RU59459U1

RU59459U1 - DEVICE FOR CONTINUOUS METAL CASTING

Info

Publication number: RU59459U1
Application number: RU2006125974/22U
Authority: RU
Inventors: Игорь Михайлович Ячиков; Александр Прокопьевич Морозов; Ирина Васильевна Портнова; Ринат Мударисович Хадиев
Original assignee: Игорь Михайлович Ячиков
Priority date: 2006-07-17
Filing date: 2006-07-17
Publication date: 2006-12-27

Abstract

Полезная модель относится к литейному производству, в частности к устройствам для непрерывного литья с обработкой разливаемого расплавленного металла с помощью электрических и магнитных полей, конкретно к установкам с кондуктивным перемешиванием расплава в промежуточном ковше и кристаллизаторе, а также с регулированием расхода металла в разливочном стакане машины непрерывного литья заготовок и может быть использована для управления разливкой и предотвращения зарастания разливочного стакана. Полезная модель позволяет повысить качество непрерывнолитой заготовки за счет стабилизации скорости разливки металла, устранения зарастания разливочного стакана неметаллическими включениями, повышения химической и структурной однородности слитка путем эффективного кондуктивно-электромагнитного торможения и перемешивания расплавов 39, 40 и 41, регулируемых переключением тока от силового источника постоянного тока 9 через регуляторы тока 10, 11, 12 и 13 на электродах 7 и 8, установленных на разливочном стакане 3, на подовый электрод 14 в промежуточном ковше 1 и на кристаллизатор 5, с воздействием на проходящие токи постоянным магнитным полем от электромагнитов 27 и 28, причем периодичность, амплитуда и частота переключения тока, а также напряженность и полярность магнитного поля регулируются микропроцессорной системой управления 22 по сигналам обратной связи с датчиков массы расплава 2 в промежуточном ковше 1 и уровня расплава 9 в кристаллизаторе 5. 1 ил.The utility model relates to foundry, in particular to devices for continuous casting with the processing of molten metal being poured using electric and magnetic fields, specifically to installations with conductive mixing of the melt in the intermediate ladle and mold, as well as with the regulation of metal flow in the casting nozzle of a continuous machine casting blanks and can be used to control casting and prevent overgrowing of the pouring cup. The utility model makes it possible to improve the quality of continuously cast billets by stabilizing the speed of metal casting, eliminating overgrowing of the nozzle by non-metallic inclusions, increasing the chemical and structural homogeneity of the ingot by effective conductive electromagnetic braking and mixing of melts 39, 40 and 41, regulated by switching current from a direct current power source 9 through current regulators 10, 11, 12 and 13 on the electrodes 7 and 8 mounted on the pouring nozzle 3, to the hearth electrode 14 in between the exact bucket 1 and the mold 5, with a constant magnetic field acting on the passing currents from the electromagnets 27 and 28, the frequency, amplitude and frequency of the current switching, as well as the magnetic field strength and polarity being controlled by the microprocessor control system 22 by feedback signals from the mass sensors melt 2 in the intermediate ladle 1 and the level of melt 9 in the mold 5. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к литейному производству, в частности к устройствам для непрерывного литья с обработкой разливаемого расплавленного металла с помощью электрических и магнитных полей, конкретно к установкам с кондуктивным перемешиванием расплава в промежуточном ковше и кристаллизаторе, а также с регулированием расхода металла в разливочном стакане машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) и может быть использована для управления разливкой, предотвращения зарастания разливочного стакана и повышения качества заготовки.The utility model relates to foundry, in particular to devices for continuous casting with the processing of molten metal being poured using electric and magnetic fields, specifically to installations with conductive mixing of the melt in the intermediate ladle and mold, as well as with the regulation of metal flow in the casting nozzle of a continuous machine casting blanks (CCM) and can be used to control casting, prevent overgrowing of the pouring cup and improve the quality of the workpiece.

Известно устройство для непрерывной разливки металла, содержащее промежуточный ковш с расположенным в его днище разливочным стаканом, сообщающимся с кристаллизатором и снабженным двумя электродами, установленными напротив друг друга в стенке стакана и подключенными к первому источнику тока, и двумя постоянными электромагнитами, подключенными ко второму и третьему источникам тока и имеющими общий магнитопровод, охватывающий стакан, сердечники которых примыкают к стенке стакана и расположены напротив друг друга перпендикулярно к оси электродов (см. заявку Японии №49-30613, B 22 D 11/10, опубл. 14.08.1974).A device for continuous casting of metal is known, containing an intermediate ladle with a casting cup located in its bottom, communicating with the mold and equipped with two electrodes mounted opposite each other in the cup wall and connected to the first current source, and two permanent electromagnets connected to the second and third current sources and having a common magnetic circuit covering the glass, the cores of which are adjacent to the glass wall and are located opposite each other perpendicular to the axis electrodes (see Japanese application No. 49-30613, B 22 D 11/10, publ. 08/14/1974).

