RU2025199C1 - Method of flow-line vacuumizing of metal in the process of continuous pouring - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: method involves supplying metal from main ladle into intermediate vessel through elongate discharge branch pipe, further into vacuum chamber through pouring pipe with subsequent distribution into crystallizers under metal pipe with subsequent distribution into crystallizers under metal level through elongate pouring cups; regulating metal level in intermediate vessel and ladle; regulating consumption of metal from ladles and vessel and withdrawing ingots from crystallizers at variable speed. During replacement of main ladle, ingot withdrawal speed is set in accordance with decrease of metal level in intermediate vessel and intermediate ladle and in accordance with thickness and width of cross-section of ingot, main ladle replacement time and number of crystallizers. EFFECT: increased efficiency of method. 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к поточному вакуумированию стали в процессе ее непрерывной разливки. The invention relates to metallurgy, and more particularly to continuous evacuation of steel in the process of its continuous casting.

Известен способ поточного вакуумирования металла в процессе непрерывной разливки, включающий подачу металла из основного ковша в промежуточную емкость через удлиненный выпускной патрубок, далее в вакуумную камеру через разливочный стакан, далее в промежуточный ковш под уровень металла через удлиненный патрубок и далее в кристаллизатор под уровень металла, а также изменение уровня металла в промежуточных емкости и ковше. A known method of continuous metal evacuation in a continuous casting process, comprising supplying metal from the main ladle to an intermediate tank through an elongated outlet pipe, then into a vacuum chamber through a pouring nozzle, then into an intermediate ladle under a metal level through an elongated nozzle, and then into a mold under a metal level, as well as a change in the level of metal in the intermediate tank and bucket.

Для обеспечения максимальной дегазации жидкой стали в струе по мере заполнения кристаллизатора периодически увеличивают площадь поперечного сечения зеркала металла, находящегося под вакуумом до момента, когда производная от расхода откачиваемых газов будет равна нулю [1]. To ensure maximum degassing of molten steel in the jet, as the mold is filled, the cross-sectional area of the mirror of the metal under vacuum is periodically increased until the derivative of the flow rate of the pumped gases is zero [1].

Недостатками известного способа являются низкая производительность и стабильность процесса непрерывной разливки металлов. Это объясняется тем, что при смене основного ковша в процессе разливки методом "плавка на плавку" происходит полное опорожнение верхней промежуточной емкости вследствие несоответствия расходов металла из металлоемкости и кристаллизаторов. В результате необходимо прекращать разливку и производить все подготовительные мероприятия к началу разливки следующего ковша, что сопровождается потерей времени. The disadvantages of this method are the low productivity and stability of the process of continuous casting of metals. This is explained by the fact that when the main ladle is changed during the casting by the “melt-to-melt” method, the upper intermediate tank is completely emptied due to the mismatch of metal consumption from the metal and molds. As a result, it is necessary to stop casting and to carry out all preparatory measures for the start of casting of the next ladle, which is accompanied by a loss of time.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ поточного вакуумирования металла в процессе непрерывной разливки, включающий подачу металла из основного ковша в промежуточную емкость через удлиненный выпускной патрубок под уровень металла, далее в вакуумную камеру через разливочный стакан, далее в промежуточный ковш под уровень металла через удлиненный патрубок и далее в несколько кристаллизаторов под уровень металла через удлиненные разливочные стаканы, изменение уровня металла в промежуточной емкости и промежуточном ковше, регулирование расхода металла из ковшей и емкости, перемещение промежуточного ковша в вертикальном направлении. При подаче металла в промежуточный ковш его поднимают и устанавливают уровень металла в нем на уровне торца выпускного патрубка вакуумной камеры в пределах 0,08-0,12 высоты рабочего уровня металла в промежуточном ковше. Слитки вытягивают с переменной скоростью [2]. The closest in technical essence to the invention is a method of continuous metal evacuation in the continuous casting process, comprising supplying metal from the main ladle to an intermediate tank through an elongated outlet pipe below the metal level, then into a vacuum chamber through a pouring cup, then into an intermediate ladle under the metal level through elongated pipe and then into several molds under the metal level through elongated pouring glasses, changing the metal level in the intermediate tank and the ladle, the regulation of the flow of metal from the ladles and tanks, moving the intermediate ladle in the vertical direction. When the metal is fed into the intermediate ladle, it is raised and the metal level in it is set at the level of the end face of the exhaust pipe of the vacuum chamber within the range of 0.08-0.12 the working level of the metal in the intermediate ladle. Ingots are drawn at a variable speed [2].

