SU1817732A3

SU1817732A3 - Feeding device for melted metal

Info

Publication number: SU1817732A3
Application number: SU925029622A
Authority: SU
Inventors: Yurij N Borisov; Sergej S Brodskij; Lev M Uchitel; Mark I Pikus; Aleksandr A Sitalo; Igor B Selskij; Vitalij A Tarasenko; Boris E Tsejtlin
Original assignee: Dneprovskij Metall Kom Im F E
Priority date: 1992-03-26
Filing date: 1992-03-26
Publication date: 1993-05-23

Description

Изобретение относится к области металлургии, преимущественно к непрерывной разливке стали и может быть использовано для разливки металла в изложницы.The invention relates to the field of metallurgy, mainly to continuous casting of steel and can be used for casting metal into molds.

Исследованиями установлено, что для повышения качества литых заготовок необходимо обеспечить эффективное перемешивание металла не только внутри сталеразливочного стакана, но и в изложнице или кристаллиза-. торе. В случае разливки в изложницы подаваемый для прддувки инертный газ попадает вместе с металлом в изложницу. В процессе наполнения изложницы металлом происходит выделение из него инертного газа в виде пузырей, что позволяет очищать металл от неметаллических включений и вредных газов, получить слиток с более равномерной структурой. Кроме этого процесс кристаллизации металла в изложницы осу ществляется в условиях нейтральной или восстановительной атмосферы.Studies have established that to improve the quality of cast billets, it is necessary to ensure effective mixing of the metal not only inside the steel pouring glass, but also in the mold or crystallization. tore. In the case of casting into the molds, the inert gas supplied for blowing enters the mold together with the metal. In the process of filling the mold with metal, inert gas in the form of bubbles is released from it, which makes it possible to clean the metal of non-metallic inclusions and harmful gases, and to obtain an ingot with a more uniform structure. In addition, the process of crystallization of the metal in the molds is carried out in a neutral or reducing atmosphere.

Этого эффекта можно достигнуть посредством придания пористой вставки Определенной формы и размеров, при которых поперечное сечение вставки выполняют меньшим, чем аналогичное сечение отверстия нижней плиты шиберного затвора. Это приводит в условиях разливки под уровень металла в кристаллизаторе к возникновению кавитации струи в пределах канала вставки. Направляемый в данный район инертный газ захватывается вихреобразной струей, что позволяет внедриться газу в металла.и эффективно его перемешивать.This effect can be achieved by giving the porous insert a defined shape and size at which the cross section of the insert is smaller than the same section of the opening of the lower plate of the slide gate. This leads, under the conditions of casting to a metal level in the mold, to the occurrence of cavitation of the jet within the insertion channel. The inert gas directed to the area is captured by a vortex jet, which allows the gas to penetrate into the metal and mix it efficiently.

Предлагаемое техническое решение не следует явным образом из известного уров- ня техники, т.к. из него не выявляется вли1817732 АЗ яние существенных отличий на достижение нового технического результата.The proposed technical solution does not follow explicitly from the prior art, because 1817732 AZ does not reveal any significant differences on the achievement of a new technical result.

Эффективное перемешивание металла инертным газом и внедрение его в струю достигается благодаря тому, что в устройстве для подачи жидкого металла, содержащем шиберный затвор и закрепленный на его нижней плите огнеупорный стакан с пористой вставкой, а также выполненными каналами в верхней части стакана для подачи газа, предусмотрены следующие конструктивные особенности (детали):Effective mixing of the metal with an inert gas and its introduction into the stream is achieved due to the fact that in the device for supplying liquid metal containing a slide gate and a refractory cup with a porous insert fixed to its bottom plate, as well as channels made in the upper part of the cup for gas supply, are provided The following design features (details):

а) пористая вставка выполнена с наружной конической поверхностью с сужением к выходу из стакана при соотношении внутреннего диаметра вставки и огнеупорной плиты равном 0,3-0,98, каналы для подачи газа в стакан выполнены равномерно по периметру верхней части стакана:a) the porous insert is made with an outer conical surface with a narrowing towards the exit from the glass with a ratio of the inner diameter of the insert and the refractory plate equal to 0.3-0.98, the channels for supplying gas to the glass are made uniformly around the perimeter of the glass:

б) в нижней плите шиберного затвора выполнена кольцевая проточка для распределения газа по каналам стакана, при этом продольные оси каналов для подачи газа в стакан расположены на расстоянии от нижнего торца нижней плиты затвора равном 0,12-0,30 длины пористой, вставки:b) an annular groove is made in the lower plate of the slide gate for distributing gas along the channels of the glass, while the longitudinal axis of the channels for supplying gas to the glass are located at a distance from the lower end of the lower plate of the shutter equal to 0.12-0.30 the length of the porous insert:

в) на наружной и внутренней поверхности стакана выполнены кольцевые проточки для более равномерного распределения газа по каналам стакана и выхода из него в пористую вставку.c) annular grooves are made on the outer and inner surfaces of the glass for a more uniform distribution of gas through the channels of the glass and exit it into the porous insert.

