RU2185261C1 - Tundish ladle for continuous casting of steel - Google Patents

Abstract

FIELD: processes and equipment for continuous steel casting. SUBSTANCE: tundish ladle includes receiving and discharging chambers divided by partition. Steel from tundish ladle is fed by protection pipe to suppressor-receiver mounted on ladle bottom in order to suppress kinetic energy of metal stream. Metal gradually fills receiving chamber and through overflow passages of partition it is fed to casting chamber. Overflow passages are cone ones. Passages of low and mean floors of partition are narrowed to side of casting chamber that is why rate of metal streams increases. Metallic inclusions are transported to upper layer of metal by means of bubbles of blown gas. Passages of upper floor of partition have inverse conicity that is why rate of metal streams decreases. It prevents attraction of non-metallic inclusions from slag to steel. Outlet portions of passages at side of casting chamber are in the form of protrusions. EFFECT: enhanced quality of removing non-metallic inclusions out of steel, improved strength of tundish ladle lining. 6 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к оборудованию (ковшам) для непрерывной разливки металлов. The invention relates to ferrous metallurgy, and more particularly to equipment (ladles) for continuous casting of metals.

Известен промежуточный ковш, оснащенный двумя разделительными перегородками с образованием приемной и разливочной камер. В перегородках выполнены каналы для перетекания стали из приемной в разливочные камеры, см. А.Я. Поволоцкий и др. "Внепечная обработка стали", Москва, МИССИС, 1995 г., с. 181-182. Known intermediate bucket equipped with two dividing walls with the formation of the receiving and casting chambers. In the partitions, channels are made for the flow of steel from the receiving room to the casting chambers, see A.Ya. Povolotsky et al. “Out-of-furnace steel processing”, Moscow, MISSIS, 1995, p. 181-182.

При эксплуатации промковши такой конструкции приходится часто заменять из-за затягивания шлаком каналов в перегородках при изменении уровня металла в ковше. Кроме того, футеровка приемной камеры и нижняя часть перегородок подвержены размыву струей металла, вытекающего из сталеразливочного ковша, а горизонтальное расположение каналов в перегородках не препятствует попаданию части неметаллических включений в зону действия стопоров и последующему их затягиванию в кристаллизаторы. When operating a bucket of this design, it is often necessary to replace it due to the slag tightening of the channels in the partitions when the metal level in the bucket changes. In addition, the lining of the receiving chamber and the lower part of the partitions are subject to erosion by a stream of metal flowing from the steel pouring ladle, and the horizontal arrangement of the channels in the partitions does not prevent part of the non-metallic inclusions from entering the zone of action of the stoppers and their subsequent pulling into the molds.

Известен также промежуточный ковш, оснащенный двумя перегородками с переливными каналами, которые в нижней части перегородок выполнены под углом к поверхности металла, а каналы в верхней части перегородки расположены горизонтально для исключения затягивания в металл покровного шлака. В днище разливочной камеры между перегородкой и сталевыпускным отверстием установлен пористый блок для продувки стали аргоном см. журнал: Сталь, 4, 2001 г., с. 24-27. An intermediate bucket is also known, equipped with two partitions with overflow channels, which are made at an angle to the surface of the metal in the lower part of the partitions, and the channels in the upper part of the partition are horizontally to exclude the slag from being drawn into the metal. In the bottom of the casting chamber between the partition and the steel outlet, a porous block is installed for purging steel with argon; see the journal: Steel, 4, 2001, p. 24-27.

Ковши такой конструкции часто выходят из строя из-за размыва футеровки приемной камеры струями металла из стальковша. Размытые частицы футеровки образуют "намывы" как в приемной камере, так и переливных каналах перегородок, кроме того, эти неметаллические включения попадают в разливочную камеру, снижая качество стали. Применение же в разливочных камерах специальных пористых продувочных блоков для очистки расплава от неметаллических включений значительно повышает затраты на футеровку промковша. Ladles of this design often fail due to erosion of the lining of the receiving chamber by jets of metal from a steel ladle. Blurred particles of the lining form “deposits” both in the receiving chamber and the overflow channels of the partitions, in addition, these non-metallic inclusions enter the casting chamber, reducing the quality of the steel. The use of special porous purge blocks in the casting chambers for cleaning the melt from non-metallic inclusions significantly increases the cost of lining the bucket.

