RU2184327C2 - Unit for preparing liquid metal to ingot and blank casting - Google Patents
Unit for preparing liquid metal to ingot and blank casting Download PDFInfo
- Publication number
- RU2184327C2 RU2184327C2 RU2000116955A RU2000116955A RU2184327C2 RU 2184327 C2 RU2184327 C2 RU 2184327C2 RU 2000116955 A RU2000116955 A RU 2000116955A RU 2000116955 A RU2000116955 A RU 2000116955A RU 2184327 C2 RU2184327 C2 RU 2184327C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- melt
- unit
- additional
- unit according
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, а именно к оборудованию для подготовки жидкого металла к разливке в качественные непрсрывнолитые заготовки или в слитки. The invention relates to metallurgy, and in particular to equipment for the preparation of liquid metal for casting in high-quality non-cast billets or ingots.
Известны металлургические агрегаты, включающие различные магнитно-гидродинамические устройства (МГД-устройства), позволяющие бесконтактно осуществлять силовое воздействие на жидкий металл [1]. Известные по источнику информации агрегаты используют МГД-устройства в условиях, которые отличаются от условий работы в предлагаемом агрегате. Known metallurgical units, including various magneto-hydrodynamic devices (MHD devices), allowing contactlessly to exert force on a liquid metal [1]. Units known by the source of information use MHD devices under conditions that differ from the operating conditions in the proposed unit.
Известен, например, агрегат для производства медного сплава [2], содержащий устройства для введения перед разливкой в заготовки легирующих добавок и средства интенсивного перемешивания их с медным расплавов за счет вращения расплава МГД-устройством, в котором создается вращающееся электромагнитное поле. В агрегате не предусмотрена очистка расплава от возможных и нежелательных примесей. A known unit, for example, for the production of a copper alloy [2], comprising devices for introducing alloying additives into billets before casting and means for intensively mixing them with copper melts due to the rotation of the melt by an MHD device in which a rotating electromagnetic field is created. The unit does not provide for cleaning the melt from possible and undesirable impurities.
Известен агрегат для непрерывного перемешивания жидкого чугуна и очистки его от шлака [3, с.194-195, рис.92]. В агрегате чугун раскручивается вращающимся электромагнитным полем, при этом очищенный от шлака наружный слой чугуна через кольцевую канавку сливается в металлоприемник, а накапливающийся в параболоидной лунке шлак через керамическую трубку удаляется из агрегата. Недостаток агрегата - созданы тяжелые условия работы керамической трубки для отвода шлака, трудно осуществлять замену трубки в днище агрегата. A known unit for the continuous mixing of liquid iron and cleaning it from slag [3, p.194-195, Fig. 92]. In the aggregate, the cast iron is spun by a rotating electromagnetic field, while the outer layer of cast iron cleaned of slag is discharged through the annular groove into the metal receiver, and the slag accumulated in the paraboloid well is removed from the aggregate through a ceramic tube. The disadvantage of the unit is that severe working conditions of the ceramic tube for slag removal are created, it is difficult to replace the tube in the bottom of the unit.
Известен принимаемый за прототип агрегат [4], в котором осуществляют очистку стали от включений перед подачей ее в промковш и далее на непрерывную отливку. Known adopted for the prototype unit [4], which carry out the cleaning of steel from inclusions before feeding it to the tundish and then to continuous casting.
Агрегат содержит круглую футерованную камеру под расплав, корпус камеры из немагнитного материала, размещенное вокруг корпуса камеры кольцевое магнитно-гидродинамическое устройство с проемом в кольце, через который к корпусу камеры под расплав присоединен блок отвода расплава из камеры с отводящим устройством. В блоке отвода расплава из камеры размещена дополнительная футерованная камера,
Недостатки: в агрегате нет устройств, позволяющих в процессе обработки расплава поддерживать необходимую температуру; по мере накапливания шлака в параболоидной лунке его удаление из агрегата затруднено; агрегат не приспособлен для проведения каких-либо других операций внепечной обработки, кроме очистки расплава от неметаллических включений.The unit contains a round lined chamber for melt, a chamber body made of non-magnetic material, an annular magneto-hydrodynamic device placed around the chamber body with an opening in the ring, through which a block for removing the melt from the chamber with a discharge device is connected to the chamber body for the melt. An additional lined chamber is placed in the block for removing the melt from the chamber,
Disadvantages: there are no devices in the unit that allow the required temperature to be maintained during the processing of the melt; as slag accumulates in a paraboloid well, its removal from the aggregate is difficult; the unit is not suitable for any other out-of-furnace treatment operations, except for cleaning the melt from non-metallic inclusions.
Новизна предлагаемого технического решения заключается в следующем. The novelty of the proposed technical solution is as follows.
Агрегат предлагается снабдить вакуумно-индукционной тигельной печью и крышкой с технологическими отверстиями, перекрываемыми заслонками. Крышка выполнена с возможностью перекрытия камеры под расплав. Предусмотрена также дополнительная камера, в кольцевом магнитно-гидродинамическом устройстве выполнен дополнительный проем, через который к корпусу камеры под расплав присоединен блок подвода расплава в камеру. В подводящем и отводящем устройствах установлены керамические блоки с металлопроводами, причем металлопровод подвода расплава в камеру присоединен к донному сливу тигля вакуумно-индукционной печи, а металлопровод отвода расплава сообщается с дополнительной камерой, снабженной выпускными летками. The unit is proposed to be equipped with a vacuum induction crucible furnace and a lid with technological openings blocked by shutters. The cover is configured to overlap the chamber under the melt. An additional chamber is also provided, an additional aperture is made in the ring magneto-hydrodynamic device, through which a block for supplying the melt to the chamber is connected to the melt chamber. Ceramic blocks with metal wires are installed in the inlet and outlet devices, and the metal wire for supplying the melt to the chamber is connected to the bottom drain of the crucible of the vacuum induction furnace, and the metal wire for removing the melt is in communication with an additional chamber equipped with exhaust gaps.