Улучшение качества литых заготовок и слитков происходит потому, что в процессе разливки, вследствие перемешивания инертным газом струи металла в стакане, а затем и в изложнице удаляются всплывающие неметаллические включения и вредные газы, более равномерно распределяются химические элементы по высоте и сечению отливаемого слитка. При этом увлекаемый струей металла инертный газ, попадая в изложницу или кристаллизатор по мере ее наполнения, создает внутри изложницы нейтральную или восстановительную атмосферу, что предотвращает вторичное окисление стали. Это обеспечивает снижение образования плен, трещин и рванин на поверхности и внутри слитков и готовом прокате.Improving the quality of cast billets and ingots occurs because during casting, due to inert gas stirring a metal jet in a glass and then in the mold, non-metallic inclusions and harmful gases are removed, chemical elements are more evenly distributed over the height and cross section of the cast ingot. At the same time, the inert gas carried away by the metal stream, entering the mold or crystallizer as it is filled, creates a neutral or reducing atmosphere inside the mold, which prevents the secondary oxidation of steel. This provides a reduction in the formation of captives, cracks and flaws on the surface and inside the ingots and the finished product.

Диапазон соотношения внутреннего диаметра пористой вставки и огнеупорной плиты, в районе которого происходит обработка струи металла инертным газом, в пределах 0,3-0,98, обусловлен гидравлическими условиями истечения жидкого металла в полость, заполненную тем же жидким металлом при избыточном давлении. При соотношении внутренних диаметров менее 0,3 не происходит интенсивного перемешивания металла аргоном, который не увлекается в центр струи и, по-видимому, не попадает в изложницу.The range of the ratio of the internal diameter of the porous insert and the refractory plate, in the region of which the metal stream is treated with an inert gas, in the range of 0.3-0.98, is due to the hydraulic conditions for the liquid metal to flow into the cavity filled with the same liquid metal at overpressure. When the ratio of internal diameters is less than 0.3, intensive mixing of the metal with argon does not occur, which does not get carried away to the center of the stream and, apparently, does not fall into the mold.

Наблюдение за состоянием уровня металла в изложнице показало, что на его поверхности отсутствует выделение газовых пузырей. Анализ проб, отобранных из изложницы показал, что содержание кислорода в пространстве над уровнем металла не снижается. В то же время увеличение соотношения диаметров более 0,98 приводит к значительному снижению скорости разливки, что приводит к уменьшению производительности разливочного пролета.Observation of the state of the metal level in the mold showed that there are no gas bubbles on its surface. Analysis of samples taken from the mold showed that the oxygen content in the space above the metal level does not decrease. At the same time, an increase in the ratio of diameters of more than 0.98 leads to a significant decrease in the casting speed, which leads to a decrease in the productivity of the casting span.

Диапазон расположения продольных осей каналов стакана на расстоянии от нижнего торца нижней стальной плиты шиберного затвора в пределах 0,12-0,30 длины пористой вставки объясняется расчетными размерами полости внутри вставки, в которой возникает кавитация, вихреобразование струи, и в которую следует подавать инертный газ. При уменьшении указанного предела менее 0,12 эффективность перемешивания снижается, т.к. поток инертного газа направлен в верхнюю часть полосы вихреобразования, кавитации. При увеличении данного предела более 0,30 эффект перемешивания также уменьшается из-за того, что поток инертного газа направлен в нижнюю часть полости вихреобразования. Наблюдения за состоянием поверхности зеркала металла в изложнице в процессе повышения его уровня показало, что продувка аргоном в предлагаемых пределах обеспечивает кипение металла в изложнице с вытекающими отсюда последствиями для улучшения качества металла описанного выше.The range of location of the longitudinal axis of the canal channels at a distance from the lower end of the lower steel plate of the slide gate within the range of 0.12-0.30 the length of the porous insert is explained by the calculated dimensions of the cavity inside the insert, in which cavitation, vortex formation of the jet, and inert gas are to be supplied . With a decrease in the specified limit of less than 0.12, the mixing efficiency decreases, because the inert gas flow is directed to the upper part of the strip of vortex formation, cavitation. When this limit is increased to more than 0.30, the mixing effect also decreases due to the inert gas flow directed to the lower part of the vortex formation cavity. Observations of the state of the surface of the metal mirror in the mold during the process of increasing its level showed that argon purging within the proposed limits provides boiling of the metal in the mold with the ensuing consequences for improving the quality of the metal described above.

На чертеже изображен общий вид предложенного устройства.The drawing shows a General view of the proposed device.

