RU2037365C1

RU2037365C1 - Method of flow-type metal vacuumizing at continuous casting

Info

Publication number: RU2037365C1
Application number: RU93033082A
Authority: RU
Inventors: В.И. Уманец; В.И. Лебедев; Е.И. Ермолаева; В.В. Рябов; В.В. Капнин; А.Ф. Копылов; В.Е. Шатохин; В.Н. Пестов
Original assignee: Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority date: 1993-06-24
Filing date: 1993-06-24
Publication date: 1995-06-19

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: method comprises steps of feeding an inert gas at process of flow-type vacuumizing simultaneously through a bottom of a vacuum chamber and through a casting hole of the casting ladle into vacuum chamber; setting a flowrate of the gas through the bottom of the vacuum chamber in a range 0.5-1.5 of its flowrate through the casting hole of the casting ladle. EFFECT: enhanced manufacturing process. 1 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов. The invention relates to metallurgy, and more particularly to continuous casting of metals.

Известен способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, включающий подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуумкамеру, создание в ней разрежения до необходимого по технологии остаточного давления, подачу металла из вакуумкамеры через патрубки непосредственно в кристаллизаторы под уровень металла. В этих условиях вакуумкамера служит герметически закрытым промежуточным ковшом, соединенным с вакуумнасосом [1]
Недостатком известного способа является неудовлетворительная интенсивность вакуумного обезуглероживания разливаемого металла. Это объясняется тем, что в процессе поточного вакуумирования на поверхности слоя металла, находящегося на днище вакуумкамеры, образуется шлаковая пленка из окислов металла и неметаллических включений, находящихся в разливаемом металле. В результате снижается интенсивность вакуумирования этого слоя металла, что вызывает снижение общей интенсивности вакуумирования металла, вытекающего из вакуумкамеры. Кроме того, недостаточная интенсивность поточного вакуумирования объясняется малой дисперсностью капель металла в струе.A known method of continuous metal evacuation during continuous casting, including the supply of liquid metal from the casting ladle to the vacuum chamber, creating a vacuum in it to the residual pressure required by the technology, supplying metal from the vacuum chamber through the nozzles directly to the molds under the metal level. Under these conditions, the vacuum chamber serves as a hermetically sealed intermediate ladle connected to the vacuum pump [1]
The disadvantage of this method is the unsatisfactory intensity of vacuum decarburization of the cast metal. This is due to the fact that in the process of in-line evacuation, a slag film of metal oxides and nonmetallic inclusions in the cast metal is formed on the surface of the metal layer located on the bottom of the vacuum chamber. As a result, the vacuum intensity of this metal layer decreases, which causes a decrease in the total vacuum intensity of the metal flowing out of the vacuum chamber. In addition, the insufficient intensity of the flow evacuation is explained by the low dispersion of metal droplets in the stream.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, включающий подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуумкамеру, создание в ней разрежения до необходимого по технологии остаточного давления, подачу металла в промежуточный ковш через отдельный патрубок и далее в кристаллизаторы. Расход металла из промежуточного ковша регулируют при помощи стопоров. После подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижнего торца патрубка и герметизации вакуумкамеры жидким металлом начинают производить уменьшение остаточного давления в вакуумкамере [2]
Недостатком этого способа является неудовлетворительная интенсивность вакуумного обезуглероживания разливаемого металла. Это объясняется тем, что в процессе поточного вакуумирования на поверхности слоя металла, находящегося на днище вакуумкамеры, образуется шлаковая пленка из окислов металла и неметаллических включений, находящихся в металле. В результате снижается общая интенсивность вакуумирования металла, состоящая из процесса вакуумирования металла в струи и в слое металла, находящегося на днище вакуумкамеры. Кроме того, интенсивность поточного вакуумирования снижается из-за недостаточной дисперсности капель в струе. В этих условиях повышается брак слитков по неметаллическим включениям, газовым включениям и качеству макроструктуры непрерывнолитых слитков, а также по степени обезуглероживания.The closest in technical essence to the invention is a method of continuous metal evacuation of a metal during continuous casting, comprising supplying liquid metal from a casting ladle to a vacuum chamber, creating a vacuum in it to the residual pressure required by the technology, supplying metal to the intermediate ladle through a separate nozzle and then to crystallizers. The consumption of metal from the tundish is regulated by means of stoppers. After raising the metal level in the intermediate ladle above the lower end of the nozzle and sealing the vacuum chamber with liquid metal, they begin to reduce the residual pressure in the vacuum chamber [2]
The disadvantage of this method is the unsatisfactory intensity of vacuum decarburization of the cast metal. This is due to the fact that in the process of in-line evacuation, a slag film of metal oxides and non-metallic inclusions in the metal is formed on the surface of the metal layer located on the bottom of the vacuum chamber. As a result, the overall intensity of metal evacuation is reduced, which consists of the process of evacuating the metal in the jet and in the metal layer located on the bottom of the vacuum chamber. In addition, the intensity of flow evacuation decreases due to insufficient dispersion of droplets in the stream. Under these conditions, the rejects of ingots increase in non-metallic inclusions, gas inclusions and the quality of the macrostructure of continuously cast ingots, as well as in the degree of decarburization.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении интенсивности поточного вакуумирования металла в процессе непрерывной разливки и повышении выхода годных непрерывнолитых слитков. The technical effect when using the invention is to increase the intensity of the flow evacuation of the metal during continuous casting and increase the yield of continuously cast ingots.