Недостатками известного способа являются низкая производительность и стабильность процесса непрерывной разливки металлов. Это объясняется тем, что при смене основного ковша после его опорожнения при разливке методом "плавка на плавку" происходит полное опорожнение верхней промежуточной емкости вследствие несоответствия весовых расходов металла из металлоемкости, промежуточного ковша и кристаллизаторов. The disadvantages of this method are the low productivity and stability of the process of continuous casting of metals. This is due to the fact that when the main ladle is replaced after it is emptied during casting by "melting by melting" method, the upper intermediate tank is completely emptied due to the mismatch of the metal mass flow rates from the metal, the intermediate ladle and crystallizers.

В результате необходимо прекращать процесс вакуумирования и непрерывной разливки металла, а также проводить все подготовительные мероприятия к началу разливки следующего основного ковша. Кроме того, попытки изменить скорость вытягивания слитка для предотвращения опорожнения ковшей приводило к изменению скорости вытягивания сверх допустимых значений, что вызывало брак слитков по качеству поверхности и внутренней макроструктуры. As a result, it is necessary to stop the process of evacuation and continuous casting of metal, as well as to carry out all preparatory measures for the start of casting of the next main ladle. In addition, attempts to change the pulling speed of the ingot to prevent emptying of the buckets led to a change in the pulling speed in excess of the permissible values, which caused the ingots to be defective in terms of surface quality and internal macrostructure.

Целью изобретения является повышение производительности и стабильности процессов вакуумирования и непрерывной разливки металла, а также улучшение качества непрерывнолитых слитков. The aim of the invention is to increase the productivity and stability of the processes of evacuation and continuous casting of metal, as well as improving the quality of continuously cast ingots.

Это достигается тем, что подают металл из основного ковша в промежуточную емкость через удлиненный выпускной патрубок под уровень металла, далее в вакуумную камеру через разливочный стакан, далее в промежуточный ковш под уровень металла через удлиненный патрубок и далее в несколько кристаллизаторов под уровень металла через удлиненные разливочные стаканы, изменяют уровень металла в промежуточной емкости и ковше, регулируют расходы металла из ковшей и емкости, а также вытягивают слитки с переменной скоростью. This is achieved by supplying metal from the main ladle to the intermediate tank through an elongated outlet pipe under the metal level, then into the vacuum chamber through the pouring cup, then into the intermediate ladle under the metal level through the elongated pipe, and then to several molds under the metal level through the elongated casting glasses, change the level of the metal in the intermediate tank and the bucket, regulate the flow of metal from the buckets and the tank, and also draw the ingots at a variable speed.

В период смены основного ковша скорость вытягивания слитков из кристаллизаторов устанавливают по зависимости
V = (3. . . 8)

, где V - скорость вытягивания слитка в период времени смены основного ковша, м/мин;
ΔН - допустимая величина снижения уровня металла в промежуточной емкости, м;
Δh - допустимая величина снижения уровня металла в промежуточном ковше, м;
a и b - толщина и ширина поперечного сечения слитка, соответственно м;
n - число кристаллизаторов или ручьев, шт;
Δ τ - планируемое значение времени смены основного ковша, мин;
(3...8) - эмпирический коэффициент, учитывающий суммарную площадь мениска металла в промежуточной емкости и промежуточном ковше, м².During the change of the main bucket, the speed of drawing the ingots from the molds is set according to
V = (3... 8)

where V is the ingot pulling speed during the period of change of the main bucket, m / min;
ΔН is the permissible value of reducing the level of the metal in the intermediate tank, m;
Δh is the permissible value of reducing the level of metal in the tundish, m;
a and b are the thickness and width of the cross section of the ingot, respectively m;
n is the number of crystallizers or streams, pcs;
Δ τ is the planned value of the change time of the main bucket, min;
(3 ... 8) is an empirical coefficient taking into account the total area of the meniscus of the metal in the intermediate tank and the intermediate ladle, m ² .