Проемы в кольцевом МГД-устройстве позволяют через металлопроводы подвести расплав в круглую футерованную камеру агрегата и отвести его из камеры подготовленным к разливке в слитки или заготовки, причем, поскольку один из металлопроводов подсоединен к донному отверстию в днище тигля вакуумно-индукционной тигельной печи появляется возможность регулировать температуру расплава в камере агрегата, используя нагрев его в тигельной индукционной печи. The openings in the ring MHD device allow melt to be introduced through metal wires into a round lined chamber of the unit and taken out of the chamber prepared for casting into ingots or billets, moreover, since one of the metal wires is connected to the bottom hole in the bottom of the crucible of the vacuum induction crucible furnace, it becomes possible to adjust the temperature of the melt in the chamber of the unit, using its heating in a crucible induction furnace.
Одно из применений предлагаемого агрегата - промежуточный ковш МНЛЗ или ГМНЛЗ ( горизонтальной машины непрерывного литья заготовок). One of the applications of the proposed unit is an intermediate ladle of a continuous casting machine or continuous casting machine (horizontal continuous casting machine).
Известны устройства [5], с помощью которых в промковше подогревают металл, чтобы в кристаллизатор он поступал со стабильно постоянной температурой. Часто для этого подогрева применяют плазменную технику, канальные индукционные единицы, газовые или мазутные горелки. Known devices [5], with which the metal is heated in a mold bucket so that it enters the mold with a stably constant temperature. Often, plasma technology, channel induction units, gas or oil burners are used for this heating.
Предлагаемая в агрегате вакуумно-индукционная тигельная печь, работающая совместно с кольцевым МГД-устройством, в предлагаемом агрегате может выполнять роль подогревателя и использоваться для других целей, например быть вакууматором, устройством для приготовления лигатуры с минимальными потерями составляющих лигатуры. В тигле при необходимости порционно раскисляется расплав сильным раскислителем, например алюминием, а затем, прежде чем раскисленный металл из камеры попадет на разливку, его очищают от оксида алюминия, полученного при раскислении. Поскольку расплав в камере вращается за счет электромагнитного поля. создаваемого МГД-устройством, то более легкая компонента оксида алюминия скапливается в центре параболоидной лунки, откуда его легко удалить. The vacuum induction crucible furnace proposed in the unit, working in conjunction with the ring MHD device, in the proposed unit can serve as a heater and be used for other purposes, for example, as a vacuum cleaner, a device for preparing the ligature with minimal loss of ligature components. In the crucible, if necessary, the melt is portionwise deoxidized with a strong deoxidizer, for example aluminum, and then, before the deoxidized metal from the chamber gets into the casting, it is cleaned of aluminum oxide obtained by deoxidation. Since the melt in the chamber rotates due to the electromagnetic field. created by the MHD device, the lighter alumina component accumulates in the center of the paraboloid well, from where it is easy to remove.
Таким образом, предлагаемый агрегат может явиться альтернативой агрегату печь-ковш. В определенных условиях и при необходимости предлагаемый агрегат может являться плавильным, причем энергия для плавки шихты, например качественного лома черных металлов, может поступать в камеру агрегата как от перегретого расплава в тигельной печи, так и от топливной кислородной горелки (или горелок), устанавливаемой на крышке камеры. Поскольку расплав в камере агрегата интенсивно вращается, то при достаточном подводе энергии расплавление лома происходит с большой скоростью и может сопровождаться некоторой очисткой расплава от примесей, в том числе, например, от меди. Thus, the proposed unit may be an alternative to the unit ladle furnace. Under certain conditions and if necessary, the proposed unit can be melting, and the energy for melting the charge, for example high-quality scrap of ferrous metals, can come into the unit chamber both from the overheated melt in the crucible furnace and from the fuel oxygen burner (or burners) installed on camera cover. Since the melt in the unit chamber rotates intensively, with sufficient supply of energy, the melting of the scrap occurs at a high speed and can be accompanied by some purification of the melt from impurities, including, for example, copper.
Вакуумно-индукционную тигельную печь рекомендуется разместить на агрегате сбоку над корпусом камеры, причем стационарно, без устройств для поворота печи. Такое размещение упрощает конструкцию, создает удобство в обслуживании, упрощает подвод шин электропитания и подвод элементов системы охлаждения индуктора печи. Через тигельную печь становится возможной заливка жидкого расплава в камеру агрегата, причем заливка без накопления расплава в тигле печи и с предварительным накоплением. It is recommended to place the vacuum induction crucible furnace on the unit on the side above the camera body, and stationary, without devices for turning the furnace. Such placement simplifies the design, creates convenience in maintenance, simplifies the supply of power busbars and the supply of elements of the furnace inductor cooling system. Through the crucible furnace, it becomes possible to pour liquid melt into the chamber of the unit, and pouring without accumulation of melt in the crucible of the furnace and with preliminary accumulation.
При необходимости накопления расплава в тигле, например для ввода легирующих, установка тигля с донным выпуском в вакуумно-индукционной печи выполняется с возможностью перекрытия донного отверстия в тигле специальным устройством, например шиберным затвором, перекрывающим донное отверстие в тигле снизу, или стопором, перекрывающим донное отверстие в тигле сверху. В случае применения стопора в верхней части корпуса вакуумно-индукционной тигельной печи должен быть люк, открываемый на время размещения в тигле стопора и герметично закрываемый после удаления из тигля стопора. If it is necessary to accumulate the melt in the crucible, for example, for introducing alloys, the installation of the crucible with the bottom outlet in the vacuum induction furnace is performed with the possibility of blocking the bottom hole in the crucible with a special device, for example, a slide gate that blocks the bottom hole in the crucible from the bottom, or with a stopper that blocks the bottom hole in a crucible on top. If a stopper is used, there must be a hatch in the upper part of the casing of the vacuum induction crucible furnace that opens during placement of the stopper in the crucible and tightly closes after removing the stopper from the crucible.