Указанный технический эффект достигают тем, что подают жидкий металл из разливочного ковша в вакуумкамеру, создают в ней разрежение до необходимого по технологии остаточного давления, подают металл в промежуточный ковш через отдельный патрубок и далее в кристаллизаторы. В процессе поточного вакуумирования одновременно подают инертный газ в вакуумкамеру через ее днище и через разливочное отверстие в разливочном ковше, при этом расход газа через днище вакуумкамеры устанавливают в пределах 0,5-1,5 от расхода газа через разливочное отверстие разливочного ковша. The specified technical effect is achieved by supplying liquid metal from the casting ladle to the vacuum chamber, creating a vacuum in it to the residual pressure required by the technology, supplying the metal to the intermediate ladle through a separate nozzle and then to crystallizers. During in-line evacuation, an inert gas is simultaneously supplied to the vacuum chamber through its bottom and through the filling hole in the casting ladle, while the gas flow through the bottom of the vacuum chamber is set within 0.5-1.5 of the gas flow through the filling opening of the casting ladle.

Повышение интенсивности поточного вакуумирования будет происходить, с одной стороны, вследствие перемешивания в слое, находящемся на днище вакуумкамеры, а с другой стороны, вследствие повышения дисперсности или уменьшения размера капель в струе металла при его истечении из разливочного ковша. В этих условиях устраняется шлаковая пленка, имеющаяся на поверхности слоя металла, находящегося на днище вакуумкамеры, и препятствующая его вакуумированию. В то же время подача инертного газа в разливочное отверстие разливочного ковша вследствие увеличения дисперсности капель приводит к увеличению площади металла, участвующего в струйном вакуумировании. В результате повышается конечная интенсивность вакуумного обезуглероживания разливаемого металла, складывающаяся из процессов вакуумирования в струи и в слое металла, находящегося на днище вакуумкамеры. Это приводит к повышению выхода годных непрерывнолитых слитков. An increase in the intensity of flow evacuation will occur, on the one hand, due to mixing in a layer located on the bottom of the vacuum chamber, and on the other hand, due to an increase in dispersion or a decrease in the size of droplets in the metal stream when it flows out of the casting ladle. Under these conditions, the slag film existing on the surface of the metal layer located on the bottom of the vacuum chamber and preventing its evacuation is eliminated. At the same time, the supply of inert gas to the casting hole of the casting ladle due to an increase in the dispersion of droplets leads to an increase in the area of the metal involved in jet evacuation. As a result, the final intensity of vacuum decarburization of the poured metal increases, which is the sum of the evacuation processes in the jet and in the metal layer located on the bottom of the vacuum chamber. This leads to an increase in the yield of continuously cast ingots.