Известное устройство для непрерывной разливки металла, впервые предложенное японской фирмой «Сумитома», реализует кондуктивное электромагнитное торможение и перемешивание разливаемого металла и не обеспечивает высокое качество непрерывнолитой заготовки, так как отсутствует система управления, поддерживающая обратную связь между напряженностью электромагнитного поля, возникающего при взаимодействии тока, проходящего через расплав в разливочном стакане, и магнитного поля, создаваемого постоянными электромагнитами, а также скоростью разливки металла. В известном устройстве при доводке стали в промежуточном ковше наблюдается The well-known device for continuous casting of metal, first proposed by the Japanese company Sumitoma, implements conductive electromagnetic braking and mixing of the cast metal and does not provide high quality continuously cast billets, since there is no control system that supports feedback between the electromagnetic field arising from the interaction of current, passing through the melt in the glass, and the magnetic field created by permanent electromagnets, as well as the speed Strongly metal casting. In the known device when finishing steel in the intermediate ladle is observed

неравномерность концентраций раскислителей и легирующих элементов в металле за счет сегрегации на входе в разливочный стакан, что снижает качество непрерывнолитой заготовки по однородности химического состава. При кондуктивном перемешивании и регулировании расхода металла через разливочный стакан происходит его зарастание неметаллическими включениями (зависимыми от марки разливаемой стали, например продуктами раскисления, в частности оксидом алюминия), которые искажают проходное сечение разливочного стакана. Это изменяет оптимальную скорость истечения металла в кристаллизатор, нарушает условия формирования корочки слитка и ухудшает качество заготовки. При периодической замене или прочистке разливочного стакана (например кислородным копьем) происходит нарушение условий разливки и снижается качество заготовки.uneven concentrations of deoxidizers and alloying elements in the metal due to segregation at the entrance to the pouring glass, which reduces the quality of the continuously cast billet according to the uniformity of the chemical composition. With conductive mixing and regulation of the flow of metal through the pouring cup, it is overgrown with non-metallic inclusions (depending on the grade of cast steel, for example, deoxidation products, in particular aluminum oxide), which distort the flow section of the pouring cup. This changes the optimal rate of metal outflow into the mold, violates the conditions of formation of the crust of the ingot and affects the quality of the workpiece. During periodic replacement or cleaning of the pouring cup (for example, with an oxygen spear), the casting conditions are violated and the quality of the workpiece decreases.

Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является устройство для непрерывной разливки металла, также предложенное японской фирмой «Сумитома», содержащее промежуточный ковш с датчиком массы расплава и с разливочным стаканом, сообщающимся с кристаллизатором, имеющим датчик уровня расплава, два электрода, установленные напротив друг друга в стенке разливочного стакана и подключенные к силовому источнику постоянного тока с задатчиком величины силового тока, и два постоянных электромагнита, насаженные на сердечники, которые примыкают к стенке разливочного стакана, расположенные напротив друг друга перпендикулярно оси электродов и снабженные обмотками возбуждения, подключенными к индивидуальным управляющим источникам тока с задатчиками полярности и величины управляющих токов, а датчики массы расплава в промежуточном ковше и уровня расплава в кристаллизаторе подключены к задатчику величины силового тока и задатчикам полярности и величины управляющих токов (см. заявку Японии №49-36585, B 22 D 11/10, опубл. 01.10.1974).Closest to the claimed utility model is a device for continuous casting of metal, also proposed by the Japanese company "Sumitoma", containing an intermediate ladle with a melt mass sensor and a casting glass in communication with a crystallizer having a melt level sensor, two electrodes mounted opposite each other in the wall of the pouring cup and the magnitude of the power current connected to a direct current power source with a setter, and two permanent electromagnets mounted on cores that are adjacent They are connected to the wall of the pouring cup located opposite each other perpendicular to the axis of the electrodes and equipped with field windings connected to individual control current sources with polarity and control current adjusters, and the melt mass sensors in the intermediate ladle and melt level in the crystallizer are connected to the power current magnitude adjuster and adjusters the polarity and magnitude of the control currents (see Japan application No. 49-36585, B 22 D 11/10, publ. 10/01/1974).

Недостатком известного устройства для непрерывной разливки металла является сравнительно низкое качество непрерывнолитой заготовки по однородности химического состава при доводке расплава стали в промежуточном ковше, вследствие неравномерности концентраций раскислителей и легирующих элементов в металле, за счет сегрегации на входе в разливочный стакан. Повышение качества заготовок также лимитировано A disadvantage of the known device for continuous casting of metal is the relatively low quality of the continuously cast billet according to the uniformity of the chemical composition when finishing the steel melt in the intermediate ladle, due to the uneven concentration of deoxidizing and alloying elements in the metal, due to segregation at the inlet of the casting nozzle. Improving the quality of workpieces is also limited.

