation of the receiving and casting chambers. In the partitions, channels are made for the flow of steel from the receiving room to the casting chambers, see D.Ya. Povolotsky et al. “Out-of-furnace steel processing”, Moscow, MISiS, 1995, p. 181-182.

При использовании такой конструкции изменение уровня металла в промежуточном ковше может привести к затягиванию каналов перегородки шлаком и выводу промежуточного ковша из эксплуатации. Кроме того, вероятность флотации мелких неметаллических включений к границе раздела металл - шлак низкая.When using this design, a change in the level of metal in the tundish can lead to tightening of the baffle channels by the slag and decommissioning the tundish. In addition, the probability of flotation of small non-metallic inclusions to the metal - slag interface is low.

Известен промежуточный ковш для непрерывной разливки металла, включающий футерованный корпус, разливочные стаканы, приемную и разливочные камеры, разделенные перегородкой, в которой выполнены верхний, средний и нижний ряды переливных каналов. Со стороны разливочной камеры из тела перегородки выходит горизонтальное щелевое сопло (Патент РФ №2185261, дата публикации: 20.07.2002 г.).Known intermediate ladle for continuous casting of metal, including a lined body, casting glasses, receiving and casting chambers, separated by a partition in which the upper, middle and lower rows of overflow channels. From the side of the casting chamber, a horizontal slotted nozzle emerges from the bulkhead body (RF Patent No. 2185261, publication date: 07/20/2002).

Недостатком данного промежуточного ковша является неустойчивая работа, которая заключается в том, что происходит размывание щели, что приводит к неравномерной подаче инертного газа по сечению ковша и неэффективному удалению неметаллических включений. Выполнение сплошного щелевидного сопла в основании перегородки ослабляет сечение перегородки.The disadvantage of this intermediate bucket is unstable operation, which consists in the erosion of the gap, which leads to an uneven supply of inert gas over the cross section of the bucket and inefficient removal of non-metallic inclusions. The implementation of a continuous slit-like nozzle at the base of the septum weakens the cross-section of the septum.

Известен промежуточный ковш машины непрерывного литья заготовок, содержащий приемную и раздаточную камеры, отделенные одна от другой вертикальной перегородкой, размещенной над пористым огнеупорным блоком для продувки газом и установленной между участком подачи струи металла в промежуточный ковш и разливочным стаканом, при этом в перегородке расположены сообщенные между собой в горизонтальном и вертикальном направлениях каналы для прохождения металла (Патент SU 1738469 А1).Known intermediate bucket continuous casting machine containing a receiving and distributing chambers, separated from each other by a vertical partition placed above the porous refractory block for gas purging and installed between the feed section of the metal stream into the intermediate ladle and the casting glass, while in the partition there are located between themselves in the horizontal and vertical directions channels for the passage of metal (Patent SU 1738469 A1).

Недостатком данного промежуточного ковша является сложность изготовления вертикальной перегородки и относительно небольшая площадь проходного сечения для поступления ламинарных потоков металла в раздаточную камеру.The disadvantage of this intermediate bucket is the difficulty of manufacturing a vertical partition and the relatively small area of the bore for the entry of laminar metal flows into the transfer chamber.

Известен промежуточный ковш для непрерывной разливки металла, включающий футерованный корпус, разливочные стаканы, приемную и разливочные камеры, разделенные перегородкой, в которой выполнены верхний, средний и нижний ряды переливных каналов, в теле перегородки выполнен газоподводящий канал, отличающийся тем, что в нижней части перегородки со стороны разливочной камеры выполнен пористый блок, внутри которого размещена перфорированная труба, соединенная с газоподводящим каналом (Патент РФ 57165 U1).Known intermediate ladle for continuous casting of metal, including a lined body, casting cups, receiving and casting chambers separated by a partition, in which the upper, middle and lower rows of overflow channels are made, a gas supply channel is made in the body of the partition, characterized in that in the lower part of the partition a porous block is made on the side of the pouring chamber, inside of which a perforated pipe is placed connected to the gas supply channel (RF Patent 57165 U1).