Металлопровод отвода должен сообщаться с дополнительной футерованной камерой, снабженной выпускными летками. Это позволяет не сразу через этот металлопровод удалять металл на разливку, а сначала направить его в указанную дополнительную камеру. В зависимости от расположения кристаллизатора разливочного агрегата выпускная летка может размещаться в днище дополнительной камеры соосно кристаллизатору МНЛЗ, когда в качестве разливочного агрегата применяется МНЛЗ вертикального или радиальною типа, а также, когда будет предусмотрен слив расплава из основной и дополнительных камер не на разливочную машину, а в ковш, установленный под выпускной леткой в днище. Летка может размещаться также в стенке дополнительной камеры, когда в качестве разливочного агрегата применяется ГМНЛЗ, кристаллизатор которой присоединен к упомянутой летке. The metal wire of the outlet must communicate with an additional lined chamber equipped with exhaust ducts. This makes it possible not immediately to remove the metal through the metal wire for casting, but first to direct it to the specified additional chamber. Depending on the location of the mold of the casting unit, the outlet notch can be placed in the bottom of the additional chamber coaxially to the continuous casting machine, when vertical or radial casting machines are used as casting units, and also when the melt will be drained from the main and additional chambers not to the casting machine, but in the bucket installed under the outlet in the bottom. The tap hole can also be placed in the wall of the additional chamber when a GMNLZ is used as a casting unit, the mold of which is attached to the mentioned tap hole.
Дополнительную камеру рекомендуется перекрывать крышкой, которую целесообразно выполнить заодно с крышкой основной камеры. В части крышки, перекрывающей дополнительную камеру, предусматривается выполнение отверстия, это позволяет в зоне отверстия к агрегату присоединить дополнительные устройства, с помощью которых еще более расширяются возможности использования предлагаемого агрегата. Через это отверстие становится возможным контролировать состояние расплава непосредственно перед его направлением на разливку, например замерять температуру. Через отверстие можно вводить в расплав микродобавки, которые сразу могут поступать, например, в отливаемую на ГМНЛЗ заготовку. К отверстию может быть присоединено устройство, которое позволит или вводить в дополнительную камеру газ под давлением, например аргон, или создавать разряжение и поднимать уровень металла в дополнительной камере выше того уровня, который создается в результате вращения расплава в основной камере агрегата. It is recommended that the additional chamber be covered with a lid, which is expedient to perform along with the lid of the main chamber. In the part of the lid that overlaps the additional chamber, an opening is provided, this allows additional devices to be connected to the unit in the area of the opening, with which the possibilities of using the proposed unit are further expanded. Through this hole, it becomes possible to control the state of the melt immediately before it is sent to the casting, for example, to measure the temperature. Microadditives can be introduced through the hole into the melt, which can immediately come, for example, into a workpiece cast on a GMNLZ. A device can be connected to the hole, which will allow either injecting gas under pressure, for example argon, into the additional chamber, or creating a vacuum and raising the level of the metal in the additional chamber above that created by the rotation of the melt in the main chamber of the unit.
Наличие отверстия позволяет разместить намораживающее устройство в виде трубы для производства полых заготовок. Намораживание производится на заранее изготовленной трубе, размещаемой через отверстие в крышке в дополнительной камере, в частности на трубе, изготовленной из металла, отличного от разливаемого металла, например нержавеющей стали или подобного материала. При производстве полых заготовок целесообразно разместить узел по созданию давления или разряжения в дополнительной камере через отверстие в крышке. The presence of the hole allows you to place a freezing device in the form of a pipe for the production of hollow billets. Freezing is carried out on a prefabricated pipe placed through an opening in the lid in an additional chamber, in particular on a pipe made of a metal other than the cast metal, for example stainless steel or the like. In the manufacture of hollow billets, it is advisable to place a unit for creating pressure or vacuum in an additional chamber through an opening in the lid.
В заранее изготовленной трубе, перед ее установкой в расплав в дополнительной камере следует перекрыть торец огнеупорной пробкой и разместить в ней приспособление для внутреннего охлаждения трубы, что позволяет намораживать металл на трубу. При этом узлы для создания давления и разряжения газа в дополнительной камере через отверстие в крышке позволяют намораживание трубы осуществлять прерывисто. In a prefabricated pipe, before installing it in the melt in an additional chamber, the end face should be covered with a refractory stopper and a device for internal cooling of the pipe should be placed in it, which allows freezing metal onto the pipe. At the same time, the nodes for creating pressure and gas discharge in the additional chamber through the hole in the cover allow the pipe to freeze intermittently.
Намораживание осуществляется до размера несколько большего, чем заданный размер отливаемой полой заготовки, а далее излишек металла срезается при извлечении заготовки из дополнительной камеры. Для этого служит узел формирования, размещаемый в верхней части дополнительной камеры и включающий графитовое калибрующее кольцо, а также индуктор разогрева кольца. Заготовку пропускают через графитовое кольцо, установленное в верхней части дополнительной камеры и разогреваемое индуктором до температуры выше температуры плавления разливаемого металла. Удаляемая из дополнительной камеры заготовка, пройдя через указанное кольцо, приобретает калиброванную поверхность строго заданного размера. Freezing is carried out to a size slightly larger than the specified size of the cast hollow billet, and then the excess metal is cut off when removing the billet from the additional chamber. For this purpose, a forming unit is located at the top of the additional chamber and includes a graphite gauge ring, as well as a ring heating inductor. The billet is passed through a graphite ring installed in the upper part of the additional chamber and heated by an inductor to a temperature above the melting temperature of the cast metal. The workpiece removed from the additional chamber, passing through the specified ring, acquires a calibrated surface of a strictly specified size.
Часть крышки, перекрывающей основную камеру агрегата, выполняется с несколькими отверстиями. Одно из отверстий должно быть центральным и ось этого отверстия должна совпадать с осью круглой камеры агрегата. Отверстие выполняется с возможностью периодического присоединения к нему устройства для шлакоотсоса. Part of the lid that overlaps the main chamber of the unit is made with several holes. One of the holes should be central and the axis of this hole should coincide with the axis of the round chamber of the unit. The hole is configured to periodically attach to it a device for slag suction.