тем, что при кондуктивном перемешивании и регулировании расхода металла через разливочный стакан, в зависимости от марки разливаемой стали, происходит его зарастание неметаллическими включениями (например продуктами раскисления, в частности - частицами оксида алюминия), которые создают дополнительное сопротивление и нарушают оптимальные условия формирования корочки слитка. При периодической замене или прочистке разливочного стакана происходит нарушение условий разливки и снижается качество заготовки. В известном устройстве турбулентные потоки расплава в кристаллизаторе вымывают избыток легкоплавких примесей (углерода, серы и др.) из двухфазной зоны заготовки, в результате чего снижается ее качество, за счет явления слоистой сегрегации (или отрицательной ликвации), с появлением чередующихся слоев с существенно различающимися содержаниями этих элементов. Кроме того, известное устройство не гарантирует высокого качества заготовки из-за отсутствия оптимального перемешивания расплава жидкой фазы слитка. При этом происходит рост столбчатых ориентированных кристаллов, появляется осевая рыхлость в жидкой лунке и повышается степень осевой ликвации, что снижает качество макроструктуры заготовки.the fact that with conductive mixing and regulation of the flow of metal through the pouring cup, depending on the grade of cast steel, it is overgrown with non-metallic inclusions (for example, deoxidation products, in particular aluminum oxide particles), which create additional resistance and violate the optimal conditions for forming the ingot crust . During periodic replacement or cleaning of the pouring cup, the casting conditions are violated and the quality of the workpiece decreases. In the known device, turbulent melt flows in the mold wash out the excess of fusible impurities (carbon, sulfur, etc.) from the biphasic zone of the workpiece, resulting in a decrease in its quality due to the phenomenon of layered segregation (or negative segregation), with the appearance of alternating layers with significantly different contents of these elements. In addition, the known device does not guarantee high quality of the workpiece due to the lack of optimal mixing of the molten liquid phase of the ingot. In this case, columnar oriented crystals grow, axial friability appears in the liquid well, and the degree of axial segregation increases, which reduces the quality of the workpiece macrostructure.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое устройство для непрерывной разливки металла, является повышение качества непрерывнолитых заготовок.The task, which is aimed by the claimed device for continuous casting of metal, is to improve the quality of continuously cast billets.

Технический эффект от использования предлагаемого устройства для непрерывной разливки металла достигается за счет стабилизации скорости разливки металла путем устранения зарастания разливочного стакана неметаллическими включениями, повышения химической однородности металла при оптимальном перемешивании и гомогенизации расплава, уменьшения образования и развития дефектов макроструктуры заготовок, связанных с кристаллизацией, усадочными и ликвационными процессами вследствие создания управляемого принудительного движения жидкой фазы кристаллизующегося слитка с помощью кондуктивных электромагнитных сил.The technical effect of using the proposed device for continuous casting of metal is achieved by stabilizing the speed of metal casting by eliminating overgrowing of the nozzle by non-metallic inclusions, increasing the chemical homogeneity of the metal with optimal mixing and homogenization of the melt, reducing the formation and development of macrostructure defects in the workpieces associated with crystallization, shrinkage and liquidation processes due to the creation of controlled forced movement of fluid Phase crystallizing ingot using conductive electromagnetic forces.

Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве для непрерывной разливки металла, содержащем промежуточный ковш с датчиком массы расплава и с разливочным стаканом, сообщающимся с кристаллизатором, имеющим датчик уровня The problem is solved in that in the known device for continuous casting of metal, containing an intermediate ladle with a mass sensor of the melt and with a casting glass in communication with the mold having a level sensor

расплава, два электрода, установленные напротив друг друга в стенке разливочного стакана и подключенные к силовому источнику постоянного тока с задатчиком величины силового тока, и два постоянных электромагнита, насаженные на сердечники, которые примыкают к стенке разливочного стакана, расположенные напротив друг друга перпендикулярно оси электродов и снабженные обмотками возбуждения, подключенными к индивидуальным управляющим источникам тока с задатчиками полярности и величины управляющих токов, а датчики массы расплава в промежуточном ковше и уровня расплава в кристаллизаторе подключены к задатчику величины силового тока и к задатчикам полярности и величины управляющих токов. Добавлены новые элементы и изменены связи между элементами. Устройство дополнительно снабжено четырьмя регуляторами тока с микропроцессорной системой управления и блоком задания переключения тока. В промежуточном ковше установлен подовый электрод. Причем положительный полюс силового источника постоянного тока подключен к первому электроду через первый регулятор тока, и к кристаллизатору - через второй регулятор тока, а его отрицательный полюс подключен ко второму электроду через третий регулятор тока и к подовому электроду в промежуточном ковше - через четвертый регулятор тока. При этом управляющие входы всех четырех регуляторов тока соединены с выходами из микропроцессорной системы управления, к входу которой подключен выход из блока задания переключения тока, а вход последнего соединен с датчиками массы расплава в промежуточном ковше и уровня расплава в кристаллизаторе.the melt, two electrodes mounted opposite each other in the wall of the pouring nozzle and connected to a direct current power source with a setpoint for the magnitude of the current, and two permanent electromagnets mounted on cores that are adjacent to the wall of the nozzle, located opposite each other perpendicular to the axis of the electrodes and equipped with field windings connected to individual control current sources with polarity and magnitude control currents, and melt mass sensors in between internal ladle and the melt level in the mold setting elements are connected to the power current of magnitude and polarity setting elements and values of the control currents. New elements are added and relations between elements are changed. The device is additionally equipped with four current regulators with a microprocessor control system and a current switching task unit. A hearth electrode is installed in the tundish. Moreover, the positive pole of the direct current power source is connected to the first electrode through the first current regulator, and to the mold through the second current regulator, and its negative pole is connected to the second electrode through the third current regulator and to the bottom electrode in the intermediate ladle through the fourth current regulator. In this case, the control inputs of all four current controllers are connected to the outputs from the microprocessor control system, to the input of which the output from the current switching task unit is connected, and the input of the latter is connected to the melt mass sensors in the intermediate ladle and the melt level in the mold.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображен поперечный разрез устройства для непрерывной разливки металла и схема его управления.The essence of the utility model is illustrated in the drawing, which shows a cross section of a device for continuous casting of metal and its control circuit.

