RU2048247C1 - Method and apparatus for in-line evacuation of metal in the process of continuous casting - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy, continuous casting of metals. SUBSTANCE: method involves increasing pressure in vacuum chamber to atmospheric pressure, when metal layer thickness on pouring ladle is within the range of 100-250 mm; cutting off channel section in branch pipe to the value providing working weight flow rate of metal from intermediate ladle into crystallizers; pouring remaining metal from pouring ladle into vacuum chamber. Branch pipe in vacuum chamber is provided with sliding shutter. EFFECT: increased efficiency by reduced consumption of metal. 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 поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке и устройство для его осуществления, включающие подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуум-камеру, создание в ней разрежения до необходимого по технологии остаточного давления, подачу металла из вакуум-камеры непосредственно в кристаллизаторы под уровень металла. Вакуум-камера включает вакуум-провод, соединенный с вакуум-насосом, и патрубки, входящие непосредственно в кристаллизаторы. В этих условиях вакуум-камера служит герметически закрытым промежуточным ковшом, соединенным с вакуум-насосом [1]
Недостатком известного способа является недостаточная производительность и стабильность процесса непрерывной разливки металла. Это объясняется тем, что в случае нарушения герметичности вакуум-камеры происходит переполнение кристаллизаторов. В этих условиях прекращается процесс непрерывной разливки. Кроме того, при известном способе невозможна регулировка расхода металла в кристаллизаторы в зависимости от изменяющихся технологических параметров процесса разливки. Кроме того, при известном способе невозможно вести процесс непрерывной разливки методом "плавка на плавку".A known method of continuous metal evacuation of a metal during continuous casting and a device for its implementation, 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 from the vacuum chamber directly to the molds to the metal level. The vacuum chamber includes a vacuum wire connected to a vacuum pump, and nozzles entering directly into the molds. Under these conditions, the vacuum chamber serves as a hermetically sealed intermediate bucket connected to the vacuum pump [1]
The disadvantage of this method is the lack of performance and stability of the process of continuous casting of metal. This is due to the fact that in case of a violation of the tightness of the vacuum chamber, overflow of crystallizers occurs. 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 technological parameters of the casting process. In addition, with the known method, it is impossible to conduct a continuous casting process by the method of "smelting".

Наиболее близким по технической сущности является способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке и устройство для его осуществления, включающие подачу жидкого металла из разливочного ковша в 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 торцов патрубков и герметизации вакуум-камеры жидким металлом начинают производить уменьшение остаточного давления в камере. The closest in technical essence is the method of continuous metal evacuation during continuous casting and a device for its implementation, including 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 metal to the intermediate ladle through a separate nozzle and further 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 ends of the nozzles and sealing the vacuum chamber with liquid metal, they begin to reduce the residual pressure in the chamber.

Вакуум-камера включает вакуум-провод, соединенный с вакуум-насосом, и патрубок, установленный в днище вакуум-камеры и входящий в промежуточный ковш [2]
Недостатком известного способа и устройства является недостаточная производительность и стабильность процесса поточного вакуумирования при непрерывной разливке, а также невозможность вести процесс непрерывной разливки методом "плавка на плавку". Это объясняется тем, что в конце опорожнения очередного разливочного ковша происходит самопроизвольная разгерметизация вакуум-камеры при толщине слоя оставшегося металла в разливочном ковше менее, чем 100-250 мм. В этих условиях под действием атмосферного давления через слой металла воздух просачивается во внутреннюю полость вакуум-камеры и нарушает ее герметичность. Вследствие этого весь металл, находящийся на днище вакуум-камеры, за относительно короткий промежуток времени сливается в промежуточный ковш, что вызывает его переполнение и, как следствие, его перелив и прекращение процесса непрерывной разливки. При этом сливается из вакуум-камеры объем металла, определяемый барометрической высотой, равной приблизительно 1,5 м.The vacuum chamber includes a vacuum wire connected to a vacuum pump, and a pipe installed in the bottom of the vacuum chamber and included in the intermediate bucket [2]
The disadvantage of this method and device is the lack of performance and stability of the process of continuous evacuation during continuous casting, as well as the inability to conduct the process of continuous casting by the method of "melting". This is because at the end of the emptying of the next casting ladle, spontaneous depressurization of the vacuum chamber occurs when the thickness of the remaining metal layer in the casting ladle is less than 100-250 mm. Under these conditions, under the influence of atmospheric pressure, air seeps through the metal layer into the internal cavity of the vacuum chamber and violates its tightness. As a result, all the metal located on the bottom of the vacuum chamber, in a relatively short period of time merges into the intermediate ladle, which causes it to overflow and, as a result, its overflow and the cessation of the continuous casting process. In this case, the metal volume determined by the barometric height equal to approximately 1.5 m merges from the vacuum chamber.