Прототипом изобретения является промежуточный ковш для непрерывной разливки металла, включающий приемную и разливочную камеры, разделенные перегородкой, в которой выполнены верхний, средний и нижний ряды переливных каналов, приемник-гаситель струи заливаемого из защитной трубы металла, установленный на днище ковша и выполненный в виде стакана с заплечиками, см. патент США 5169591, М.кл. B 22 D 41/02, 1992 г. The prototype of the invention is an intermediate ladle for continuous casting of metal, including a receiving and casting chamber, separated by a partition, in which the upper, middle and lower rows of overflow channels are made, a receiver-damper of the jet of metal poured from the protective pipe, mounted on the bottom of the bucket and made in the form of a glass with shoulders, see U.S. Patent 5169591, M.C. B 22 D 41/02, 1992

Недостатком прототипа является низкая степень перемешивания объема метала в разливочной камере, который засоряется неметаллическими включениями, проникающими через переливные каналы из приемной камеры. Кроме того, приемник-гаситель струи заливаемого из защитной трубы металла не обеспечивает надежного улавливания первой порции "холодного" металла. Это снижает эффективность разливки. The disadvantage of the prototype is the low degree of mixing the volume of metal in the casting chamber, which is clogged with non-metallic inclusions penetrating through overflow channels from the receiving chamber. In addition, the receiver-damper of the jet poured from the protective pipe of the metal does not provide reliable capture of the first portion of the "cold" metal. This reduces the casting efficiency.

Технической задачей, решаемой предложенным изобретением, является повышение качества стали за счет улучшения ее очистки от неметаллических включений, а также повышение стойкости футеровки ковша. The technical problem solved by the proposed invention is to improve the quality of steel by improving its cleaning from non-metallic inclusions, as well as increasing the durability of the lining of the bucket.

Решение поставленной задачи обеспечено тем, что промежуточный ковш для непрерывной разливки металла, включающий приемную и разливочную камеры, разделенные перегородкой, в которой выполнены верхний, средний и нижний ряды переливных каналов, струйный приемник-гаситель струи заливаемого из защитной трубы металла, установленный на днище ковша, согласно изобретению переливные каналы в перегородке выполнены конусными, причем каналы нижнего и среднего рядов переливных каналов направлены сужением в сторону разливочной камеры, а переливные каналы верхнего ряда - сужением в сторону приемной камеры, в теле перегородки выполнен газоподводящий канал, сообщенный с горизонтальным щелевидным соплом, выходящим в разливочную емкость
В предпочтительных вариантах выполнения длина щелевидного сопла составляет 0,7-0,8 ширины перегородки; выходные участки переливных каналов со стороны разливочной камеры выполнены в виде выступов, высота которых относительно плоскости перегородки составляет 0,5-1,0 толщины перегородки; струйный приемник-гаситель выполнен в виде стакана с заплечиками высота гасителя струи металла по нижней поверхности заплечиков составляет 0,25-0,3 высоты рабочего уровня металла в ковше, а его диаметр составляет 2,5-4 диаметра защитной трубы; рабочий слой днища выполнен из периклазовых огнеупоров; перегородка и приемник-гаситель струи металла выполнены монолитными из высокостойкого низкоцементного корундового бетона.The solution to this problem is ensured by the fact that the intermediate ladle for continuous casting of metal, including the receiving and casting chambers, separated by a partition, in which the upper, middle and lower rows of overflow channels are made, a jet receiver-damper of the jet of metal poured from the protective pipe, mounted on the bottom of the ladle , according to the invention, the overflow channels in the partition are conical, and the channels of the lower and middle rows of the overflow channels are directed narrowing towards the casting chamber, and the overflow channels analges of the upper row - narrowing towards the receiving chamber, a gas supply channel is made in the body of the partition, in communication with a horizontal slit-like nozzle that extends into the pouring tank
In preferred embodiments, the length of the slit nozzle is 0.7-0.8 of the width of the partition; the outlet sections of the overflow channels from the side of the casting chamber are made in the form of protrusions, the height of which relative to the plane of the partition is 0.5-1.0 thickness of the partition; the jet receiver-damper is made in the form of a glass with shoulders, the height of the damper of the metal jet along the lower surface of the shoulders is 0.25-0.3 the height of the working level of the metal in the bucket, and its diameter is 2.5-4 times the diameter of the protective tube; the working layer of the bottom is made of periclase refractories; the partition and the receiver-damper of the metal jet are made monolithic of high-resistance low-cement corundum concrete.

На фиг.1 показан общий вид(продольный разрез) промежуточного ковша. Figure 1 shows a General view (longitudinal section) of the intermediate bucket.

На фиг.2 - фрагмент вида сверху - перегородка. Figure 2 is a fragment of a top view of the partition.