Одно отверстие выполнено с возможностью присоединения к нему подогревателя расплава. Подогреватель расплава выполнен в виде газовой горелки, например топливно-кислородной горелки (ТКГ) или одного или нескольких плазмотронов. Другое отверстие выполнено с возможностью подсоединения к нему системы отсоса газа из камеры. Крышка камеры выполнена с возможностью ее герметизации. В крышке камеры выполнено отверстие с возможностью подсоединения к нему системы создания в камере давления газа,
На фиг.1 изображен разрез агрегата в рабочем состоянии в плоскости, проходящей через вертикальную ось основной камеры, вертикальную ось дополнительной камеры, вертикальную ось вакуумно-индукционной тигельной печи и горизонтальную ось кристаллизатора ГМНЛЗ.One hole is configured to attach a melt heater to it. The melt heater is made in the form of a gas burner, for example, a fuel-oxygen burner (TKG) or one or more plasmatrons. Another hole is made with the possibility of connecting to it a gas suction system from the chamber. The lid of the chamber is made with the possibility of its sealing. A hole is made in the chamber lid with the possibility of connecting to it a system for generating gas pressure in the chamber,
In Fig.1 shows a section of the unit in working condition in a plane passing through the vertical axis of the main chamber, the vertical axis of the secondary chamber, the vertical axis of the vacuum induction crucible furnace and the horizontal axis of the mold GMNLZ.
На фиг.2 показан вид на агрегат сверху с указанием размещения отверстий на крышке для подсоединения к ним необходимых устройств, обеспечивающих работу агрегата в выбранном варианте (сами устройства не показаны; на фиг.3 показан фрагмент устройства для производства полой заготовки методом намораживания. Figure 2 shows a top view of the unit with an indication of the location of the holes on the lid for connecting the necessary devices to them, ensuring the operation of the unit in the selected embodiment (the devices themselves are not shown; figure 3 shows a fragment of the device for producing a hollow billet by freezing.
Агрегат включает следующие узлы и детали (фиг.1): круглую футерованную камеру 1, блок 2 подвода расплава в камеру 1 с подводящим металлопроводом 3, блок 4 отвода расплава из камеры 1 с отводящим металлопроводом 5 и включающим дополнительную камеру 6; вакуумно-индукционную тигельную печь 7 с тиглем 8. Последний имеет донный выпуск металла. Печь снабжена герметизирующим корпусом 9, к которому подсоединена система создания вакуума (не показана). Агрегат включает также крышку 10, перекрывающую основную камеру 1 и дополнительную камеру 6, кольцевое МГД-устройство 11 с двумя проемами в кольце для размещения в них подводящего и отводящего блоков (фиг.2). The unit includes the following components and parts (Fig. 1): a round lined chamber 1, a melt supply unit 2 to a chamber 1 with a supply metal wire 3, a melt removal unit 4 from a chamber 1 with a discharge metal wire 5 and including an
На фиг. 2 показаны заслонки 12-16, перекрывающие отверстия в крышке, к которым могут присоединяться следующие устройства:
- к центральному отверстию, перекрываемому заслонкой 12, - устройство для отсоса шлака;
- к отверстию, перекрываемому заслонкой 13, - устройство для подачи материала в камеру;
- к отверстию, перекрываемому заслонкой 14, - устройство для подогрева материала в камере и его расплавления совместно с энергией, поступающей через циркулирующий расплав от вакуумно-индукционной тигельной печи 7;
- к отверстию, перекрываемому заслонкой 15, - устройство для отвода газа из камеры 1.In FIG. 2 shows flaps 12-16, overlapping holes in the cover, to which the following devices can be connected:
- to the Central hole blocked by the
- to the hole blocked by the
- to the hole covered by the
- to the hole blocked by the
- к отверстию, перекрываемому заслонкой 16, - устройство для производства полой заготовки методом намораживания. - to the hole blocked by the
В случае работы агрегата в качестве только промежуточного ковша, через который подается чистый металл на разливку, например на разливку на ГМНЛЗ, кристаллизатор 17, который показан на фиг. 1, все указанные заслонки постоянно перекрывают отверстия в крышке 10 и только заслонка 16 снимается для контроля температуры и давления подаваемого в кристаллизатор 17 металла через сливную летку 18. В этом варианте применения агрегата целесообразно подсоединение к отверстию устройства, через которое в дополнительной камере можно создавать разряжение, за счет чего поднимать уровень металла в дополнительной камере выше уровня, создаваемого вращением расплава в основной камере. In the case of operation of the unit as only an intermediate ladle through which pure metal is supplied for casting, for example, for casting on a continuous casting machine, mold 17, which is shown in FIG. 1, all of these flaps constantly overlap the openings in the cover 10 and only the
Работа агрегата в этом варианте осуществляется следующим образом. В подготовленную к приему металла разогретую камеру 1 через открытую крышку 19 в корпусе 9 вакуумно-индукционной тигельной печи и вставленную в отверстие корпуса керамическую воронку, через разогретый тигель 8 и присоединенный к отверстию в днище тигля подводящий разогретый металлопровод 3 заливается установленная порция металла, выплавленная в отдельно стоящем агрегате. Заливаемый в камеру 1 металл через отводящий металлопровод 5 заполнит и дополнительную разогретую камеру 6, но его уровень в дополнительной камере не должен быть выше сливной летки 18. The operation of the unit in this embodiment is as follows. A heated chamber 1 prepared for metal reception through an open cover 19 in the body 9 of the vacuum induction crucible furnace and a ceramic funnel inserted into the body opening, through the heated crucible 8 and connected to the hole in the crucible bottom supplying the heated metal wire 3, the installed portion of metal melted into stand alone unit. The metal poured into the chamber 1 through the outlet metal wire 5 will also fill the additional
По окончании заливки металла в камеру 1 керамическая воронка корпуса печи 7 снимается, а крышкой 19 герметично перекрывают отверстие в корпусе 9. Сразу после этого вводится в действие вакуумная система, которая создает в печи разряжение, соответствующее уровню металла в камере 1 и необходимому уровню металла в тигле 8. After pouring the metal into the chamber 1, the ceramic funnel of the furnace body 7 is removed, and the opening in the housing 9 is hermetically sealed with a lid 19. Immediately after this, a vacuum system is activated, which creates a vacuum in the furnace corresponding to the level of metal in chamber 1 and the required metal level in crucible 8.