При осуществлении известного способа перед окончанием опорожнения разливочного ковша уменьшают объем металла, находящийся в промежуточном ковше, и уменьшают весовой расход металла на него и соответственно скорость вытягивания слитков. В этих условиях обеспечивается запасной объем в промежуточном ковше для металла, который сливается из вакуум-камеры при ее разгерметизации в конце разливки разливочного ковша. Однако в этом случае снижается производительность процесса непрерывной разливки металла, т. к. прекращается процесс разливки. Кроме того, после опорожнения вакуумной камеры необходима ее замена вследствие замерзания металла в сливном патрубке и на днище. When implementing the known method before the end of the emptying of the casting ladle, the volume of metal in the intermediate ladle is reduced, and the weight consumption of metal on it and, accordingly, the speed of drawing the ingots are reduced. Under these conditions, a spare volume is provided in the intermediate ladle for metal, which is drained from the vacuum chamber when it is depressurized at the end of the casting ladle. However, in this case, the productivity of the continuous metal casting process decreases, since the casting process is terminated. In addition, after emptying the vacuum chamber, its replacement is necessary due to the freezing of the metal in the drain pipe and on the bottom.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении производительности и стабильности процесса непрерывной разливки с использованием поточного вакуумирования металла. The technical effect when using the invention is to increase the productivity and stability of the continuous casting process using continuous metal evacuation.

Указанный технический эффект достигают тем, что подают жидкий металл из разливочного ковша в вакуум-камеру, создают в ней разрежение до необходимого по технологии остаточного давления, подают металл в промежуточный ковш через патрубок и далее в кристаллизаторы, вытягивают из кристаллизаторов слитки. The indicated 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 the nozzle and then to the molds, and the ingots are pulled from the molds.

В конце опорожнения разливочного ковша при толщине слоя металла на его днище в пределах 100-250 мм увеличивают давление в вакуум-камере до атмосферного значения, перекрывают площадь проходного канала в патрубке до величины, обеспечивающей рабочий весовой расход металла из промежуточного ковша в кристаллизаторы, сливают весь металл из этого разливочного ковша в вакуум-камеру, меняют опорожненный разливочный ковш на другой, наполненный металлом, устанавливают его на вакуум-камеру и начинают процесс разливки с одновременным понижением давления в вакуум-камере до необходимого по технологии остаточного давления, при этом восстанавливают прежнее рабочее значение площади проходного канала в патрубке. At the end of the emptying of the casting ladle, when the thickness of the metal layer on its bottom is within 100-250 mm, the pressure in the vacuum chamber is increased to atmospheric pressure, the area of the passage channel in the nozzle is closed to a value that ensures the working weight flow rate of the metal from the intermediate ladle to the crystallizers, and the whole is drained metal from this casting ladle to the vacuum chamber, change the empty casting ladle to another one filled with metal, install it on the vacuum chamber and begin the casting process while lowering the pressure Nia in a vacuum chamber to a residual pressure required for the technology, the reduced value former working area of the through passage in the nozzle.