Недостатком данного промежуточного ковша является неполное удаление тугоплавких неметаллических включений при движении их в потоке металла и недостаточно эффективное использование аргона при подаче его через пористые продувочные блоки, находящиеся со стороны разливочной камеры.The disadvantage of this intermediate bucket is the incomplete removal of refractory non-metallic inclusions when moving them in a metal stream and the inefficient use of argon when feeding it through porous purge blocks located on the side of the casting chamber.

Известен промежуточный ковш для непрерывной разливки металла, включающий футерованный корпус, разливочные стаканы, приемную и разливочную камеры, разделенные огнеупорной перегородкой, в которой выполнены переливные каналы, и содержащий пористый продувочный блок в нижней части перегородки со стороны приемной и разливочной камеры. Внутри блока размещена перфорированная труба (Патент РФ №78451, дата публикации: 27.11.2008 г.). Такая конструкция является ближайшим аналогом предлагаемому изобретению.An intermediate ladle for continuous casting of metal is known, including a lined body, casting glasses, a receiving and casting chamber separated by a refractory partition in which overflow channels are made, and containing a porous purge block in the lower part of the partition from the receiving and casting chamber sides. A perforated pipe is placed inside the unit (RF Patent No. 78451, publication date: November 27, 2008). This design is the closest analogue of the invention.

Недостатком данного промежуточного ковша является неполное удаление тугоплавких неметаллических включений при движении их в потоке металла и недостаточно эффективное использование аргона при подаче его через пористые продувочные блоки, находящиеся со стороны приемной и разливочной камеры. Повышенное количество подаваемого газа через продувочные блоки со стороны приемной и разливочной камеры может создавать размывающие потоки металла и отрицательно сказывается на стойкости футеровки промежуточного ковша.The disadvantage of this intermediate bucket is the incomplete removal of refractory non-metallic inclusions when moving them in a metal stream and the inefficient use of argon when feeding it through porous purge blocks located on the side of the receiving and casting chamber. The increased amount of gas supplied through the purge blocks from the receiving and pouring chambers can create erosive metal flows and adversely affect the durability of the lining of the intermediate bucket.

Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого изобретения, заключается в улучшении степени очистки стали от неметаллических включений и повышении качества стали.The technical result achieved by using the present invention is to improve the degree of purification of steel from non-metallic inclusions and improve the quality of steel.

Технический результат достигается следующим образом. Промежуточный ковш для непрерывной разливки стали включает футерованный корпус, разливочные узлы, приемную и разливочную камеры жидкого металла, огнеупорную рафинирующую перегородку, которая делит объем жидкого металла, находящегося в ковше, на две части. Одна часть находится со стороны приемной камеры, в которую поступает жидкий металл из сталеразливочного ковша, другая часть находится со стороны разливочной камеры, из которой жидкий металл поступает в кристаллизатор. Перегородка имеет по меньшей мере одно окно, через которое жидкий металл со стороны приемной камеры поступает в разливочную камеру. В нижней части окна перегородки имеются углубление в центральной ее части, куда устанавливается мультиканальная вставка, а также распределительная камера, соединенная с трубкой для подачи инертного газа, который подается через вставку в горизонтальный поток металла, проходящий через окно перегородки.The technical result is achieved as follows. An intermediate ladle for continuous casting of steel includes a lined body, casting units, a receiving and casting chamber of liquid metal, a refractory refining partition, which divides the volume of liquid metal in the ladle into two parts. One part is located on the side of the receiving chamber, into which liquid metal enters from the steel pouring ladle, the other part is on the side of the casting chamber, from which liquid metal enters the mold. The partition has at least one window through which molten metal from the side of the receiving chamber enters the casting chamber. In the lower part of the partition window there is a recess in its central part where the multichannel insert is installed, as well as a distribution chamber connected to the inert gas supply pipe, which is fed through the insert into the horizontal metal flow passing through the partition window.