Предлагаемое устройство состоит из неподвижной 1 и подвижной 2 огнеупорных плит, стакана-коллектора 3, примыкающего к нижней стальной плите 4, на внутренней поверхности которой выполнена кольцевая профильная канавка (проточка) 5, образующая совместно с наружной поверхностью верхней части стакана-коллектора кольцевую распределительную камеру 6. В.верхней части стакана-коллектора выполнены равномерно по периметру каналы 7 для подачи газа и центральное отверстие для установки в него пористой вставки 8.The proposed device consists of a fixed 1 and a movable 2 refractory plates, a collector cup 3 adjacent to the lower steel plate 4, on the inner surface of which an annular profile groove (groove) 5 is made, forming together with the outer surface of the upper part of the collector cup an annular distribution chamber 6. B. the upper part of the collector glass is made uniformly around the perimeter of the channels 7 for supplying gas and a Central hole for installing a porous insert 8.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

П р и м е р. В процессе разливки металла из сталеразливочного ковша вытекает струя жидкой стали в изложницу или кристаллизатор через отверстия неподвижной 1 и подвижной 2 огнеупорных плит, пористой вставки 8 и Ьтакана-коллектора 3.PRI me R. In the process of casting metal from a steel pouring ladle, a stream of liquid steel flows into the mold or mold through the openings of the fixed 1 and movable 2 refractory plates, the porous insert 8 and the collector 3.

Диаметр пористой вставки составляет 40 мм, диаметр отверстия нижней огнеупор5 ной плиты составляет 60 мм. Соотношение диаметров отверстий составляет 0,66.The diameter of the porous insert is 40 mm; the diameter of the hole of the lower refractory plate is 60 mm. The ratio of the diameters of the holes is 0.66.

Подаваемый через кольцевую распределительную камеру 6 инертный газ- аргон с расходом 60-80 м³/ч при давлении 0,3-0,5 МПа направляется по каналам 7, расположенным на расстоянии 0,2 (14 мм : 70 мм + +0,2) длины пористой вставки и внедряется в струю жидкой стали в канале стакана-коллектора.The inert gas-argon supplied through the annular distribution chamber 6 with a flow rate of 60-80 m ³ / h at a pressure of 0.3-0.5 MPa is directed through channels 7 located at a distance of 0.2 (14 mm: 70 mm + +0, 2) the length of the porous insert and is introduced into the stream of liquid steel in the channel of the collector glass.

мм : 70 мм = 0,2, где 14 мм - расстояние от нижнего торца нижней плиты шиберного затвора до продольной оси канала стакана-коллектора;mm: 70 mm = 0.2, where 14 mm is the distance from the lower end of the lower plate of the slide gate to the longitudinal axis of the channel of the collector glass;

мм - высота пористой вставки.mm is the height of the porous insert.

Поскольку подача аргона производится в район вихреобразования потока струй металла в стакане, газ увлекаемый им внедряется в струю и перемешивается со сталью, и попадал в изложницу или кристаллизатор продолжает там эффективно перемешиваться за счет выделения аргона из металла в’виде пузырей.Since argon is supplied to the region of vortex formation of the stream of metal jets in a glass, the gas carried away by it is introduced into the stream and mixed with steel, and it gets into the mold or the mold continues to mix effectively there due to the release of argon from the metal in the form of bubbles.

При такой организации разливки выделяющиеся пузыри аргона вытесняют атмосферный воздух во время наполнения изложницы металлом, о чем свидетельствует содержание кислорода (0,3%-0,2%) в пробе газа, отобранного внутри изложницы.With this organization of the casting, the released argon bubbles displace atmospheric air during the filling of the mold with metal, as evidenced by the oxygen content (0.3% -0.2%) in the gas sample taken inside the mold.

Применение предложенного устройства позволило по сравнению с устройством прототипом в 2-3 раза снизить загрязнен ность заготовок групповыми включениями оксидов, располагающихся вблизи поверхности заготовок (на расстоянии 25-30 мм). Уменьшение образования грубых неметаллических включений около поверхности заготовок привело к улучшению качества поверхности слитков и заготовок, что обеспечивает в 1,5 раза снижение отбраковки заготовок по трещинам и в 2 раза по пленам и рванинам.The use of the proposed device made it possible to reduce the contamination of the workpieces by group inclusions of oxides located near the surface of the workpieces (at a distance of 25-30 mm) by a factor of 2–3 compared with the prototype device. Reducing the formation of coarse non-metallic inclusions near the surface of the workpieces has led to an improvement in the surface quality of ingots and billets, which provides a 1.5-fold reduction in rejects of workpieces by cracks and 2 times by captivity and flaws.

Claims

Claim

1. A device for supplying molten metal, containing a slide gate and a refractory cup with a porous insert fixed to its lower plate, in the upper part of which there are gas supply channels, characterized in that the insert is made with an external conical surface with a narrowing towards the exit from the glass when the ratio of the inner diameter of the insert and the lower plate is 0.3-0.98, the channels for supplying gas to the glass are made uniformly along its perimeter, and in the lower plate there is an annular groove for distributing gas along the channels of the glass, while the longitudinal axis of the channels for supplying gas to the glass are located at a distance from the lower end of the lower plate of 0.12-0.30 the length of the porous insert.

2. The device according to claim 1, with the fact that the ring grooves are made on the outer and inner surfaces of the glass.