Если к моменту выполнения операции по обратному заполнению тигля печи температура металла в камере 1 окажется в заданных пределах, то сразу вводится в действие МГД-устройство 11, электромагнитное поле которого сравнительно быстро раскручивает расплав в камере до окружной скорости примерно 50 об/мин. В камере 1 в расплаве образуется воронка параболоидной формы и, если диаметр камеры 1, например, составляет 1200 мм, то высота этой воронки составит около 500 мм. В дополнительной камере 6 металл поднимается примерно на 400 мм и поступает в горизонтальную сливную летку 18 и далее соединится с затравкой в кристаллизаторе 17. Головку затравки целесообразно разместить у выхода сливной летки 18. Как только поднимающийся в дополнительной камере металл заполнит сливную летку, затравку перемещают на заданный шаг, например на 500 мм при длине кристаллизатора 600 мм. Далее по установленному режиму осуществляется отливка заготовки на ГМНЛЗ, например, с использованием режима: вытягивание заготовки из кристаллизатора 5 с; обратное перемещение заготовки на 1-3 мм -1 с; пауза 24 с; цикл 30 с; скорость разливки 1 м/мин. Часовая производительность ГМНЛЗ составит при отливке стальной заготовки диаметром 80 мм - 2,3 т/ч, диаметром 150 мм - 8,1 т/ч. If by the time the metal crucible is refilled, the temperature of the metal in chamber 1 is within the specified limits, then the MHD device 11 is immediately put into operation, the electromagnetic field of which relatively quickly spins the melt in the chamber to a peripheral speed of about 50 rpm. A paraboloid-shaped funnel is formed in the chamber 1 in the melt and, if the diameter of the chamber 1, for example, is 1200 mm, then the height of this funnel will be about 500 mm. In the
Если первоначальный подъем металла в дополнительной емкости 6, определяющий давление жидкого металла в кристаллизаторе, будет излишним, то скорость вращения жидкого расплава в камере 1 снижают. По мере расходования металла из камеры 1 и при отсутствии подпитки свежим металлом окружную скорость вращения расплава увеличивают. If the initial rise of the metal in the
Соответственно изменению окружной скорости жидкого металла в камере 1 должна изменяться величина разряжения в печи 7, причем изменение разряжения в печи производят и для того, чтобы обеспечивать периодическую подачу перегретого металла из тигля 8 в камеру 1 с целью ликвидации потерь тепла в металле в процессе его разливки из камеры. Accordingly, the change in the peripheral velocity of the liquid metal in the chamber 1 should change the amount of vacuum in the furnace 7, and the change in the vacuum in the furnace is made in order to ensure periodic supply of superheated metal from the crucible 8 to the chamber 1 in order to eliminate heat loss in the metal during casting from the camera.
При выбранном варианте работы агрегата главная задача вакуумно-индукционной тигельной печи состоит в поддержании температуры разливаемого металла в камере 1 в заданных пределах, например с отклонением ±5oC. При необходимости с помощью этой печи можно будет осуществлять и другие полезные операции, например дополнительно раскислять за счет подачи в металл активного раскислителя, например алюминия, или производить операцию по легированию с наименьшей потерей легирующих элементов. Но в этом случае целесообразно в агрегате на стыке между дном тигля и подводящим металлопроводом 3 иметь шиберное устройство (не показано).With the selected embodiment of the unit, the main task of the vacuum induction crucible furnace is to maintain the temperature of the cast metal in the chamber 1 within predetermined limits, for example, with a deviation of ± 5 o C. If necessary, other useful operations can be performed using this furnace, for example, additionally deoxidize by supplying an active deoxidizer, such as aluminum, to the metal, or by performing an alloying operation with the least loss of alloying elements. But in this case, it is advisable in the unit at the junction between the bottom of the crucible and the supply metal wire 3 to have a slide device (not shown).
Описанный выше вариант работы агрегата предусматривает периодическую подачу порций металла в агрегат и разливку порции на ГМНЛЗ, причем подачу первой порции предлагается осуществлять через вакуумно-индукционную тигельную печь 7 (см. фиг.1), что следует считать правильным, т.к. в этом случае лучше осуществляется запуск агрегата в работу. Такой вариант подачи порций металла в камеру 1 агрегата может сохраняться и далее, но он требует периодической разгерметизации вакуумно-дуговой тигельной печи 7, что не очень удобно. Может быть реализован и другой вариант порционной подачи металла в камеру 1, более удобный, когда разливка металла ведется в режиме "плавка на плавку". По другому варианту очередная порция металла подается прямо в камеру 1 через отверстие, перекрываемое, например, заслонкой 13. После удаления заслонки в это отверстие устанавливается заливочная воронка. The unit operation option described above provides for the periodic supply of metal portions to the unit and the casting of a portion to the GMNLZ, the first portion being proposed to be supplied through a vacuum induction crucible furnace 7 (see Fig. 1), which should be considered correct, because in this case, it is better to start the unit into operation. This option of supplying metal portions to the chamber 1 of the unit can be saved further, but it requires periodic depressurization of the vacuum arc crucible furnace 7, which is not very convenient. Another variant of the portioned supply of metal to the chamber 1 can be realized, which is more convenient when the metal is cast in the "melting by melting" mode. In another embodiment, the next batch of metal is fed directly into the chamber 1 through an opening blocked, for example, by a
Следующий пример работы предлагаемого агрегата касается возможной на агрегате плавки качественного лома, например вышедших из употребления железнодорожных рельсов, и разливки рельсового расплава на ГМНЛЗ. The next example of the operation of the proposed unit relates to the possible melting of high-quality scrap on the unit, for example, obsolete railway rails, and casting of rail melt at GMNLZ.