Изменение расходов инертного газа через днище вакуумкамеры в пределах 0,5-1,5 от расхода газа через разливочное отверстие разливочного ковша объясняется закономерностями изменения технологических параметров процессов поточного вакуумирования и непрерывной разливки металла, например весового расхода металла, его окисленности, содержания углерода и т.д. В условиях изменения соотношения расходов аргона через днище вакуумкамеры и через разливочное отверстие разливочного ковша появляется возможность нивелировать нежелательные отклонения технологических параметров и тем самым обеспечивать постоянство оптимальных свойств непрерывнолитых слитков. При этом обеспечивается возможность управления интенсивностью вакуумирования металла как в струе, так и в слое металла, находящегося на днище вакуумкамеры, за счет его перемешивания. The change in inert gas flow through the bottom of the vacuum chamber within 0.5-1.5 of the gas flow through the pouring hole of the casting ladle is explained by the laws of the change in the technological parameters of the processes of continuous vacuum and continuous casting of metal, for example, the mass flow of metal, its oxidation, carbon content, etc. d. In conditions of changing the argon flow rate ratio through the bottom of the vacuum chamber and through the pouring hole of the casting ladle, it becomes possible to level out undesirable deviations of technological parameters and thereby ensure the constancy of the optimal properties of continuously cast ingots. At the same time, it is possible to control the intensity of metal evacuation both in the jet and in the metal layer located on the bottom of the vacuum chamber by mixing it.

При меньших значениях уменьшается интенсивность вакуумирования слоя металла, находящегося на днище вакуумкамеры. При больших значениях увеличивается перерасход инертного газа без дальнейшего увеличения интенсивности вакуумирования. Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от весового расхода металла из разливочного ковша. At lower values, the vacuum intensity of the metal layer located on the bottom of the vacuum chamber decreases. At large values, the inert gas over-consumption increases without further increasing the vacuum intensity. The specified range is set in direct proportion to the weight flow of metal from the casting ladle.

На чертеже показана схема установки для осуществления предлагаемого способа. The drawing shows a diagram of an installation for implementing the proposed method.

Установка для осуществления способа поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке состоит из разливочного ковша 1, вакуумкамеры 2, патрубка 3, промежуточного ковша 4, разливочных стаканов 5, кристаллизаторов 6, вакуумпровода 7, трубопроводов 8, огнеупорной пористой пробки 9, фланца 10. Позицией 11 обозначен жидкий металл, 12 уровень металла в промежуточном ковше, 13 уровень слоя металла в вакуумкамере, 14 непрерывнолитой слиток, 15 стопор, 16 трубопровод. Installation for implementing the method of continuous metal evacuation of metal during continuous casting consists of a casting ladle 1, vacuum chamber 2, nozzle 3, intermediate ladle 4, casting nozzles 5, molds 6, vacuum pipe 7, pipelines 8, refractory porous tube 9, flange 10. Position 11 denotes liquid metal, 12 metal level in the intermediate ladle, 13 metal layer level in the vacuum chamber, 14 continuously cast ingot, 15 stopper, 16 pipeline.

Способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке осуществляют следующим образом. The method of continuous metal evacuation during continuous casting is as follows.