Повышение производительности и стабильности процессов вакуумирования и непрерывной разливки будет происходить вследствие изменения скорости вытягивания слитков в пределах, обеспечивающих соответствие весовых расходов металла из промежуточной емкости и промежуточного ковша, а также из кристаллизаторов за весь период времени Δ τ смены основного ковша. В этих условиях отпадает необходимость прекращения процессов вакуумирования и непрерывной разливки металла. An increase in the productivity and stability of the processes of evacuation and continuous casting will occur due to changes in the speed of drawing the ingots within the limits ensuring the correspondence of the mass flow rates of the metal from the intermediate tank and the intermediate ladle, as well as from the molds for the entire time period Δ τ of the main ladle change. Under these conditions, there is no need to stop the evacuation processes and continuous casting of metal.

Повышение качества непрерывнолитых слитков будет происходить вследствие изменения скорости вытягивания в пределах, не превышающих допустимые значения на верхней и нижней границах. Improving the quality of continuously cast ingots will occur due to changes in the drawing speed within the limits not exceeding the permissible values at the upper and lower boundaries.

В этих условиях будет уменьшаться брак слитков по качеству поверхности и внутренней макроструктуры. Under these conditions, ingots will be reduced in terms of surface quality and internal macrostructure.

Диапазон значений эмпирического коэффициента в пределах (3...8) объясняется закономерностями истечения металла из ковшей различной емкости. При больших значениях емкость ковшей будет превосходить допустимые значения, что вызовет увеличение времени пребывания металла в ковшах. В этих условиях увеличивается брак слитков по повышенному содержанию в металле неметаллических включений. The range of values of the empirical coefficient within (3 ... 8) is explained by the laws of metal outflow from ladles of various capacities. At large values, the capacity of the buckets will exceed the permissible values, which will increase the residence time of the metal in the buckets. Under these conditions, the marriage of ingots increases in terms of the increased content of non-metallic inclusions in the metal.

Кроме того, в этих условиях скорость вытягивания слитков в период смены ковшей будет превышать допустимые значения, что вызовет повышение брака слитков. In addition, under these conditions, the pulling speed of the ingots during the ladle change period will exceed the permissible values, which will cause an increase in the reject of the ingots.

При меньших значениях необходимо будет снижать скорость вытягивания слитков сверх допустимых значений, что вызовет повышенный брак слитков по качеству поверхности. Кроме того, в этих условиях будет происходить прекращение процесса разливки вследствие опорожнения промежуточных емкости и ковша. At lower values, it will be necessary to reduce the speed of drawing the ingots in excess of the permissible values, which will cause increased rejects of the ingots in terms of surface quality. In addition, under these conditions, the casting process will cease due to the emptying of the intermediate tanks and ladle.

Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от величины суммарной площади промежуточной емкости и промежуточного ковша. The specified range is set in direct proportion to the total area of the intermediate tank and the intermediate bucket.

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие ваpианты в пределах формулы изобретения. Below is an embodiment of the invention that does not exclude other options within the scope of the claims.

На чертеже показана схема установки непрерывной разливки металлов для осуществления способа поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, продольный разрез. The drawing shows a installation diagram of a continuous casting of metals for implementing the method of continuous metal evacuation during continuous casting, a longitudinal section.

Установка для осуществления способа поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке состоит из основного ковша 1, шиберного затвора 2, промежуточной емкости 3, выпускного патрубка 4, вакуумной камеры 5, разливочного стакана 6, шиберного затвора 7, выпускного патрубка 8, промежуточного ковша 9, шиберного затвора 10, разливочного стакана 11, кристаллизатора 12. Installation for implementing the method of continuous metal evacuation during continuous casting consists of a main bucket 1, a slide gate 2, an intermediate container 3, an exhaust pipe 4, a vacuum chamber 5, a nozzle 6, a slide gate 7, an exhaust pipe 8, an intermediate bucket 9, a slide gate 10, a nozzle 11, a mold 12.