По этому примеру первоначально в вакуумно-индукционной тигельной печи 7 при перекрытом шибером донном отверстии в тигле 8 расплавляется, например, 1-2 т рельсового лома (в зависимости от емкости тигля) и расплав насколько возможно перегревается. Затем шибер открывается и перегретый расплав вводится в камеру 1, которая к этому времени хорошо прогрета и в которой может быть размещена заданная порция лома, уже хорошо прогретого газовой горелкой. Рельсы для переплавки желательно подавать в камеру 1 вертикально и головную часть первого рельса через одно из отверстий в крышке также желательно предварительно разместить в камере 1 и также предварительно нагреть, например, до температуры 600-800oС.In this example, initially, in a vacuum induction crucible furnace 7, when the bottom hole in the crucible 8 is blocked by a gate, for example, 1-2 tons of rail scrap is melted (depending on the capacity of the crucible) and the melt is overheated as much as possible. Then the gate opens and the superheated melt is introduced into the chamber 1, which by this time is well warmed up and in which a predetermined portion of the scrap, already well warmed up by the gas burner, can be placed. Rails for remelting, it is desirable to feed into the chamber 1 vertically and the head of the first rail through one of the holes in the lid, it is also desirable to pre-place in the chamber 1 and also pre-heat, for example, to a temperature of 600-800 o C.
Для данного примера работы агрегата на крышке агрегата могут быть задействованы следующие отверстия: отверстие, перекрываемое заслонкой 13, через которое будет подаваться вертикально рельс; отверстие, перекрываемое заслонкой 14, к которому может быть присоединена топливно-кислородная горелка (ТКГ), отверстие, перекрываемое заслонкой 15, к которому подключается система отвода газа. For this example of the operation of the unit, the following openings can be used on the cover of the unit: an opening blocked by a
На агрегате применение ТКГ и системы отвода газа может быть задействовано только в период подготовки агрегата к работе. Если не требуется переплавка большого количества лома, то лучший вариант работы будет заключаться в следующем. On the unit, the use of TKG and a gas exhaust system can only be used during the preparation of the unit for operation. If remelting a large amount of scrap is not required, the best option will be as follows.
После подготовки расплава в вакуумно-индукционной тигельной печи 7 и нагрева первого рельса в камере 1, как об этом было сказано выше, перегретый расплав из тигля 8 вводится в камеру 1 и ему сразу обеспечивается интенсивное вращение. При этом рельс в камере 1 начинает активно плавиться и охлаждать поданный расплав. За счет регулируемой вертикальной подачи рельса в камеру допускается понижение температуры расплава до заданной величины, после чего часть его засасывается на нагрев и перегрев в тигель 8 и снова возвращается в камеру 1. After preparing the melt in the vacuum induction crucible furnace 7 and heating the first rail in the chamber 1, as was mentioned above, the superheated melt from the crucible 8 is introduced into the chamber 1 and intensive rotation is immediately ensured. In this case, the rail in chamber 1 begins to actively melt and cool the supplied melt. Due to the adjustable vertical rail feed into the chamber, the melt temperature can be reduced to a predetermined value, after which part of it is sucked up for heating and overheating in the crucible 8 and returns to the chamber 1 again.
От вакуумно-индукционной тигельной печи 7 на расплав может быть подано в час, например, 1500 кВт•ч энергии. Если на плавку пойдет, например, 1200 кВт•ч, то этой энергии хватит, чтобы в час расплавить до 3 т рельсов и весь этот металл сразу можно будет разлить на ГМНЛЗ в заготовки диаметром 80-100 мм, причем разливку вести в стабильных условиях, т.к. сколько будет лома (рельса) в камере расплавляться, то столько же через дополнительную камеру 6 и сливную летку 18 будет удаляться на разливку. Колебание уровня металла в камере 1 и дополнительной камере 6 будет сравнительно незначительным, т.к. в тигель 8 на нагрев и перегрев может забираться незначительное количество металла. Если все же будут нежелательными колебания уровней металла в камерах из-за периодического забора металла в тигель и его возвращения назад, то за счет сравнительно небольшого изменения числа оборотов расплава это колебание может быть сведено к минимуму. В данном случае целесообразно будет осуществлять работу агрегата в автоматическом режиме. Таким образом, если не требуется переплавлять сравнительно большое количество металла, то применение вакуумно-индукционной тигельной печи 7 позволяет вести работу на агрегате без подачи в агрегат дополнительной энергии и для агрегата не потребуется система отвода газов. Если принять годовой фонд времени непрерывной работы агрегата, например, 5000 ч, то производительность агрегата и ГМНЛЗ будет в пределах 15000 тонн в год. Для мини-металлургических цехов такая производительность вполне приемлема. From a vacuum induction crucible furnace 7, for example, 1500 kWh of energy can be supplied to the melt per hour. If, for example, 1200 kWh is used for smelting, then this energy is enough to melt up to 3 tons of rails per hour and all this metal can be immediately poured onto the GMNLZ into billets with a diameter of 80-100 mm, and casting under stable conditions, because how much scrap (rail) will be melted in the chamber, the same amount will be removed for casting through the
Приемлемой производительность может быть и для варианта, когда, например, рельсовую сталь надо будет расплавить и далее из нее получить полую заготовку методом намораживания, например, на нержавеющую трубу. Acceptable performance may be for the option when, for example, rail steel will need to be melted and then a hollow billet should be obtained from it by freezing, for example, on a stainless pipe.
Схема одной части устройства для производства полой заготовки методом намораживания металла па заранее изготовленную трубу показана на фиг.3. Другая часть устройства, обеспечивающая все необходимые операции в устройстве, на фигуре не показаны. Другая часть может выполняться по-разному и обязательно должна обеспечивать подготовку трубы к разливке, когда на предыдущей трубе происходит процесс намораживания металла. A diagram of one part of a device for producing a hollow billet by freezing metal onto a prefabricated pipe is shown in FIG. 3. The other part of the device, providing all the necessary operations in the device, is not shown in the figure. The other part can be performed in different ways and must necessarily ensure the preparation of the pipe for casting, when the process of freezing the metal occurs on the previous pipe.