П р и м е р. В процессе непрерывной разливки подают нераскисленную сталь 11 для производства автолиста из разливочного ковша 1 емкостью 350 т в вакуумкамеру 2 и создают в ней разрежение до необходимого по технологии остаточного давления в пределах 0,6-6,5 кПа в зависимости от раскисленности стали. Разрежение создают посредством вакуумпровода 7, соединенного с вакуумнасосом. Металл 11 подают из вакуумкамеры 2 в промежуточный ковш 4 емкостью 50 т одной струей через огнеупорный патрубок 3. Далее металл 11 из промежуточного ковша 4 подают через удлиненные огнеупорные стаканы 5 в кристаллизаторы 6 под уровень металла. Из двух кристаллизаторов 6 вытягивают непрерывнолитые слитки 14. Расход металла из промежуточного ковша 4 регулируют при помощи стопорных или шиберных механизмов (на чертеже не показаны). Расход металла из разливочного ковша 1 регулируют при помощи стопора 15. PRI me R. In the continuous casting process, non-deoxidized steel 11 is supplied for the production of a sheet from a casting ladle 1 with a capacity of 350 tons to a vacuum chamber 2 and a vacuum is created in it to the residual pressure required by the technology in the range of 0.6-6.5 kPa, depending on the deoxidation of the steel. The vacuum is created by means of a vacuum pipe 7 connected to a vacuum pump. The metal 11 is fed from the vacuum chamber 2 into the intermediate ladle 4 with a capacity of 50 tons in a single jet through the refractory pipe 3. Next, the metal 11 from the intermediate ladle 4 is fed through elongated refractory glasses 5 to the molds 6 under the metal level. Continuous cast ingots are drawn from two crystallizers 6. The consumption of metal from the intermediate ladle 4 is regulated by means of locking or sliding mechanisms (not shown in the drawing). The flow of metal from the casting ladle 1 is regulated using the stopper 15.

Процесс поточного вакуумирования металла 11 начинают после подъема уровня 12 выше нижнего торца патрубка 3 и герметизации вакуумкамеры 2 жидким металлом, находящимся в промежуточном ковше. The process of vacuum evacuation of the metal 11 begins after raising the level 12 above the lower end of the pipe 3 and sealing the vacuum chamber 2 with liquid metal located in the intermediate ladle.

В процессе поточного вакуумирования на поверхности 13 металла 11, находящегося на днище вакуумкамеры 2, образуется шлаковая пленка, состоящая из окислов металла и неметаллических включений, попадающих в вакуумкамеру из разливочного ковша 1 вместе с металлом 11. Эта пленка прeпятствует интенсификации процесса вакуумирования этого слоя металла. In the process of in-line evacuation, a slag film is formed on the surface 13 of the metal 11 located on the bottom of the vacuum chamber 2, consisting of metal oxides and nonmetallic inclusions entering the vacuum chamber from the casting ladle 1 together with the metal 11. This film prevents the intensification of the vacuum process of this metal layer.

Для устранения этого нежелательного явления в процессе поточного вакуумирования производят барботаж слоя металла 11, находящегося на днище вакуумкамеры 2, посредством подачи инертного газа аргона через днище вакуумкамеры. To eliminate this undesirable phenomenon in the process of in-line evacuation, a metal layer 11 located on the bottom of the vacuum chamber 2 is bubbled by supplying an inert argon gas through the bottom of the vacuum chamber.

Аргон подают через огнеупорные пористые пробки 9, установленные в днище вакуумкамеры. В днище вакуумкамеры может быть установлено несколько пробок, например 2-6. Газ подается по трубопроводам 8 под фланцы 10. В результате происходит перемешивание слоя металла 11, что приводит к разрешению шлаковой пленки и интенсификации процесса вакуумирования этого слоя металла. Argon is fed through refractory porous plugs 9 installed in the bottom of the vacuum chamber. In the bottom of the vacuum chamber, several plugs can be installed, for example 2-6. Gas is supplied through pipelines 8 under the flanges 10. As a result, the metal layer 11 is mixed, which leads to the resolution of the slag film and the intensification of the vacuum process of this metal layer.

По трубопроводу 16 подают инертный газ аргон в разливочное отверстие разливочного стакана, установленного в днище разливочного ковша 1. При этом происходит повышение дисперсности металла в струи и уменьшение размера его капель. В этих условиях увеличивается интенсивность процесса вакуумирования металла за счет увеличения числа капель. Argon inert gas is fed through line 16 to the pouring hole of the pouring nozzle installed in the bottom of the pouring ladle 1. In this case, the dispersion of the metal in the stream increases and the size of its droplets decreases. Under these conditions, the intensity of the metal evacuation process increases due to an increase in the number of drops.