Пузырьки инертного газа в окне рафинирующей перегородки при выходе из пористого материала получают горизонтальную скорость от влияния потока металла в окне перегородки. Это увеличивает время взаимодействия пузырька газа с неметаллическим включением, находящимся в металле, и повышает вероятность флотации неметаллического включения, адсорбированного пузырьком, в верхний слой металла на границу раздела металл - шлак.Inert gas bubbles in the window of the refining partition upon exit from the porous material receive a horizontal velocity from the influence of the metal flow in the partition window. This increases the interaction time of a gas bubble with a nonmetallic inclusion located in a metal, and increases the likelihood of flotation of a nonmetallic inclusion adsorbed by a bubble into the upper metal layer at the metal-slag interface.

Настоящее изобретение включает в себя и другие модификации, выполненные без отклонения от существа настоящего изобретения.The present invention includes other modifications made without deviating from the essence of the present invention.

Например, рафинирующая перегородка в промежуточном ковше может содержать более одного окна 7 (фиг. 4), окно рафинирующей перегородки может иметь круглую форму и другие формы. В поперечном сечении толщина перегородки в месте нахождения мультиканальной вставки 8 может быть больше толщины ее основания (фиг. 5, вид сбоку), т.е. иметь увеличенную рафинирующую поверхность. Рафинирующая часть окна перегородки может являться отдельной деталью и устанавливаться на основную часть (тело) перегородки, подача инертного газа может осуществляться из нижней части окна перегородки со стороны разливочной и приемной камеры. Перегородка может иметь выпуклый вид, направленный в сторону приемной камеры промежуточной емкости.For example, the refining partition in an intermediate ladle may contain more than one window 7 (Fig. 4), the window of the refining partition may have a round shape and other shapes. In cross section, the thickness of the partition at the location of the multi-channel insert 8 may be greater than the thickness of its base (Fig. 5, side view), i.e. have an increased refining surface. The refining part of the partition window can be a separate part and installed on the main part (body) of the partition, inert gas can be supplied from the bottom of the partition window from the side of the filling and receiving chamber. The partition may have a convex appearance directed toward the receiving chamber of the intermediate tank.

Отличие от ближайшего аналога заключается в том, что инертный газ поступает не в пористый блок, а в распределительную камеру в нижней части окна перегородки через трубу, установленную в теле основания перегородки, и далее через мультиканальную вставку, которая содержит вертикальные каналы диаметром менее 0,5 мм, газ поступает в окно перегородки. В окне рафинирующей перегородки горизонтальная скорость потока жидкого металла больше, чем в основной емкости промежуточного ковша. Пузырек инертного газа, выходящий из мультиканальной вставки, предварительно установленной на огнеупорный мертель в окне перегородки, получает горизонтальную скорость, задаваемую потоком металла. Время нахождения пузырька в металле больше, увеличивается и время взаимодействия неметаллического включения, находящегося в потоке жидкого металла, с пузырьком инертного газа. Увеличивается степень флотации неметаллических включений, адсорбированных пузырьками газа, к поверхности раздела металл - шлак. Данная конструкция мультиканальной вставки, содержащая направленные каналы диаметром менее 0,5 мм, позволяет четко регулировать интенсивность подачи газа в поток металла. Это дает преимущество предлагаемому варианту исполнения перегородки по сравнению с ближайшим аналогом.The difference from the closest analogue is that the inert gas does not enter the porous block, but into the distribution chamber at the bottom of the septum window through a pipe installed in the body of the septum base, and then through a multichannel insert that contains vertical channels with a diameter of less than 0.5 mm, gas enters the partition window. In the window of the refining partition, the horizontal flow rate of liquid metal is greater than in the main tank of the intermediate ladle. An inert gas bubble emerging from a multichannel insert pre-installed on a refractory mortar in the partition window receives a horizontal velocity defined by the metal flow. The residence time of the bubble in the metal is longer, and the interaction time of the non-metallic inclusion in the liquid metal stream with the inert gas bubble also increases. The degree of flotation of non-metallic inclusions adsorbed by gas bubbles to the metal-slag interface increases. This design of a multi-channel insert, containing directional channels with a diameter of less than 0.5 mm, allows you to clearly control the intensity of the gas supply to the metal stream. This gives the advantage of the proposed embodiment of the partition in comparison with the closest analogue.

