RU2034679C1 - Method to work metal in the process of continuous casting and a device to implement it - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: in the process of metal working when casting continuously the metal is fed from casting ladle into vacuum chamber, then the metal is worked in the vacuum chamber, the metal through a separate pipe branch is fed into intermediate ladle and than into crystallizers, as well as metal is deoxidized and alloyed, in doing so, first the metal is fed into the first part of the vacuum chamber, where jet-type evacuation is performed, then the metal is fed into the second part of the vacuum chamber, where the metal is deoxidized and alloyed by feeding deoxidizing agents and alloying elements into this part of the chamber. Then the metal is fed from the second part of vacuum chamber into the intermediate ladle using an additional pipe branch. Once metal level in the intermediate ladle has risen over lower ends of pipe branches, and vacuum chamber has sealed by liquid metal, the circulating evacuation of the metal placed in the intermediate ladle is performed through inert gas feeding in a pipe branch, and once residual pressure has been set in the vacuum chamber, circulating evacuation is additionally carried out in the intermediate ladle along with metal working. The device to work metal in the process of continuous casting has a vacuum chamber with drainage pipe branch. The vacuum chamber is subdivided by a partition into two communicated parts. One chamber part is provided with two drainage pipe branches, as well as inlet sluice seal. EFFECT: high productivity. 2 cl, 1 dwg

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 и устройство для обработки металла в процессе непрерывной разливки, включающее подачу жидкого металла из разливочного ковша в единую вакуум-камеру, создание в ней разрежения до необходимого по технологии остаточного давления, подачу металла из вакуум-камеры через отдельный патрубок непосредственно в кристаллизатор под уровень металла. При этом вакуум-камера служит герметически закрытым промежуточным ковшом, соединенным с вакуум-проводом [1]
Недостатком известного способа и устройства является недостаточная производительность процесса непрерывной разливки металлов. Это объясняется тем, что в случае нарушения герметичности вакуум-камеры происходит переполнение кристаллизатора. В этих условиях прекращается процесс непрерывной разливки. Кроме того, при известном способе невозможна регулировка расхода металла в кристаллизаторы в зависимости от изменяющихся параметров процесса разливки.A known method and device for processing metal in a continuous casting process, comprising supplying liquid metal from a casting ladle to a single vacuum chamber, creating a vacuum in it to the residual pressure required by the technology, supplying metal from a vacuum chamber through a separate pipe directly to the mold below the level metal. In this case, the vacuum chamber serves as a hermetically sealed intermediate ladle connected to the vacuum wire [1]
The disadvantage of this method and device is the lack of performance of the process of continuous casting of metals. This is due to the fact that in case of a violation of the tightness of the vacuum chamber, the mold overflows. Under these conditions, the continuous casting process is terminated. In addition, with the known method, it is impossible to adjust the flow of metal into the molds depending on the changing parameters of the casting process.

Наиболее близким по технической сущности являются способ и устройство для обработки металла в процессе непрерывной разливки, включающие подачу жидкого металла из разливочного ковша в единую вакуум-камеру, 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 нижних торцев патрубков и герметизации вакуум-камеры жидким металлом начинают производить уменьшение остаточного давления в камере. Металл в промежуточном ковше подвергают раскислению и легированию [2]
Недостатком известного способа и устройства является неудовлетворительное качество разливаемого металла. Это объясняется тем, что объем металла, находящийся в начале разливки в промежуточном ковше, не подвергается вакуумированию. Кроме того, не происходит глубокого раскисления и легирования металла в промежуточном ковше, так как ферросплавы окисляются на воздухе. При этом кислород, находящийся в жидком металле, взаимодействует с раскислителем, что не позволяет произвести глубокое обезуглероживание металла.The closest in technical essence are the method and device for processing metal in a continuous casting process, including supplying liquid metal from a casting ladle to a single 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 further into the 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 ends of the nozzles and sealing the vacuum chamber with liquid metal, they begin to reduce the residual pressure in the chamber. The metal in the tundish is deoxidized and alloyed [2]
The disadvantage of this method and device is the poor quality of the cast metal. This is because the volume of metal at the beginning of casting in the tundish is not subjected to evacuation. In addition, there is no deep deoxidation and alloying of the metal in the intermediate ladle, since ferroalloys are oxidized in air. In this case, the oxygen in the liquid metal interacts with a deoxidizing agent, which does not allow for deep decarburization of the metal.