На фиг. 3 труба, на которую намораживается металл, обозначена позицией 20. Нижний торец трубы 20 перекрывает керамическая пробка 21. Внутри трубы 20 размещается трубка 22 сo множеством отверстий небольшого размера, через которую к внутренней поверхности трубы 20 подается охладитель в виде водовоздушной смеси. Трубка 23 предназначается для отвода пара и для крепления к ней трубы 20. На трубке 23 размещается защитная керамическая втулка 24 и диск 25, в котором имеет место трубка 26 для подвода под давлением инертного газа в дополнительную камеру 6. Когда диск 25 через прокладку 27 прижат к кольцу 28, отверстие в крышке 10 герметизируется. После размещения трубы 20 в дополнительной камере 6 на ней происходит намораживание металла 29 до диаметра, превышающего заданный диаметр отливаемой заготовки на 4-8 мм. Далее заготовка удаляется из дополнительной камеры 6 и при этом проходит сквозь графитовое кольцо 30, нагретое индуктором 31 до температуры выше температуры плавления расплава на 100-200oС. Излишек металла при прохождении кольца 30 срезается и возвращается в расплав.In FIG. 3, the pipe onto which the metal is frozen is indicated by 20. The lower end of the
Создание давления газа, предпочтительно аргона, в дополнительной камере 6 позволяет вытеснять расплав из дополнительной камеры 6 в основную камеру 1. Это, во-первых, позволяет осуществлять намораживание металла 29 на трубу 20 слоями, что может значительно улучшить качество отливаемой заготовки, а, во-вторых, когда при удалении отлитой заготовки с ее поверхности будет удаляться часть твердого металла, твердый металл может переохладить жидкий металл в дополнительной камере 6. Но если сразу после установки следующей трубы на намораживание давлением газа охлажденный металл удалить из дополнительной камеры 6 в основную камеру 1, то недопустимого переохлаждения металла в дополнительной камере не произойдет, т.к. после удаления металла в дополнительную камеру в большей части он поступит с температурой, которая имеет место в основной камере 1. The creation of a gas pressure, preferably argon, in the
В данном примере рекомендуется на трубу 20 намораживать рельсовую сталь, которая расплавляется в камере 1 так, как это указано в предыдущем примере. Однако на намораживание может поступать и другая сталь и применяемые для намораживания трубы могут быть разного химического состава. Например, труба из нержавеющей стали, намораживаемый металл из углеродистой стали или труба из углеродистой стали, намораживаемый металл из нержавеющей стали или труба и намораживаемый металл из стали одинакового химического состава. В общем, комбинации между трубой и намораживаемым металлом могут быть самыми разными, вплоть до применения при отливке полых заготовок из черных и цветных металлов, а также до применения, например, нержавеющей трубы и высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, который получают после модификации специальными модификаторами и который хорошо прессуется в трубу. In this example, it is recommended to freeze rail steel onto
Поскольку в агрегате могут осуществляться операции, свойственные внепечной обработке металлов, и так как агрегат в определенных условиях может быть и плавильным агрегатом, то требуемая для производства полых заготовок нержавеющая сталь может производиться непосредственно на агрегате. При производстве нержавеющей стали осуществляют, например, выполнение следующих операций: глубокие раскисление и обезуглероживание; удаление серы; удаление окиси алюминия, если раскисление осуществлялось алюминием; легирование; вакуумирование и др. Все эти операции могут быть выполнены в предлагаемом агрегате перед тем, как обработанный в необходимых операциях металл будет направлен на разливку. Since the unit can carry out operations typical of out-of-furnace metal processing, and since the unit under certain conditions can be a melting unit, the stainless steel required for the production of hollow billets can be produced directly on the unit. In the production of stainless steel, for example, the following operations are carried out: deep deoxidation and decarburization; sulfur removal; removal of aluminum oxide, if deoxidation was carried out by aluminum; alloying; evacuation, etc. All these operations can be performed in the proposed unit before the metal processed in the necessary operations is sent to the casting.
Возможны и такие применения агрегата: переплав лома черных металлов, очистка его от примесей, в том числе от меди, и переработка на чугун; переработка по запатентованной технологии [6] следующей комбинации техногенных отходов: красный шлам глиноземного производства - шлам доменного производства - небалансовые бокситы. Such applications of the unit are also possible: remelting scrap of ferrous metals, cleaning it of impurities, including copper, and processing to cast iron; processing according to the patented technology [6] of the following combination of technogenic wastes: red mud from alumina production - blast furnace slurry - unbalanced bauxite.
Технический результат предлагаемого технического решения заключается в расширении технологических возможностей, поскольку в агрегате возможно эффективно готовить разные расплавы к разливке на машинах непрерывного литья в заготовки, в том числе на ГМНЛЗ, и разливке в полые заготовки, пригодные для последующего прессования. Агрегат пригоден и для плавки разной шихты, в том числе лома черных металлов, причем при плавке лома черных металлов может осуществляться и его некоторая очистка от нежелательных примесей, например примеси меди. В известных плавильных агрегатах медь удаляется с большими затруднениями. The technical result of the proposed technical solution is to expand technological capabilities, since it is possible in the unit to efficiently prepare various melts for casting on continuous casting machines into billets, including GMNLZ, and casting into hollow billets suitable for subsequent pressing. The unit is also suitable for melting a variety of charges, including scrap of ferrous metals, moreover, when melting scrap of ferrous metals, some purification from undesirable impurities, such as copper impurities, can also be carried out. In known melting units, copper is removed with great difficulty.
Заявляемое техническое решение наиболее пригодно для мини-металлургических цехов, в том числе на машиностроительных заводах, т.к. позволяет в небольших объемах производить выплавку металла без образования заметного количества газа, требующего улавливания в специальном газоочистном оборудовании. The claimed technical solution is most suitable for mini-metallurgical shops, including in engineering plants, because allows in small volumes to produce metal smelting without the formation of a noticeable amount of gas, requiring capture in special gas cleaning equipment.