Кроме того, устройство для осуществления способа поточного вакуумирования при непрерывной разливке включает разливочный ковш, вакуум-камеру с патрубком, установленным в днище вакуум-камеры и входящий в промежуточный ковш, а также вакуум-провод. In addition, the device for implementing the method of continuous evacuation during continuous casting includes a casting ladle, a vacuum chamber with a nozzle installed in the bottom of the vacuum chamber and included in the intermediate ladle, as well as a vacuum wire.

При этом патрубок снабжен шиберным затвором. In this case, the nozzle is equipped with a slide gate.

Повышение производительности и стабильности процесса непрерывной разливки с использованием поточного вакуумирования будет происходить вследствие устранения необходимости прекращения разливки при смене разливочных ковшей при разливке методом "плавка на плавку". При этом при разгерметизации вакуум-камеры сохраняется весовой расход металла из промежуточного ковша без изменений. Increasing the productivity and stability of the continuous casting process using in-line evacuation will occur due to the elimination of the need to stop casting when changing casting ladles during casting by "melting". At the same time, during depressurization of the vacuum chamber, the mass flow rate of metal from the intermediate ladle remains unchanged.

Оснащение патрубка шиберным затвором объясняется необходимостью обеспечения расхода металла из вакуум-камеры в период смены разливочных ковшей в соответствии с его рабочим весовым расходом в кристаллизаторы при постоянной скорости вытягивания слитков. The equipment of the nozzle with a slide gate is explained by the need to ensure the flow of metal from the vacuum chamber during the change of casting ladles in accordance with its working weight flow to the molds at a constant speed of drawing ingots.

Диапазон толщины слоя остающегося металла в разливочном ковше в пределах 100-250 мм объясняется закономерностями просачивания воздуха в вакуум-камеру через этот слой металла. При меньших значениях воздух будет неконтролируемо проникать в камеру, что вызовет непрогнозируемую по времени разгерметизацию вакуум-камеры и переполнение промежуточного ковша. При больших значениях будет увеличиваться объем металла, не подвергаемый вакуумированию. The range of the thickness of the layer of remaining metal in the casting ladle within 100-250 mm is explained by the laws of air leakage into the vacuum chamber through this metal layer. At lower values, air will penetrate into the chamber in an uncontrolled manner, which will cause a vacuum chamber that is not predictable in time and will overflow the tundish. At large values, the volume of the metal not subjected to evacuation will increase.

Указанный диапазон устанавливают в обратной пропорциональной зависимости от рабочего значения остаточного давления в вакуум-камере. The specified range is set in inverse proportion to the operating value of the residual pressure in the vacuum chamber.

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

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения, со ссылкой на чертеж, на котором показана схема устройства поточного вакуумирования при непрерывной разливке. Below is an embodiment of the invention that does not exclude other options within the scope of the claims, with reference to the drawing, which shows a diagram of a continuous flow vacuum evacuation device.

Устройство для осуществления способа состоит из разливочного ковша 1, вакуум-камеры 2, патрубков 3, промежуточного ковша 4, разливочных стаканов 5, кристаллизаторов 6, вакуум-провода 7, шиберного затвора 8. Позицией 9 обозначен жидкий металл, 10 уровень металла в промежуточном ковше, 11 непрерывнолитой слиток, 12 стопор. A device for implementing the method consists of a casting ladle 1, a vacuum chamber 2, nozzles 3, an intermediate ladle 4, pouring glasses 5, molds 6, a vacuum wire 7, a slide gate 8. Position 9 denotes liquid metal, 10 the level of metal in the intermediate ladle , 11 continuously cast ingot, 12 stopper.