Позицией 13 обозначен жидкий металл, 14 - слиток, Н - рабочая высота уровня металла в промежуточной емкости, Δ Н - допустимая величина понижения уровня металла в промежуточной емкости, h - рабочая высота уровня металла в промежуточном ковше, Δ h - допустимая величина понижения уровня металла в промежуточном ковше. Position 13 denotes liquid metal, 14 - ingot, N - the working height of the metal level in the intermediate tank, Δ Н - the permissible value of lowering the metal level in the intermediate tank, h - the working height of the metal level in the intermediate tank, Δ h - the permissible value of lowering the metal level in the tundish.

Способ поточного вакуумирования металла в процессе непрерывной разливки 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 методом "плавка на плавку" подают сталь 13 марки 3 сп из основного ковша 1 емкостью 350 т в промежуточную емкость 3 через удлиненный выпускной патрубок и шиберный затвор 2. Далее металл 13 направляют в вакуумную камеру 5 через разливочный стакан 6 и шиберный затвор 7. В вакуумной камере 5 создают разрежение в пределах 10^-6 атм и поддерживают уровень металла в камере 5 в пределах 250 мм. Далее металл 13 подают в промежуточный ковш 9 через выпускной патрубок 8. Из промежуточного ковша 9 металл 13 подают в два кристаллизатора 12 через удлиненные разливочные стаканы 11 и шиберные затворы 10. Из кристаллизаторов 12 вытягивают два слитка 14 с переменной скоростью.PRI me R. In the process of continuous casting by the "melting for smelting" method, steel 13 grade 3 cn is supplied from the main ladle 1 with a capacity of 350 tons to the intermediate tank 3 through an elongated exhaust pipe and a slide gate 2. Next, the metal 13 is sent to the vacuum chamber 5 through the pouring nozzle 6 and the slide shutter 7. In the vacuum chamber 5 create a vacuum within 10 ^-6 atm and maintain the metal level in the chamber 5 within 250 mm. Next, the metal 13 is fed into the intermediate ladle 9 through the outlet pipe 8. From the intermediate ladle 9, the metal 13 is fed into two molds 12 through elongated casting nozzles 11 and slide gates 10. Two ingots 14 are pulled from the molds 12 at a variable speed.

В период смены основного ковша 1 при разливке методом "плавка на плавку" скорость вытягивания слитков 14 из кристаллизаторов 12 устанавливают по зависимости
V = (3. . . 8)

, где V - скорость вытягивания слитка в период времени Δ τ смены основного ковша, м/мин;
Δ Н - допустимая величина снижения уровня металла в промежуточной емкости, м;
Δh - допустимая величина снижения уровня металла в промежуточном ковше, м;
a и b - толщина и ширина поперечного сечения слитка соответственно, м;
Δ τ - планируемое значение времени смены основного ковша, мин;
n - число кристаллизаторов или ручьев, шт;
(3...8) - эмпирический коэффициент, учитывающий суммарную площадь мениска металла в промежуточной емкости и промежуточном ковше, м².During the change of the main ladle 1 during casting by the method of "melting for smelting" the speed of drawing the ingots 14 from the molds 12 is set according to
V = (3... 8)

where V is the ingot pulling rate in the time period Δ τ of the main bucket change, m / min;
Δ N - the allowable value of reducing the level of metal in the intermediate tank, m;
Δh is the permissible value of reducing the level of metal in the tundish, m;
a and b are the thickness and width of the cross section of the ingot, respectively, m;
Δ τ is the planned value of the change time of the main bucket, min;
n is the number of crystallizers or streams, pcs;
(3 ... 8) is an empirical coefficient taking into account the total area of the meniscus of the metal in the intermediate tank and the intermediate ladle, m ² .

При такой организации подачи металла подача металла в кристаллизаторы суммируется из промежуточной емкости и промежуточного ковша, что обеспечивает процесс разливки с оптимальными значениями скоростей вытягивания слитков в течение всего периода смены основного ковша. With this organization of the metal supply, the metal supply to the crystallizers is summed up from the intermediate tank and the intermediate ladle, which ensures the casting process with optimal values of the ingot pulling speeds throughout the entire period of the main ladle change.

В таблице приведены примеры осуществления способа поточного вакуумирования металла в процессе непрерывной разливки с различными технологическими параметрами. The table shows examples of the method of continuous metal evacuation in the process of continuous casting with various technological parameters.