Устройство для непрерывной разливки металла содержит промежуточный ковш 1 с датчиком массы расплава 2 (например, в виде тензодатчика) и с разливочным стаканом 3, выполненным из огнеупорного неэлектропроводного материала (керамики), снабженным шиберным затвором 4 и сообщающимся с кристаллизатором 5, имеющим датчик уровня расплава 6 (например, оптический или электроконтактный). Разливочный стакан 3 снабжен установленными герметично в его стенке напротив друг друга первым 7 и вторым 8 электродами, выполненными из мягкой стали (из Армко A device for continuous casting of metal contains an intermediate ladle 1 with a sensor of mass of melt 2 (for example, in the form of a strain gauge) and with a casting cup 3 made of refractory non-conductive material (ceramic), equipped with a slide gate 4 and in communication with the crystallizer 5, which has a melt level sensor 6 (e.g. optical or electrical contact). The pouring cup 3 is equipped with first 7 and second 8 electrodes made of mild steel (made from Armco) installed tightly in its wall opposite each other

железа), металлокерамики или графитонаполненных огнеупоров. Первый электрод 7 подключен к положительному полюсу силового источника постоянного тока 9 через первый регулятор тока 10, а второй электрод 8, подключен к его отрицательному полюсу через второй регулятор тока 11. Дополнительно к положительному полюсу силового источника постоянного тока 9 через регулятор тока 12, подключен кристаллизатор 5, а к его отрицательному полюсу через четвертый регулятор тока 13, подсоединен подовый электрод 14 в промежуточном ковше 1. Силовой источник постоянного тока 9 снабжен задатчиком величины силового тока 15, вход 16 которого соединен с датчиком массы расплава 2 и с датчиком уровня расплава 6 в кристаллизаторе 5. Управляющие входы 17, 18, 19 и 20, соответственно, регуляторов тока 10, 11, 12 и 13 (например тиристорных или транзисторных) соединены с выходами 21 из микропроцессорной системы управления 22, к входу 23 которой подключен выход 24 из блока задания переключения тока 25, а вход 26 последнего соединен с датчиком массы расплава 2 в промежуточном ковше 1 и с датчиком уровня расплава 6 в кристаллизаторе 5. В плоскости расположения электродов 7 и 8, и под углом 90° к их оси, установлены напротив друг друга постоянные электромагниты 27 и 28, обмотки возбуждения 29 и 30 которых подключены к индивидуальным управляющим источникам тока, соответственно, 31 и 32, и насажены на сердечники 33 и 34, вплотную примыкающие к стенке разливочного стакана 3. Управляющие источники тока 31 и 32 снабжены задатчиками полярности и величины управляющих токов, соответственно, 35 и 36, входы которых 37 и 38, соединены с датчиками массы расплава 2 и уровня расплава 6. Дополнительно на чертеже условно обозначены: 39 - расплав металла в промежуточном ковше 1; 40 - расплав металла в разливочном стакане 3; 41 - расплав металла в кристаллизаторе 5; 42 - формирующийся слиток (заготовка) в кристаллизаторе 5.iron), cermets, or graphite-filled refractories. The first electrode 7 is connected to the positive pole of the DC power source 9 through the first current regulator 10, and the second electrode 8 is connected to its negative pole through the second current regulator 11. In addition to the positive pole of the DC power source 9 through the current regulator 12, a crystallizer is connected 5, and to its negative pole through the fourth current regulator 13, a hearth electrode 14 in the intermediate ladle 1 is connected. The direct current power source 9 is equipped with a power current adjuster 15, input 16 which is connected to the mass sensor of melt 2 and to the sensor of melt level 6 in the mold 5. The control inputs 17, 18, 19 and 20, respectively, of the current regulators 10, 11, 12 and 13 (for example, thyristor or transistor) are connected to the outputs 21 of the microprocessor control system 22, to the input 23 of which the output 24 is connected from the current switching task unit 25, and the input 26 of the latter is connected to the melt mass sensor 2 in the intermediate ladle 1 and to the melt level sensor 6 in the mold 5. In the plane of the electrodes 7 and 8, and at an angle of 90 ° to their axis, Permanent electromagnets 27 and 28 are mounted opposite each other, the field windings 29 and 30 of which are connected to individual control current sources, 31 and 32, respectively, and are mounted on cores 33 and 34, adjacent to the wall of the pouring nozzle 3. Control current sources 31 and 32 are equipped with adjusters of the polarity and magnitude of the control currents, respectively, 35 and 36, the inputs of which are 37 and 38, are connected to the sensors of the mass of the melt 2 and the level of the melt 6. Additionally, the drawing is conventionally indicated: 39 - metal melt in the intermediate ladle 1 ; 40 - molten metal in a pouring glass 3; 41 - molten metal in the mold 5; 42 - forming ingot (billet) in the mold 5.