Источники информации
1. Верте Л.А. МГД-технология в производстве черных металлов. М.: Металлургия, 1990, 120 с.Sources of information
1. Verte L.A. MHD technology in the production of ferrous metals. M .: Metallurgy, 1990, 120 p.
2. Европейский патент ЕПВ (ЕР) по заявке 0259272, МКИ 4 B 22 D 11/10, публикация от 16.03.88, 11. Способ и устройство для производства медного сплава. 2. European patent EPO (EP) on the application 0259272, MKI 4 B 22 D 11/10, publication of 16.03.88, 11. Method and device for the production of copper alloy.
3. Повх И.П., Капустин А.Б., Чекин Б.В. Магнитная гидродинамика в металлургии. М.: Металлургия, 1974, с. 194-195. 3. Powkh I.P., Kapustin A.B., Chekin B.V. Magnetic hydrodynamics in metallurgy. M .: Metallurgy, 1974, p. 194-195.
4. Лопухов Г.А. Реферат в журнале "Новости черной металлургии за рубежом". М.: Металлургия. 1997, 1, с. 64-67. 4. Lopukhov G.A. Abstract in the journal "Iron and Steel News Abroad". M .: Metallurgy. 1997, 1, p. 64-67.
5. Кудрин В. А. Внепечная обработка чугуна и стали. М.: Металлургия, 1992, с. 305-307. 5. Kudrin V. A. Out-of-furnace treatment of cast iron and steel. M .: Metallurgy, 1992, p. 305-307.
6. Патент Российской Федерации 2086659. Способ переработки железоглиноземистого сырья /Буркин С.П., Логинов Ю.Н., Коршунов Е.А. и др. МКИ С 21 В 11/00, С 22 В 7/00, БИ 22 от 10.08.97, заявл. 03.03.93. 6. Patent of the Russian Federation 2086659. Method for processing iron-alumina raw materials / Burkin SP, Loginov Yu.N., Korshunov EA and other MKI C 21 V 11/00, C 22 V 7/00,
Claims (22)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000116955A RU2184327C2 (en) | 2000-06-26 | 2000-06-26 | Unit for preparing liquid metal to ingot and blank casting |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000116955A RU2184327C2 (en) | 2000-06-26 | 2000-06-26 | Unit for preparing liquid metal to ingot and blank casting |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2184327C2 true RU2184327C2 (en) | 2002-06-27 |
RU2000116955A RU2000116955A (en) | 2002-09-20 |
Family
ID=20236977
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000116955A RU2184327C2 (en) | 2000-06-26 | 2000-06-26 | Unit for preparing liquid metal to ingot and blank casting |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2184327C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2626114C1 (en) * | 2016-03-28 | 2017-07-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Алтайский ГАУ) | Production method of castings in induction furnace |
RU2791023C1 (en) * | 2021-12-15 | 2023-03-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Алтайский ГАУ) | Method for induction surfacing of iron-based magnetic alloys and induction-channel furnace for induction surfacing of iron-based magnetic alloys |
-
2000
- 2000-06-26 RU RU2000116955A patent/RU2184327C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЛОПУХОВ Г.А. Выделение включений из стали в промежуточном ковше при наложении вращающего сталь электромагнитного поля. Реферат в журнале "Новости черной металлургии за рубежом", № 1, 1997, с.64-67. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2626114C1 (en) * | 2016-03-28 | 2017-07-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Алтайский ГАУ) | Production method of castings in induction furnace |
RU2791023C1 (en) * | 2021-12-15 | 2023-03-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Алтайский ГАУ) | Method for induction surfacing of iron-based magnetic alloys and induction-channel furnace for induction surfacing of iron-based magnetic alloys |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1112266C (en) | Casting technology and apparatus for producing die-cast ingot, castings and conticast billet | |
EP0375657A1 (en) | Melting furnace | |
FI65558C (en) | APPARATUS OCH FOERFARANDE FOER STRAENGGJUTNING AV METALLSTAENGER | |
EP0234536B1 (en) | Method for separation of inclusions in molten metal and device for carrying out the method | |
US7849912B2 (en) | Process for electroslag remelting of metals and ingot mould therefor | |
EP0838292A1 (en) | Tapping method for electric arc furnaces, ladle furnaces or tundishes and relative tapping device | |
US3587718A (en) | Continuous casting apparatus | |
RU2184327C2 (en) | Unit for preparing liquid metal to ingot and blank casting | |
KR20000029583A (en) | Method, device and fireproof nozzle for the injection and/or casting of liquid metals | |
US4079920A (en) | Metal-melting furnace | |
RU2172456C1 (en) | Unit for aftertreatment of metal and slag melts | |
JPH06320255A (en) | Pressurizing type molten metal pouring furnace for spheroidal graphite cast iron product | |
US5882582A (en) | Liquid metal heating and casting ladle | |
RU2207476C2 (en) | Melting unit | |
CN219944607U (en) | Vacuum horizontal continuous casting tundish | |
RU2005120263A (en) | METHOD FOR PRODUCING TITANIUM-CONTAINING PRODUCTS AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD | |
JPH05331521A (en) | Steel tapping hole in refining furnace for steel-making | |
JP2806205B2 (en) | Split refining method and equipment | |
AU2016366805B2 (en) | Method of operating a top submerged lance furnace | |
CN1031629C (en) | Metal refinery and continuous casting complex device | |
DZ3348A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR PREVENTING THE FLOW OF MILK DURING THE CASTING OF A METAL MELTING | |
EP0179790B1 (en) | Improvements in casting furnaces | |
US3788381A (en) | Metal refining process | |
JPH04305355A (en) | Device for vacuum melting, solidifying metal of metallic base composite material | |
RU2113520C1 (en) | Apparatus for metallothermic production of rare and rare-earth metals, alloys and master alloys upon their base |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20090828 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170627 |