Сказанное приводит к браку непрерывнолитых слитков по увеличенному содержанию оксидов. Кроме того, снижается производительность получения непрерывнолитых слитков высокого качества так как вакуумируется не весь металл. The foregoing leads to the marriage of continuously cast ingots for an increased oxide content. In addition, the productivity of producing continuously cast ingots of high quality is reduced, since not all metal is evacuated.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в улучшении качества непрерывнолитых слитков и повышении производительности процесса обработки металла при непрерывной разливке. The technical effect when using the invention is to improve the quality of continuously cast ingots and to increase the productivity of the metal processing during continuous casting.

Указанный технический эффект достигают тем, что металл подают из разливочного ковша в вакуум-камеру, создают в ней остаточное давление, обрабатывают металл в вакуум-камере, подают металл в промежуточный ковш через отдельный патрубок и далее в кристаллизаторы, а также производят раскисление и легирование металла. The specified technical effect is achieved by the fact that the metal is fed from the casting ladle into the vacuum chamber, creates residual pressure in it, the metal is processed in the vacuum chamber, the metal is fed into the intermediate ladle through a separate pipe and then into the crystallizers, and metal is also deoxidized and alloyed .

Сначала металл подают в первую часть вакуум-камеры, где производят струйное вакуумирование, далее металл направляют во вторую часть вакуумной камеры, где производят раскисление и легирование металла посредством подачи в эту часть камеры раскислителей и легирующих элементов, далее из второй части вакуумной камеры металл подают в промежуточный ковш с помощью дополнительного патрубка. First, the metal is fed into the first part of the vacuum chamber, where jet evacuation is performed, then the metal is sent to the second part of the vacuum chamber, where metal is deoxidized and alloyed by supplying deoxidizers and alloying elements to this part of the chamber, then the metal is fed into the second part of the vacuum chamber intermediate bucket with an additional nozzle.

После подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижних торцев патрубков и герметизации вакуум-камеры жидким металлом осуществляют циркуляционное вакуумирование находящегося в промежуточном ковше металла посредством подачи инертного газа в один из патрубков, а после создания в вакуум-камере заданного остаточного давления наряду с обработкой металла в вакуум-камере дополнительно производят циркуляционное вакуумирование в промежуточном ковше. After the metal level in the intermediate ladle rises above the lower ends of the nozzles and the vacuum chamber is sealed with liquid metal, the metal contained in the intermediate ladle is circulated by supplying inert gas to one of the nozzles, and after the specified residual pressure is created in the vacuum chamber along with the metal treatment in the vacuum chamber additionally circulate evacuation in the tundish.

Кроме того, устройство для обработки металла в процессе непрерывной разливки включает вакуум-камеру со сливным патрубком. Вакуум-камера разделена на сообщающиеся части, при этом одна из частей камеры снабжена двумя сливными патрубками, а также шлюзовым подающим затвором. In addition, the device for processing metal in the process of continuous casting includes a vacuum chamber with a drain pipe. The vacuum chamber is divided into communicating parts, while one of the parts of the chamber is equipped with two drain pipes, as well as a lock feed gate.

Повышение производительности процесса обработки металла при непрерывной разливке будет происходить вследствие повышения эффективности процесса вакуумирования в условиях одновременного совмещения двух видов вакуумирования: циркуляционного и дегазации струи и слоя металла в проточной вакуум-камере. При этом процессу вакуумирования будет подвергаться весь разливаемый металл, начиная с первых порций, наполняющих промежуточный ковш в начале непрерывной разливки. An increase in the productivity of the metal processing during continuous casting will occur as a result of an increase in the efficiency of the evacuation process under the simultaneous combination of two types of evacuation: circulating and degassing of the jet and metal layer in a flowing vacuum chamber. In this case, the entire cast metal will be subjected to the evacuation process, starting with the first portions filling the intermediate ladle at the beginning of continuous casting.