Устройство для непрерывной разливки металла работает следующим образом: в промежуточный ковш 1 заливают расплав 39 из сталевозного ковша (на чертеже не показан) и его расход контролируется датчиком массы расплава 2. Через разливочный стакан 3 расплав 40 с помощью шиберного затвора 4, поступает в кристаллизатор 5, где его уровень контролируется датчиком уровня расплава 6 и из расплава 41 формируется корочка слитка 42. На электроды 7 и 8, установленные в стенке разливочного стакана 3 и охлаждаемые до температуры менее 400°С, например сжатым азотом или A device for continuous casting of metal works as follows: melt 39 from a steel ladle (not shown in the drawing) is poured into the intermediate ladle 1 and its flow rate is controlled by the melt mass sensor 2. Through the pouring nozzle 3, the melt 40, using a slide gate 4, enters the mold 5 where its level is monitored by the melt level sensor 6 and the ingot crust 42 is formed from the melt 41. On the electrodes 7 and 8 installed in the wall of the pouring nozzle 3 and cooled to a temperature of less than 400 ° C, for example, with compressed nitrogen or

воздухом (на чертеже не показано), подается напряжение (величиной 2÷30 В) от силового источника постоянного тока 9, через открытые первый 10 и второй 11 регуляторы тока. Оптимальное охлаждение электродов 7 и 8 газом и выполнение их из чистого железа, позволяет предотвратить образование на них гарниссажа из расплава 40, а также уменьшить их растворение и загрязнение расплава 41 (стали) нежелательными примесями. При прохождении тока между электродами 7 и 8 через расплав 40 (при силе тока 1-7 кА, в зависимости от производительности устройства), образуется электрическое поле постоянного тока, направленное перпендикулярно потоку металла. В случае открытия третьего 12 и четвертого 13 регуляторов тока (при условии закрытия регуляторов тока 10 и 11), ток последовательно проходит от подового электрода 14 через расплав 39 в промежуточном ковше 1, расплав 40 в разливочном стакане 3, расплав 41 и корочку слитка 42, замыкаясь на стенку кристаллизатора 5, с формированием электрического поля параллельного потоку металла. Регулирование амплитуды тока, проходящего через расплав 40 от силового источника постоянного тока 9, осуществляется с помощью задатчика величины силового тока 15, на вход 16 которого поступают управляющие сигналы от датчика массы расплава 2 в промежуточном ковше 1 и датчика уровня расплава 6 в кристаллизаторе 5. Переключение регуляторов тока 10, 11, 12 и 13 осуществляется при поступлении соответствующих исполнительных сигналов на их управляющие входы 17, 18, 19 и 20 от выходов 21 микропроцессорной системы управления 22, на вход 23 которой задается алгоритм переключения от выхода 24 блока задания переключения тока 25, формируемый согласно сигналам, поступающим на его вход 26, с датчика массы расплава 2 и датчика уровня расплава 6, т.е. с учетом обратной связи по скорости разливки, состояния внутренней поверхности разливочного стакана 3 и условий кристаллизации и вытягивания слитка 42. Комбинируя регуляторами тока 10, 11, 12 и 13 последовательность подключения электродов 7 и 8, подового электрода 14 и кристаллизатора 5 к силовому источнику постоянного тока 9, возможно получение следующих вариантов прохождения тока через расплав: между электродами 7 и 8; между электродом 7 и подовым электродом 14; между электродом 8 и кристаллизатором 5; между подовым электродом 14 и кристаллизатором 5; одновременно между электродами 7 и 8, а также подовым электродом 14 и кристаллизатором 5. При подаче напряжения на электромагниты 27 и 28 через обмотки air (not shown in the drawing), a voltage (2 ÷ 30 V) is supplied from the DC power source 9, through the open first 10 and second 11 current regulators. Optimal cooling of the electrodes 7 and 8 by gas and their implementation from pure iron, prevents the formation of a skull on them from melt 40, as well as reduce their dissolution and pollution of melt 41 (steel) with undesirable impurities. With the passage of current between the electrodes 7 and 8 through the melt 40 (with a current strength of 1-7 kA, depending on the performance of the device), an electric DC field is formed, directed perpendicular to the metal flow. In the case of the opening of the third 12 and fourth 13 current regulators (provided that the current regulators 10 and 11 are closed), the current passes sequentially from the hearth electrode 14 through the melt 39 in the intermediate ladle 1, the melt 40 in the pouring nozzle 3, the melt 41 and the ingot crust 42, Locking on the wall of the mold 5, with the formation of an electric field parallel to the flow of metal. The amplitude of the current passing through the melt 40 from the direct current power source 9 is controlled by the power current regulator 15, to the input 16 of which the control signals from the melt mass sensor 2 in the intermediate ladle 1 and the melt level sensor 6 in the crystallizer 5 are received. current regulators 10, 11, 12 and 13 is carried out upon receipt of the corresponding Executive signals to their control inputs 17, 18, 19 and 20 from the outputs 21 of the microprocessor control system 22, the input 23 of which is set by the algorithm m switching from the output 24 of the current switching task unit 25, generated according to the signals arriving at its input 26, from the mass sensor of melt 2 and the sensor of melt level 6, i.e. taking into account feedback on the casting speed, the state of the inner surface of the casting nozzle 3 and the conditions of crystallization and drawing of the ingot 42. By combining the current regulators 10, 11, 12 and 13, the sequence of connecting the electrodes 7 and 8, the bottom electrode 14 and the mold 5 to the DC power source 9, it is possible to obtain the following options for passing current through the melt: between electrodes 7 and 8; between the electrode 7 and the hearth electrode 14; between the electrode 8 and the mold 5; between the hearth electrode 14 and the mold 5; simultaneously between the electrodes 7 and 8, as well as the hearth electrode 14 and the mold 5. When voltage is applied to the electromagnets 27 and 28 through the windings