П р и м е р. В начале процесса непрерывной разливки подают жидкую нераскисленную сталь 9 марки ст3 из разливочного ковша 1 емкостью 350 т в вакуум-камеру 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 вакуум-провода 7, соединенного с вакуум-насосом. Металл 9 подают из вакуум-камеры 2 в промежуточный ковш 4 емкостью 50 т через огнеупорный патрубок 3. Далее металл 9 из промежуточного ковша 4 подают через удлиненные огнеупорные стаканы 5 в кристаллизаторы 6 под уровень металла. Из кристаллизаторов 6 вытягивают непрерывнолитые слитки 11 сечением 250 х х1600 мм с переменной скоростью в пределах 0,6-1,2 м/мин. Расход металла из промежуточного ковша 4 регулируют при помощи стопорных механизмов (на чертеже не показаны). PRI me R. At the beginning of the continuous casting process, liquid unrefined steel 9 of grade st3 is supplied 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 wire 7 connected to a vacuum pump. The metal 9 is fed from the vacuum chamber 2 to the intermediate ladle 4 with a capacity of 50 tons through the refractory pipe 3. Next, the metal 9 from the intermediate ladle 4 is fed through elongated refractory glasses 5 to the molds 6 under the metal level. Continuous cast ingots 11 with a cross section of 250 x x 1600 mm are pulled from crystallizers 6 with a variable speed in the range of 0.6-1.2 m / min. The consumption of metal from the intermediate ladle 4 is regulated by means of locking mechanisms (not shown in the drawing).

Сливной патрубок 3 снабжен шиберным затвором 8. The drain pipe 3 is equipped with a slide gate 8.

Процесс непрерывной разливки ведут методом "плавка на плавку " с последовательной сменой сталеразливочных ковшей 1 без смены вакуум-камеры 2. The process of continuous casting is carried out by the method of "melting for melting" with a successive change of casting ladles 1 without changing the vacuum chamber 2.

Регулирование расхода металла 9 из разливочного ковша 1 производят при помощи стопора 12. Диаметр канала разливочного стакана в разливочном ковше 1 составляет 80 мм. The flow rate of the metal 9 from the casting ladle 1 is controlled by the stopper 12. The diameter of the channel of the casting cup in the casting ladle 1 is 80 mm.

В конце опорожнения очередного разливочного ковша 1 при толщине слоя металла 9 на его днище в пределах 100-250 мм увеличивают давление в вакуум-камере 2 до атмосферного значения. При этом толщину слоя металла устанавливают в обратной пропорциональной зависимости от рабочего значения остаточного давления в вакуум-камере 2. Затем при помощи шиберного затвора 8 перекрывают площадь проходного канала патрубка 3, диаметр которого равен 200 мм, до величины, обеспечивающей рабочий весовой расход металла 9 из промежуточного ковша 4 в кристаллизаторы 6. В нашем примере расход металла из промежуточного ковша колеблется в пределах 1,8-3,6 т/мин. После этого сливают весь оставшийся в разливочном ковше 1 металл 9 в вакуум-камеру 2 и меняют опорожненный разливочный ковш 1 на другой, наполненный металлом, устанавливают его на вакуум-камеру, герметизируют стык между ними и начинают процесс разливки с одновременным понижением давления в вакуум-камере 2 до необходимого по технологии остаточного давления. При этом восстанавливают прежнее рабочее значение площади проходного канала в патрубке 3 при помощи шиберного затвора 8. At the end of the emptying of the next casting ladle 1, when the thickness of the metal layer 9 on its bottom is within 100-250 mm, the pressure in the vacuum chamber 2 is increased to atmospheric value. The thickness of the metal layer is set in inverse proportion to the operating value of the residual pressure in the vacuum chamber 2. Then, using the slide gate 8, block the area of the passage channel of the pipe 3, the diameter of which is 200 mm, to a value that ensures the working weight flow rate of metal 9 from intermediate ladle 4 to crystallizers 6. In our example, the consumption of metal from the intermediate ladle ranges from 1.8-3.6 t / min. After that, all the metal 9 remaining in the casting ladle 1 is poured into the vacuum chamber 2 and the empty casting ladle 1 is replaced with another metal-filled ladle, it is placed on the vacuum chamber, the joint between them is sealed and the casting process is started with a simultaneous decrease in pressure in the vacuum chamber 2 to the required residual pressure technology. At the same time, the previous working value of the area of the passage channel in the pipe 3 is restored using the slide gate 8.