Кроме того, раскисление и легирование металла в одной из частей вакуум-камеры позволяет произвести более глубокое обезуглероживание металла в первой части вакуум-камеры вследствие использования для этих целей большей части кислорода, находящегося в металле. Подача раскислителей и легирующих элементов в соседнюю вакуум-камеру исключает их контакт с кислородом воздуха, что снижает образование оксидов. При этом весь объем подаваемых ферросплавов полностью идет только на раскисление и легирование. Сказанное приводит к улучшению качества непрерывнолитых слитков. In addition, the deoxidation and alloying of the metal in one of the parts of the vacuum chamber allows for a deeper decarburization of the metal in the first part of the vacuum chamber due to the use of most of the oxygen in the metal for these purposes. The supply of deoxidizers and alloying elements to an adjacent vacuum chamber eliminates their contact with atmospheric oxygen, which reduces the formation of oxides. In this case, the entire volume of supplied ferroalloys completely goes only to deoxidation and alloying. The foregoing leads to an improvement in the quality of continuously cast ingots.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков предлагаемых способа и устройства с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "изобретательский уровень". The analysis of scientific, technical and patent literature shows the lack of coincidence of the distinctive features of the proposed method and device with the signs of known technical solutions. Based on this, it is concluded that the proposed technical solution meets the criterion of "inventive step".

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения. The following is an embodiment of the invention that does not exclude other variations within the scope of the claims.

На чертеже показана схема устройства для обработки металла в процессе разливки. The drawing shows a diagram of a device for processing metal in the casting process.

Устройство для обработки металла в процессе непрерывной разливки состоит из разливочного ковша 1, вакуум-камеры 2 с частями 3 и 4, патрубков 5, промежуточного ковша 6, разливочных стаканов 7, кристаллизаторов 8, вакуум-провода 9, трубопровода 10, перегородок 11 и 12, шлюзового затвора 13,стопоров 14. Позицией 15 обозначен жидкий металл, 16 уровень металла в промежуточном ковше, 17 непрерывнолитой слиток. A device for processing metal in a continuous casting process consists of a casting ladle 1, a vacuum chamber 2 with parts 3 and 4, nozzles 5, an intermediate ladle 6, casting glasses 7, molds 8, a vacuum wire 9, a pipeline 10, partitions 11 and 12 , a lock gate 13, stoppers 14. Position 15 denotes liquid metal, 16 the level of metal in the tundish, 17 continuously cast ingot.

Способ обработки металла в процессе непрерывной разливки осуществляют и устройство работает следующим образом. The method of processing metal in the process of continuous casting is carried out and the device operates as follows.

П р и м е р. В начале процесса непрерывной разливки подают жидкую сталь 15 марки 3сп из разливочного ковша 1 емкостью 350 т в отделение 3 вакуум-камеры 2. Вакуум-камера 2 выполнена из двух сообщающихся между собой частей 3 и 4, перегороженных перегородкой 11. Часть 4 камеры 2 снабжена двумя патрубками 5 и шлюзовым подающим затвором 13. PRI me R. At the beginning of the continuous casting process, liquid steel 15 grade 3sp is supplied from a casting ladle 1 with a capacity of 350 t to the compartment 3 of the vacuum chamber 2. The vacuum chamber 2 is made of two interconnected parts 3 and 4, blocked by a partition 11. Part 4 of the chamber 2 is equipped two pipes 5 and a lock feed gate 13.

В камере 2 создают разрежение до необходимого по технологии остаточного давления в пределах 0,6-6,5 кПа. Разрежение создают посредством вакуум-провода 9, соединенного с вакуум-насосом. Металл 15 перетекает по поду камеры 2 из части 3 в часть 4 в зазоре между перегородкой 11 и днищем камеры 2. В части 3 камеры 2 происходит дегазация и обезуглероживание металла 15 в струе и в слое металла. При этом в процессе вакуумирования на струю металла приходится приблизительно 70% всего объема дегазации и обезуглероживания, остальное в слое металла на подине камеры 2. In the chamber 2 create a vacuum to the required technology residual pressure in the range of 0.6-6.5 kPa. The vacuum is created by means of a vacuum wire 9 connected to a vacuum pump. Metal 15 flows along the bottom of chamber 2 from part 3 to part 4 in the gap between the partition 11 and the bottom of chamber 2. In part 3 of chamber 2, metal 15 is degassed and decarburized in the stream and in the metal layer. Moreover, in the process of evacuation, a metal stream accounts for approximately 70% of the total volume of degassing and decarburization, the rest in the metal layer on the bottom of the chamber 2.