возбуждения 29 и 30 от управляющих источников тока, соответственно, 31 и 32, между полюсами электромагнитов 27 и 28 создается постоянное магнитное поле, замыкающееся через сердечники 33 и 34 и проходящее через поток разливаемого металла 40. При взаимодействии данного магнитного поля с направленным к нему перпендикулярно электрическим полем постоянного тока, образующимся при прохождении постоянного тока через расплав 40 от электродов 7 и 8, осуществляется электромагнитное торможение или ускорение и перемешивание расплава 40 с возможностью регулирования его скорости. При разноименной полярности электромагнитов 27 и 28 расплав 40, находящийся в плоскости расположения электродов 7 и 8, приходит во вращательное движение относительного оси разливочного стакана 3. При этом, на выходе из разливочного стакана 3 в расплаве 41 жидкой фазы формирующегося слитка 42 в кристаллизатора 5, образуется вихревая струя, обладающая малой глубиной проникновения и способствующая сепарации неметаллических включений на зеркало расплава 41, что повышает качество непрерывнолитых заготовок. При одноименной полярности электромагнитов 27 и 28 расплав 40, находящийся в плоскости расположения электродов 7 и 8, начинает вращаться в противоположные стороны, с формированием торроидальной структуры потока, обладающей высокой способностью сепарировать и коагулировать неметаллические включения, что уменьшает их отложение на стенках разливочного стакана 3 и ускоряет всплытие на зеркало расплава 41 в кристаллизаторе 5, что также повышает качество непрерывнолитых заготовок. Для управления напряженностью магнитного поля, создаваемого электромагнитами 27 и 28, на задатчики полярности и величины управляющих токов 35 и 36 через их соответствующие входы 37 и 38, подаются управляющие сигналы от датчика массы расплава 2 в промежуточном ковше 1 и датчика уровня расплава 6 в кристаллизаторе 5 и формируются исполнительные сигналы, поступающие на вход управляющих источников тока 31 и 32, с изменением величины и полярности тока на обмотках возбуждения 29 и 30. В целом, на задатчике величины силового тока 15, на блоке задания переключения тока 25 и на задатчиках полярности и величины управляющих токов 35 и 36 определяется абсолютная разница между сигналами, характеризующими массу расплава 39 в промежуточном ковше 1 (или скорости потока в разливочном стакане 3), а также определяющими уровнь расплава 41 в кристаллизаторе 5 (или скорости вытягивания excitation 29 and 30 from the control current sources, respectively, 31 and 32, between the poles of the electromagnets 27 and 28 creates a constant magnetic field that closes through the cores 33 and 34 and passes through the stream of the cast metal 40. When this magnetic field interacts with the direction perpendicular to it the direct current electric field generated during the passage of direct current through the melt 40 from the electrodes 7 and 8, electromagnetic braking or acceleration and mixing of the melt 40 is carried out with the possibility of waning his speed. With the opposite polarity of the electromagnets 27 and 28, the melt 40, located in the plane of the electrodes 7 and 8, comes into rotational motion relative to the axis of the casting cup 3. At the same time, at the exit of the casting cup 3 in the melt 41 of the liquid phase of the forming ingot 42 into the mold 5, a vortex jet is formed having a small penetration depth and facilitating the separation of non-metallic inclusions on the melt mirror 41, which improves the quality of continuously cast billets. With the same polarity of the electromagnets 27 and 28, the melt 40, located in the plane of the electrodes 7 and 8, starts to rotate in opposite directions, with the formation of a toroidal flow structure with high ability to separate and coagulate non-metallic inclusions, which reduces their deposition on the walls of the pouring nozzle 3 and accelerates the ascent to the mirror of the melt 41 in the mold 5, which also improves the quality of continuously cast billets. To control the magnetic field generated by the electromagnets 27 and 28, the polarity and magnitude of the control currents 35 and 36 through their respective inputs 37 and 38 are supplied with control signals from the melt mass sensor 2 in the intermediate ladle 1 and the melt level sensor 6 in the mold 5 and executive signals are generated that enter the input of the control current sources 31 and 32, with a change in the magnitude and polarity of the current on the excitation windings 29 and 30. In general, on the power magnitude adjuster 15, on the switching unit the current 25 and the polarity adjusters and the magnitude of the control currents 35 and 36, the absolute difference between the signals characterizing the mass of melt 39 in the intermediate ladle 1 (or flow rate in the pouring nozzle 3), as well as determining the level of melt 41 in the mold 5 (or speed pulling