Также использование продувки непосредственно в окне перегородки позволяет рафинировать значительное количество неметаллических включений в стали и обеспечить большую поверхность раздела фаз неметаллическое включение - пузырек инертного газа, что приводит к наиболее эффективному использованию подаваемого газа. Учитывая горизонтальную составляющую во время движения пузырька, при выходе из окна перегородки создаются более благоприятные условия для рассредоточения всплывающих пузырьков на поверхности металла в разливочной камере промежуточного ковша под слоем шлака без оголения зеркала металла. Это также дает преимущество по сравнению с ближайшим аналогом.Also, using a purge directly in the partition window allows one to refine a significant amount of non-metallic inclusions in steel and to provide a large non-metallic inclusion phase interface - an inert gas bubble, which leads to the most efficient use of the supplied gas. Given the horizontal component during the movement of the bubble, when exiting the partition wall, more favorable conditions are created for the dispersion of pop-up bubbles on the metal surface in the casting chamber of the intermediate ladle under the slag layer without exposing the metal mirror. It also gives an advantage over the closest analogue.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется иллюстрациями.The essence of the invention is illustrated by illustrations.

Фиг. 1. Схема расположения рафинирующей перегородки в промежуточном ковше (продольный вид).FIG. 1. The layout of the refining partition in the intermediate bucket (longitudinal view).

Фиг. 2. Схема расположения рафинирующей перегородки в промежуточном ковше (поперечный вид).FIG. 2. The layout of the refining partition in the intermediate ladle (transverse view).

Фиг. 3. Механизм рафинирования стали от неметаллических включений в окне перегородки.FIG. 3. The mechanism of steel refining from non-metallic inclusions in the window of the partition.

Фиг. 4. Вид рафинирующей перегородки, имеющий более одного окна.FIG. 4. A view of a refining partition having more than one window.

Фиг. 5. Вид рафинирующей перегородки (вид сбоку - продольный), имеющей увеличенную рафинировочную часть.FIG. 5. Type of refining septum (side view - longitudinal) having an enlarged refining part.

Рафинирующая перегородка 1 представляет собой огнеупорную плиту, выполненную в виде трапеции, которая устанавливается в футерованный промежуточный ковш 3. Внешние габариты перегородки соответствуют профилю поперечного сечения внутренней части промежуточного ковша (фиг. 1, 2).The refining partition 1 is a refractory plate made in the form of a trapezoid, which is installed in a lined intermediate bucket 3. The external dimensions of the partition correspond to the cross-sectional profile of the inner part of the intermediate bucket (Fig. 1, 2).

Жидкий металл из сталеразливочного ковша 2 поступает в промежуточный ковш 3 (фиг. 1). Рафинирующая перегородка 1 делит объем жидкого металла, находящегося в промежуточном ковше 3, на две части. Одна часть находится со стороны приемной камеры 4, другая часть находится со стороны разливочной камеры 5, из которой жидкий металл поступает в кристаллизатор 6. Рафинирующая перегородка имеет по меньшей мере одно окно 7, через которое жидкий металл со стороны приемной камеры поступает в разливочную камеру. Непосредственно в окне, через его нижнюю часть 8, подается инертный газ для рафинирования металла от неметаллических включений при его горизонтальном потоке через окно рафинирующей перегородки. Площадь поперечного сечения окна перегородки составляет 5-80% от общей площади поперечного сечения перегородки.Liquid metal from the steel pouring ladle 2 enters the intermediate ladle 3 (Fig. 1). The refining partition 1 divides the volume of liquid metal located in the intermediate ladle 3 into two parts. One part is located on the side of the receiving chamber 4, the other part is on the side of the casting chamber 5, from which the liquid metal enters the crystallizer 6. The refining partition has at least one window 7, through which the liquid metal from the side of the receiving chamber enters the casting chamber. Directly in the window, through its lower part 8, an inert gas is supplied for refining the metal from non-metallic inclusions with its horizontal flow through the window of the refining partition. The cross-sectional area of the partition window is 5-80% of the total cross-sectional area of the partition.

Рафинирующая перегородка 1 (фиг. 2) в нижней части окна 7 содержит мультиканальную вставку 8, распределительную камеру 9 и трубку 13 для подачи инертного газа, вмонтированную в бетонную перегородку.The refining partition 1 (Fig. 2) in the lower part of the window 7 contains a multi-channel insert 8, a distribution chamber 9 and an inert gas supply pipe 13 mounted in a concrete partition.