Металл 15 подают из части 4 вакуум-камеры 2 в промежуточный ковш 6 емкостью 50 т двумя струями через два огнеупорных патрубка 5. Далее металл 15 из промежуточного ковша 6 подают через удлиненные огнеупорные стаканы 7 в кристаллизаторы 8 под уровень металла. Из кристаллизаторов 8 вытягивают непрерывнолитые слитки 17 сечением 250х1600 мм с переменной скоростью в пределах 0,6-1,2 м/мин. The metal 15 is fed from part 4 of the vacuum chamber 2 into the intermediate ladle 6 with a capacity of 50 tons by two jets through two refractory nozzles 5. Next, the metal 15 from the intermediate ladle 6 is fed through elongated refractory glasses 7 to the crystallizers 8 below the metal level. Continuous cast ingots 17 with a cross section of 250x1600 mm with a variable speed in the range of 0.6-1.2 m / min are drawn from crystallizers 8.

Расход металла из промежуточного ковша 6 регулируют при помощи стопоров 14. The consumption of metal from the tundish 6 is regulated by means of stoppers 14.

В начале разливки после наполнения промежуточного ковша 6 металлом 15 выше нижних торцев патрубков 5 и герметизации вакуум-камеры 2 уровнем 16 жидкого металла производят циркуляционное вакуумирование металла, находящегося в промежуточном ковше 6, посредством подачи инертного газа, например, аргона по трубопроводу 10 в один из патрубков 5 с расходом в пределах 400-600 л/мин. В этих условиях когда из вакуум-камеры 2 начинают откачивать воздух, под действием атмосферного давления металл поднимается в вакуумную камеру 2 на барометрическую величину, равную примерно 1,4 м, и покрывает подину камеры 2. Подводимый по трубопроводу 10 газ, увеличиваясь в объеме, поднимается по патрубку 5, приводит в движение находящийся в нем металл и приподнимает не некоторую величину уровень зеркала металла 15 в камере 2. Дегазированный металл 15 стекает по другому патрубку 5 обратно в промежуточный ковш. При этом выделившийся газ удаляется из частей 3 и 4 камеры 2 по вакуум-проводу 9. At the beginning of the casting, after filling the intermediate ladle 6 with metal 15 above the lower ends of the nozzles 5 and sealing the vacuum chamber 2 with the liquid metal level 16, the metal located in the intermediate ladle 6 is circulated by inert gas, for example, argon, through pipeline 10 into one of nozzles 5 with a flow rate in the range of 400-600 l / min. Under these conditions, when air is pumped out of the vacuum chamber 2, the metal rises into the vacuum chamber 2 by a barometric value of about 1.4 m under the influence of atmospheric pressure and covers the bottom of the chamber 2. The gas supplied through the pipeline 10 increases in volume, rises along the pipe 5, sets in motion the metal located in it and raises a certain level of the mirror level of the metal 15 in the chamber 2. Degassed metal 15 flows down the other pipe 5 back into the intermediate ladle. In this case, the released gas is removed from parts 3 and 4 of the chamber 2 via a vacuum wire 9.

После герметизации патрубков 5 жидким металлом начинается понижение давления в вакуум-камере до необходимого значения. Объем металла, находящийся в промежуточном ковше и вновь поступающий в вакуум-камеру, подвергается только циркуляционному вакуумированию. В дальнейшем после создания в вакуум-камере необходимого остаточного давления разливку ведут в условиях совместного вакуумирования металла посредством его пропускания через вакуум-камеру и циркуляции металла через патрубки. After sealing the nozzles 5 with liquid metal, a decrease in pressure in the vacuum chamber to the required value begins. The volume of metal located in the intermediate ladle and again entering the vacuum chamber is only subjected to circulating evacuation. Subsequently, after the necessary residual pressure is created in the vacuum chamber, the casting is carried out under conditions of joint metal evacuation by passing it through the vacuum chamber and circulating the metal through the nozzles.

В процессе обработки металла в часть 4 вакуум-камеры 2 подают раскислители и легирующие элементы, например Al, Ti, Ca через шлюзовый подающий затвор 13. В промежуточном ковше 6 установлены перегородки 12, под которыми жидкий металл перетекает из патрубков 5 к разливочным стаканам 7. При этом исключается попадание шлака в разливочные стаканы. During metal processing, deoxidizers and alloying elements, for example, Al, Ti, Ca, are supplied to part 4 of the vacuum chamber 2 through a lock feed gate 13. In the intermediate ladle 6 partitions 12 are installed, under which liquid metal flows from the nozzles 5 to the pouring glasses 7. This eliminates the ingress of slag into the pouring glasses.