В процессе поточного вакуумирования устанавливают расход инертного газа через днище вакуумкамеры в пределах 0,5-1,5 от расхода инертного газа через разливочное отверстие разливочного ковша. In the process of in-line evacuation, the inert gas flow rate through the bottom of the vacuum chamber is set within 0.5-1.5 of the inert gas flow rate through the filling opening of the casting ladle.

В таблице приведены примеры осуществления способа поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке. The table below shows examples of the method of continuous metal evacuation during continuous casting.

В первом примере вследствие недостаточного расхода аргона через днище вакуумкамеры снижается интенсивность вакуумирования слоя металла, находящегося на днище вакуумкамеры. Это приводит к снижению интенсивности всего процесса вакуумного обезуглероживания разливаемого металла. In the first example, due to the insufficient consumption of argon through the bottom of the vacuum chamber, the vacuum intensity of the metal layer located on the bottom of the vacuum chamber decreases. This leads to a decrease in the intensity of the entire process of vacuum decarburization of the cast metal.

В пятом примере вследствие большого расхода аргона через днище вакуумкамеры происходит перерасход газа без дальнейшего увеличения интенсивности всего процесса вакуумного обезуглероживания разливаемого металла. In the fifth example, due to the high consumption of argon through the bottom of the vacuum chamber, gas is overspended without further increasing the intensity of the entire process of vacuum decarburization of the cast metal.

В шестом примере, прототипе, вследствие отсутствия подачи аргона через днище вакуумкамеры и через разливочное отверстие разливочного ковша снижается интенсивность вакуумного обезуглероживания разливаемого металла, что приводит к уменьшению выхода годных непрерывнолитых слитков. In the sixth example, the prototype, due to the lack of argon supply through the bottom of the vacuum chamber and through the casting hole of the casting ladle, the intensity of vacuum decarburization of the cast metal decreases, which leads to a decrease in the yield of continuously cast ingots.

В примерах 2-4 вследствие подачи аргона в вакуумкамеру через ее днище и через разливочное отверстие в разливочном ковше, а также вследствие оптимального соотношения этих расходов аргона происходит вакуумное обезуглероживание разливаемого металла с интенсивностью, обеспечивающей необходимую раскисленность металла и необходимое содержание углерода в стали. In examples 2-4, due to the supply of argon into the vacuum chamber through its bottom and through the casting hole in the casting ladle, as well as due to the optimal ratio of these argon flows, vacuum decarburization of the cast metal occurs with an intensity that provides the necessary deoxidation of the metal and the necessary carbon content in the steel.

Применение предлагаемого способа позволяет повысить интенсивность поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке. При этом выход годных непрерывнолитых слитков повышается на 6-8%
Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принят способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, применяемый на Новолипецком металлургическом комбинате.The application of the proposed method allows to increase the intensity of the flow evacuation of the metal during continuous casting. In this case, the yield of continuously cast ingots increases by 6-8%
The economic effect is calculated in comparison with the base object, for which the method of continuous metal evacuation during continuous casting, adopted at the Novolipetsk Metallurgical Plant, is accepted.

Claims

METHOD OF FLOW VACUUMING OF METAL DURING CONTINUOUS CASTING, including supplying liquid metal from a casting ladle to a vacuum chamber, creating a vacuum in it to the residual pressure required by the technology, supplying metal to an intermediate ladle through a separate nozzle and then to crystallizers, characterized in that in the process in-line evacuation simultaneously feed an inert gas into the vacuum chamber through its bottom and through the filling hole in the casting ladle, while the gas flow through the bottom of the vacuum chamber is set within 0.5 to 1.5 gas flow through the filling opening of the filling ladle.