слитка 42) и стандартными значениями данных сигналов, с формированием соответствующих исполнительных сигналов. В зависимости от этой разности, заявляемое устройство позволяет: регулировать (увеличивать или уменьшать) ток через электроды 7 и 8; изменять полярность подключения обмоток возбуждения 29 и 30 и величины токов, проходящих через них; изменять последовательность и частоту подключения электродов 7 и 8, подового электрода 14 и кристаллизатора 5 к силовому источнику постоянного тока 9. По мере накопления слоя неметаллических включений (на чертеже не показаны) на стенке разливочного стакана 3 происходит уменьшение расхода металла из промежуточного ковша 1 в кристаллизатор 5 и управляющие сигналы рассогласования поступают с датчика массы расплава 2 и датчика уровня расплава 6 на вход 26 блока задания переключения тока 25. Под действием исполнительных сигналов, поступающих с выходов 21 микропроцессорной системы управления 22, на управляющие входы 17, 18, 19 и 20 регуляторов тока 10, 11, 12 и 13, и формируемых блоком задания переключения тока 25, происходит периодическое переключение тока с электродов 7 и 8 на подовый электрод 14 и на кристаллизатор 5. При этом в расплаве 39 на выходе из промежуточного ковша 1, в расплаве 40, протекающем в разливочном стакане 3, а также в расплаве 41 в кристаллизаторе 5 возбуждаются поля электромагнитных сил при изменении величины тока, с интенсивным перемешиванием (с ускорением или замедлением движения расплава) и нагревом металла. Такое переключение позволяет непрерывно удалять отложения неметаллических включений на стенке разливочного стакана 3, уменьшать простои МНЛЗ, увеличивать стабильность и производительность разливки, и, таким образом, повышать качество заготовки. Периодическое переключение регуляторами 10, 11 и 13 тока от электродов 7 и 8 на подовый электрод 14, позволяет перемешивать вводимые в промежуточный ковш 1 легирующие элементы (на чертеже не показано) с расплавом 39 и гомогенизировать расплав 40, поступающий по разливочному стакану 3 в кристаллизатор 5, что повышает качество заготовки 42 по однородности распределения легирующих элементов. Переключение тока от силового источника постоянного тока 9 регуляторами 10-13 с электродов 7 и 8, попеременно на подовый электрод 14 или кристаллизатор 5, позволяет нагревать и перемешивать расплав 40, что предотвращает зарастание стакана 3 неметаллическими включениями и позволяет реализовать стабильные условия по формированию ingot 42) and the standard values of these signals, with the formation of the corresponding Executive signals. Depending on this difference, the claimed device allows you to: adjust (increase or decrease) the current through the electrodes 7 and 8; change the polarity of the connection of the field windings 29 and 30 and the magnitude of the currents passing through them; change the sequence and frequency of connecting the electrodes 7 and 8, the bottom electrode 14 and the mold 5 to the direct current power source 9. As the layer of non-metallic inclusions (not shown) accumulates on the wall of the pouring nozzle 3, the consumption of metal from the intermediate ladle 1 to the mold decreases 5 and mismatch control signals are received from the melt mass sensor 2 and melt level sensor 6 to the input 26 of the current switching unit 25. Under the action of the executive signals coming from the output dow 21 of the microprocessor control system 22, to the control inputs 17, 18, 19 and 20 of the current regulators 10, 11, 12 and 13, and formed by the current switching unit 25, the current is periodically switched from electrodes 7 and 8 to the bottom electrode 14 and mold 5. In this case, in the melt 39 at the outlet of the intermediate ladle 1, in the melt 40 flowing in the pouring nozzle 3, as well as in the melt 41 in the mold 5, electromagnetic fields are excited when the current value changes, with intensive mixing (with acceleration or deceleration movements melt) and metal heating. This switching allows you to continuously remove deposits of non-metallic inclusions on the wall of the casting cup 3, reduce downtime of continuous casting machines, increase stability and productivity of casting, and, thus, improve the quality of the workpiece. Periodically switching the regulators 10, 11 and 13 of the current from the electrodes 7 and 8 to the hearth electrode 14, allows you to mix the alloying elements introduced into the intermediate ladle 1 (not shown in the drawing) with the melt 39 and homogenize the melt 40, which flows through the pouring nozzle 3 into the mold 5 , which improves the quality of the workpiece 42 by the uniformity of the distribution of alloying elements. Switching the current from the direct current power source 9 by regulators 10-13 from the electrodes 7 and 8, alternately to the hearth electrode 14 or mold 5, allows melt 40 to be heated and mixed, which prevents the cup 3 from overgrowing with non-metallic inclusions and allows stable formation conditions to be realized