Применение предлагаемых способа и устройства позволяет повысить производительность получения вакуумированного металла за счет обработки всего металла, включая и металл, находящийся в промежуточном ковше в начале непрерывной разливки. При этом повышается эффективность вакуумирования металла за счет сочетания двух видов вакуумирования: в струе в проточной камере и циркуляционного в промежуточном ковше. В то же время за счет раскисления и легирования металла под вакуумом отсутствуют условия для контакта вводимых ферросплавов с кислородом воздуха и шлаковой смеси, находящейся в промежуточном ковше и кристаллизаторах. В этих условиях происходит более глубокое обезуглероживание металла, лучшее усвоение металлом раскислителей и легирующих элементов, что приводит к их экономии. The application of the proposed method and device can improve the productivity of producing vacuum metal by treating all the metal, including the metal located in the intermediate ladle at the beginning of continuous casting. This increases the efficiency of metal evacuation due to a combination of two types of evacuation: in a stream in a flow chamber and circulation in an intermediate ladle. At the same time, due to the deoxidation and alloying of the metal under vacuum, there are no conditions for the contact of the introduced ferroalloys with atmospheric oxygen and slag mixture located in the intermediate ladle and molds. Under these conditions, there is a deeper decarburization of the metal, better absorption of deoxidizing agents and alloying elements by the metal, which leads to their economy.

Применение предлагаемого способа и устройства позволяет повысить производительность процесса обработки металла при непрерывной разливке на 8% а также улучшить качество непрерывнолитых слитков за счет уменьшения в них содержания оксидов на 6% Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который приняты способ и устройство для обработки металла в процессе непрерывной разливки, применяемые на Новолипецком металлургическом комбинате. The application of the proposed method and device can increase the productivity of the metal processing during continuous casting by 8% and also improve the quality of continuously cast ingots by reducing the oxide content in them by 6%. The economic effect is calculated in comparison with the base object, for which the method and device for processing are taken metal in the continuous casting process used at the Novolipetsk Metallurgical Plant.

Claims (2)

1. Способ обработки металла в процессе непрерывной разливки, включающий подачу жидкого металла из разливочного ковша через вакуум-камеру с патрубком в промежуточный ковш, обработку металла в вакуум-камере, подачу металла из промежуточного ковша в кристаллизаторы, раскисление и легирование металла в промежуточном ковше, отличающийся тем, что в вакуум-камере осуществляют последовательно струйное вакуумирование, раскисление и легирование металла, а затем подают его в промежуточный ковш с помощью дополнительного патрубка, при этом после подъема уровня металла в промежуточном ковше выше нижних торцов патрубков и герметизации вакуум-камеры жидким металлом осуществляют циркуляционное вакуумирование находящегося в промежуточном ковше металла посредством подачи инертного газа в один из патрубков, а затем одновременно с циркуляционным вакуумированием осуществляют обработку металла в вакуум-камере. 1. A method of processing metal in a continuous casting process, comprising supplying liquid metal from a casting ladle through a vacuum chamber with a nozzle to an intermediate ladle, processing metal in a vacuum chamber, supplying metal from an intermediate ladle to crystallizers, deoxidation and alloying of metal in an intermediate ladle, characterized in that the vacuum chamber sequentially performs jet evacuation, deoxidation and alloying of the metal, and then serves it in the intermediate ladle using an additional nozzle, and after that dema metal level in the tundish above the lower ends of the pipes and sealing the vacuum chamber is carried out with liquid metal circulating vacuum metal present in the tundish by supplying an inert gas to one of the pipes, and then simultaneously with a circulating pump-metal processing is performed in a vacuum chamber. 2. Устройство для обработки металла в процессе непрерывной разливки, содержащее вакуум-камеру со сливным патрубком, заглубленным в полость промежуточного ковша, отличающееся тем, что вакуум-камера разделена перегородкой на две сообщенные между собой части, одна из которых снабжена дополнительным сливным патрубком и шлюзовым подающим затвором. 2. A device for processing metal in the process of continuous casting, containing a vacuum chamber with a drain pipe deepened in the cavity of the intermediate ladle, characterized in that the vacuum chamber is divided by a partition into two interconnected parts, one of which is equipped with an additional drain pipe and a lock feed shutter.

Images