Тело перегородки 1 и его рафинирующая часть 8 могут быть изготовлены, в частности, из бетона, основными компонентами которого являются оксид алюминия или оксид магния. Рафинирующая вставка в окне перегородки содержит большое количество каналов, через которые в поток металла подается инертный газ. В нижней части окна перегородки имеется полость - распределительная камера 9, к которой через трубку, вмонтированную в основание перегородки, подается инертный газ.The body of the partition 1 and its refining part 8 can be made, in particular, of concrete, the main components of which are aluminum oxide or magnesium oxide. The refining insert in the partition window contains a large number of channels through which inert gas is supplied to the metal stream. In the lower part of the partition wall there is a cavity - distribution chamber 9, to which an inert gas is supplied through a tube mounted in the base of the partition.

Особенность рафинирования стали инертным газом от неметаллических включений через окно предлагаемой перегородки заключается в следующем. Пузырьки инертного газа 10 (фиг. 3), в частности аргона, при выходе из нижней части 8 окна перегородки получают горизонтальную составляющую скорости, обусловленную потоком металла 14 через окно 7 рафинирующей перегородки. Неметаллические включения 11, находящиеся в металле, проходя через окно перегородки, также имеют горизонтальную скорость. При таком движении время взаимодействия пузырька инертного газа 10 и неметаллического включения 11 увеличивается, что также приводит к увеличению вероятности адсорбирования неметаллического включения пузырьком газа и транспортированию их к покровному шлаку 12 (для наглядности масштаб включений и пузырьков на чертеже увеличен). Это также приводит к коагуляции неметаллических включений в потоке и к флотации мелких неметаллических включений к поверхности.A feature of steel refining with inert gas from non-metallic inclusions through the window of the proposed partition is as follows. Bubbles of inert gas 10 (Fig. 3), in particular argon, at the exit from the lower part 8 of the partition window receive a horizontal velocity component due to the flow of metal 14 through the window 7 of the refining partition. Non-metallic inclusions 11 located in the metal, passing through the window of the partition, also have a horizontal speed. With this movement, the interaction time of the inert gas bubble 10 and non-metallic inclusion 11 increases, which also leads to an increase in the likelihood of adsorption of non-metallic inclusion by the gas bubble and their transportation to the coating slag 12 (for clarity, the scale of inclusions and bubbles in the drawing is increased). This also leads to the coagulation of non-metallic inclusions in the flow and to the flotation of small non-metallic inclusions to the surface.

Основное отличие данного изобретения заключается в том, что рафинирующая перегородка представляет собой отдельное изделие, содержащее в себе мультиканальную вставку и готовое для установки в промежуточный ковш. В отличие от известных способов продувки инертным газом в днище промежуточного ковша рафинирование в окне перегородки позволяет обработать весь проходящий через окно поток металла, наиболее эффективно используя подачу инертного газа, и повысить степень удаления неметаллических включений, в том числе и мелких.The main difference of this invention is that the refining partition is a separate product containing a multi-channel insert and ready for installation in an intermediate bucket. In contrast to the known methods of inert gas purging in the bottom of the intermediate ladle, refining in the partition window allows you to process the entire metal stream passing through the window, most effectively using the inert gas supply, and to increase the degree of removal of non-metallic inclusions, including small ones.

Использование предлагаемого изобретения способствует повышению качества разливаемого металла.The use of the invention improves the quality of the cast metal.

Claims

An intermediate ladle for continuous casting of steel, containing a lined body, casting units, a casting and receiving chambers for liquid metal, separated by a refractory refining partition installed in the intermediate ladle and representing a refractory plate made in the form of a trapezoid, repeating the cross-sectional profile of the inner part of the lined case moreover, at least one overflow window is made in the refining partition, in the lower part of which a porous material is fixed, distinguishing by the fact that the porous material is formed inside the cavity, connected to a supply conduit for supplying an inert gas, wherein the cross-sectional thickness of the walls at the location of the porous material is greater than the thickness of its base.