Предлагаемый способ и устройство поточного вакуумирования металла позволяют не прекращать процесс разливки при смене разливочных ковшей, сохранять стабильность вытягивания непрерывнолитых слитков и устранить необходимость смены вакуумных камер при последовательной смене разливочных ковшей. Сказанное позволяет осуществлять процесс непрерывной разливки стали методом "плавка на плавку" с одновременным обеспечением осуществления процесса поточного вакуумирования металла. При этом стабильность вытягивания слитков позволяет повысить их качество. The proposed method and device for continuous metal evacuation of the metal allows not to stop the casting process when changing casting ladles, to maintain the stability of drawing continuously cast ingots, and to eliminate the need to change vacuum chambers when changing casting ladles in series. The aforementioned allows the process of continuous casting of steel to be carried out by the "melting for smelting" method while ensuring the implementation of the process of continuous metal evacuation. Moreover, the stability of the drawing of the ingots allows to increase their quality.

Предлагаемые способ и устройство позволяют увеличить производительность процесса непрерывной разливки стали с одновременным обеспечением ее поточного вакуумирования на 10-15% Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который приняты способ и устройство для поточного вакуумирования металла, применяемые на Новолипецком металлургическом комбинате. The proposed method and device can increase the productivity of the process of continuous casting of steel while ensuring its flow evacuation by 10-15%. The economic effect is calculated in comparison with the base object, which is used as a method and device for flow evacuation of metal used at the Novolipetsk Metallurgical Plant.

Claims (2)

1. Способ поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, включающий подачу жидкого металла из разливочного ковша в вакуум-камеру с патрубком, создание необходимого разряжения в ней, подачу меатлла в промежуточный ковш и далее в кристаллизаторы, отличающийся тем, что при толщине слоя металла на дне разливочного ковша в пределах 100 250 мм увеличивают давление в вакуум-камере до атмосферного значения и перекрывают площадь проходного канала в патрубке до величины, обеспечивающей рабочий весовой расход металла из промежуточного ковша в кристаллизаторы, сливают оставшийся металл из разливочного ковша в вакуум-камеру, устанавливают на нее другой разливочный ковш с жидким металлом и начинают процесс разливки с одновременным понижением давления в вакуум-камере для необходимого, при этом восстанавливают прежнее рабочее значение площади проходного канала в патрубке. 1. A method of continuous metal evacuation of a metal during continuous casting, comprising supplying liquid metal from a casting ladle to a vacuum chamber with a nozzle, creating the necessary vacuum in it, supplying a meatl to the intermediate ladle and then to crystallizers, characterized in that when the thickness of the metal layer at the bottom casting ladle within 100 to 250 mm increase the pressure in the vacuum chamber to atmospheric values and block the area of the passage channel in the nozzle to a value that ensures the working weight flow rate of the metal from the intermediate lice into the molds, pour the remaining metal from the casting ladle into the vacuum chamber, install another casting ladle with liquid metal on it and begin the casting process while lowering the pressure in the vacuum chamber for the necessary, while restoring the previous working value of the passage channel area in the nozzle . 2. Устройство для поточного вакуумирования металла при непрерывной разливке, содержащее разливочный ковш, вакуум-камеру с патрубком, установленным в днище камеры и входящим в промежуточный ковш, вакуум-провод, отличающееся тем, что патрубок снабжен шиберным затвором. 2. Device for continuous metal evacuation of metal during continuous casting, comprising a casting ladle, a vacuum chamber with a nozzle installed in the bottom of the chamber and included in the intermediate ladle, a vacuum wire, characterized in that the nozzle is equipped with a slide gate.

Images