В первом примере будет снижаться качество непрерывнолитых слитков вследствие значительного снижения скорости вытягивания слитков. In the first example, the quality of continuously cast ingots will decrease due to a significant decrease in the speed of drawing the ingots.

В пятом примере будет происходить опорожнение промежуточных емкости и ковша вследствие значительного повышения скорости вытягивания слитков. In the fifth example, the intermediate tanks and the bucket will be emptied due to a significant increase in the speed of drawing the ingots.

В шестом примере (прототипе) будет происходить прекращение процессов вакуумирования и непрерывной разливки металла вследствие отсутствия изменения скорости вытягивания слитков в период смены основного ковша. In the sixth example (prototype), the process of evacuation and continuous casting of metal will cease due to the absence of a change in the speed of drawing the ingots during the change of the main ladle.

В примерах 2...4 процессы вакуумирования и непрерывной разливки не будут прекращаться вследствие изменения скорости вытягивания слитков в оптимальных пределах. При этом значения скорости вытягивания слитков не будут выходить за допустимые пределы. In examples 2 ... 4, the processes of evacuation and continuous casting will not stop due to changes in the speed of drawing the ingots in the optimal range. In this case, the values of the speed of drawing the ingots will not go beyond the permissible limits.

Применение предлагаемого способа позволяет повысить производительность процесса непрерывной разливки в условиях поточного вакуумирования металла на 2,1%, сократить брак слитков на 1,2%. The application of the proposed method allows to increase the productivity of the continuous casting process in the conditions of continuous metal evacuation by 2.1%, to reduce the marriage of ingots by 1.2%.

Claims (1)

СПОСОБ ПОТОЧНОГО ВАКУУМИРОВАНИЯ МЕТАЛЛА В ПРОЦЕССЕ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ, включающий подачу металла из основного ковша в промежуточную емкость через удлиненный выпускной патрубок под уровень металла, далее в вакуумную камеру через разливочный стакан, затем в промежуточный ковш под уровень металла через удлиненный патрубок и далее в несколько кристаллизаторов под уровень металла через удлиненные разливочные стаканы, изменение уровня металла в промежуточной емкости и ковше, регулирование расхода металла из ковшей и емкости и вытягивание слитков с переменной скоростью, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и стабильности процессов вакуумирования и непрерывной разливки металла, а также улучшения качества непрерывнолитых слитков, в период смены основного ковша скорость v вытягивания слитков из кристаллизаторов устанавливают по зависимости:
V = (3...8)

,
где Δ H - допустимая величина снижения уровня металла в промежуточной емкости, м;
Δ h - допустимая величина снижения уровня металла в промежуточном ковше, м;
a и b - соответственно толщина и ширина поперечного сечения слитка, м;
n - число кристаллизаторов или ручьев, шт;
Δ τ - время смены основного ковша, мин;
(3 . . . 8) - эмпирический коэффициент, учитывающий суммарную площадь мениска металла в промежуточной емкости и промежуточном ковше, м².METHOD OF FLOW VACUUMING OF METAL IN THE PROCESS OF CONTINUOUS CASTING, which includes supplying metal from the main ladle to the intermediate tank through an elongated outlet pipe under the metal level, then into the vacuum chamber through the pouring cup, then into the intermediate ladle under the metal level through the elongated pipe and into several molds under metal level through elongated pouring glasses, change of metal level in the intermediate tank and ladle, regulation of metal flow from ladles and tank and is pulled out переменной ingots with variable speed, characterized in that, in order to increase the productivity and stability of the processes of evacuation and continuous casting of metal, as well as improve the quality of continuously cast ingots, during the change of the main ladle, the speed v of pulling the ingots from the molds is determined according to:
V = (3 ... 8)

,
where Δ H is the permissible value of reducing the level of the metal in the intermediate tank, m;
Δ h is the allowable value of reducing the level of metal in the tundish, m;
a and b, respectively, the thickness and width of the cross section of the ingot, m;
n is the number of crystallizers or streams, pcs;
Δ τ is the change time of the main bucket, min;
(3... 8) is an empirical coefficient that takes into account the total area of the meniscus of the metal in the intermediate tank and the intermediate ladle, m ² .

Images