слитка 42 высокого качества. Периодическое переключение тока с электродов 7 и 8 на кристаллизатор 5 позволяет повысить качество заготовки 42 за счет колебательного или реверсивного перемешивания расплава 41 и уменьшения явления слоистой сегрегации (или отрицательный ликвации), особенно для высокоуглеродистой стали. При этом, также реализуется направленное всплытие неметаллических примесей на зеркало расплава 41 в кристаллизаторе 5 и повышение качества заготовки 42, за счет улучшения ее структуры и роста степени чистоты металла по оксидным включениям. Перемешивание расплава 41 в кристаллизаторе 5 с помощью импульсного переключения тока с электродов 7 и 8 на кристаллизатор 5 способствует повышению качества заготовки 42 за счет разрушения начальных участков дендритов, возрастания числа кристаллизационных зародышей и измельчение структуры. Таким образом, заявляемое устройство для непрерывной разливки металла повышает качество непрерывнолитых заготовок при одновременном расширении сортамента разливаемых сталей и увеличении производительности машин непрерывного литья заготовок.ingot 42 high quality. Periodic switching of the current from the electrodes 7 and 8 to the crystallizer 5 improves the quality of the workpiece 42 due to the vibrational or reverse mixing of the melt 41 and the reduction of the phenomenon of layered segregation (or negative segregation), especially for high-carbon steel. At the same time, directional ascent of non-metallic impurities onto the mirror of melt 41 in the mold 5 is also realized and the quality of the workpiece 42 is improved due to the improvement of its structure and increase in the degree of metal purity with respect to oxide inclusions. Mixing of the melt 41 in the crystallizer 5 by means of pulsed switching of the current from the electrodes 7 and 8 to the crystallizer 5 improves the quality of the workpiece 42 by destroying the initial sections of the dendrites, increasing the number of crystallization nuclei and grinding the structure. Thus, the inventive device for continuous casting of metal improves the quality of continuously cast billets while expanding the range of cast steels and increasing the performance of continuous casting machines.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявляемое устройство для непрерывной разливки металла работоспособно и устраняет недостатки, имеющие место в прототипе. Соответственно, заявляемое устройство для непрерывной разливки металла может быть применено в литейном производстве с целью повышения качества непрерывнолитых заготовок, а следовательно, соответствует условию «промышленной применимости».Based on the foregoing, we can conclude that the inventive device for continuous casting of metal is efficient and eliminates the disadvantages that occur in the prototype. Accordingly, the inventive device for continuous casting of metal can be used in foundry with the aim of improving the quality of continuously cast billets, and therefore, meets the condition of "industrial applicability".

Claims

A device for continuous casting of metal, containing an intermediate ladle with a melt mass sensor and a casting nozzle in communication with a crystallizer having a melt level sensor, two electrodes mounted opposite each other in the wall of the casting nozzle and connected to a direct current power source with a power current setpoint , and two permanent electromagnets, mounted on the cores, which are adjacent to the wall of the pouring cup, located opposite each other perpendicular to the axis of the electrodes and excluded by field windings connected to individual control current sources with polarity and control current adjusters, and melt mass sensors in the intermediate ladle and melt level in the mold are connected to the power current adjuster and polarity and control current adjusters, characterized in that it additionally equipped with four current regulators with a microprocessor control system and a current switching task unit, a hearth electrode is installed in the tundish, with than the positive pole of the DC power source is connected to the first electrode through the first current regulator, and to the mold through the second current regulator, and its negative pole is connected to the second electrode through the third current regulator, and to the bottom electrode in the intermediate ladle through the fourth current regulator, when The control inputs of all four current controllers are connected to the outputs of the microprocessor control system, to the input of which the output from the current switching task unit is connected, and the input of the last Inonii sensors molten mass in the tundish and molten metal level in the mold.