Промежуточный ковш состоит из металлического корпуса 1 с огнеупорной футеровкой 2, перегородки 3 с конусными переливными каналами 4. В теле перегородки выполнен газоподводящий канал 5, снабженный на выходе горизонтальным щелевидным соплом, длина которого составляет - 0,7-0,8 ширины перегородки. Перегородки 3 разделяют ковш на приемную 7 разливочную камеры 8. Со стороны камеры 8 выходные участки каналов 4 расположены в выступах перегородки 3, высота которых относительно плоскости перегородки составляет 0,5-1,0 ее толщины. Переливные каналы 4 нижнего и среднего яруса выполнены с расположением их меньшего диаметра со стороны разливочной камеры 8, а меньший диаметр переливных каналов верхнего яруса расположен со стороны приемной камеры 7. В разливочной камере 8 установлены сталевыпускные стаканы 9 и стопора 10 для регулирование скорости истечения металла из ковша. В приемной камере на днище ковша расположен струйный приемник-гаситель 11, выполненный из высокостойкого огнеупорного материала, в которые через защитную трубу 12 из сталеразливочного ковша 13 подается жидкая сталь. Струйный приемник-гаситель 11 выполнен в виде стакана с загнутой вовнутрь верхней кромкой. Нижняя поверхность загнутой кромки стакана струйного приемника-гасителя 11 расположен относительно днища приемной камеры на высоте, составляющей 0,25-0,3 высоты расположения уровня металла в ковше, а его диаметр составляет 2,5-4 диаметра защитной трубы 12. Рабочий слой днища 14 выполнен из периклазовых огнеупоров. The intermediate bucket consists of a metal body 1 with a refractory lining 2, a partition 3 with conical overflow channels 4. A gas supply channel 5 is made in the body of the partition, provided with a horizontal slot-shaped nozzle at the outlet, the length of which is 0.7-0.8 of the width of the partition. Partitions 3 divide the bucket into the receiving chamber 7 of the pouring chamber 8. From the side of the chamber 8, the output sections of the channels 4 are located in the protrusions of the partition 3, the height of which relative to the plane of the partition is 0.5-1.0 of its thickness. The overflow channels 4 of the lower and middle tiers are arranged with their smaller diameter on the side of the casting chamber 8, and the smaller diameter of the overflow channels of the upper tier is located on the side of the receiving chamber 7. Steel tubes 9 and a stopper 10 are installed in the casting chamber 8 to control the rate of metal flow from bucket. In the receiving chamber on the bottom of the bucket there is a jet receiver-extinguisher 11 made of highly resistant refractory material, into which liquid steel is fed through a protective tube 12 from the steel pouring ladle 13. The jet receiver-damper 11 is made in the form of a glass with a top edge bent inward. The lower surface of the bent edge of the glass of the jet receiver-damper 11 is located relative to the bottom of the receiving chamber at a height of 0.25-0.3 of the height of the metal level in the bucket, and its diameter is 2.5-4 times the diameter of the protective tube 12. The working layer of the bottom 14 is made of periclase refractories.

Работа устройства осуществляется следующим образом. The operation of the device is as follows.

Струя жидкой стали из сталеразливочного ковша 13 через защитную трубу 12 подается в струйный приемник-гаситель 11, при этом обеспечивается гашение кинетической энергии струи и заполнение приемной камеры 7 жидким металлом в ламинарном режиме, что исключает "размывание" футеровки днища, стен и перегородки в приемной камере ковша. Большая часть холодного металла с днища стальковша и непрогретого сталевыпускного тракта, попадая в струйный приемник-гаситель 11, остается в нем. Следующий за холодным металлом более горячий металл поступает в приемную 7 и разливочную 8 камеры. Форма и объем приемника-гасителя 11 подобраны из расчета удержания большей части первичного холодного металла Это способствует стабилизации начала разливки. За счет конусной формы каналов 4, а также выступов в перегородке, в разливочной камере возникают восходящие потоки жидкого металла (выступы в перегородке устраняют также возникновение пристеночного эффекта - "прилипание" струй металла к поверхности перегородки). При прохождении конусных каналов 4 среднего и нижнего ярусов, скорость струй переливаемого металла возрастает, при этом содержащиеся в металле неметаллические включения распределяются в его объеме, захватываются пузырьками продувочного газа, транспортируются в верхний слой металла и ассимилируются шлаком. Выполнение каналов в верхней части перегородки с обратной конусностью по отношению к нижним каналам позволяет уменьшить скорости струй металла под шлаковым покровом, что уменьшает вероятность затягивания неметаллических включений в сталь из шлака. За счет продувки расплава инертным газом (аргоном) из щелевидного сопла 6 во всем объеме металла, расположенном в разливочной камере 8, образуется большое количество мелких газовых пузырей, при всплывании которых обеспечивается очистка стали от неметаллических включений. The liquid steel stream from the steel pouring ladle 13 is supplied through the protective pipe 12 to the jet receiver-damper 11, while the quenching of the kinetic energy of the stream and filling of the receiving chamber 7 with liquid metal in the laminar mode are ensured, which eliminates the “erosion” of the lining of the bottom, walls and partitions in the receiving bucket chamber. Most of the cold metal from the bottom of the steel ladle and the unheated steel exhaust path, falling into the jet receiver-damper 11, remains in it. The hotter metal following the cold metal enters the receiving chamber 7 and the casting chamber 8. The shape and volume of the receiver-damper 11 are selected based on the retention of most of the primary cold metal. This helps to stabilize the start of casting. Due to the conical shape of the channels 4, as well as protrusions in the partition, ascending flows of liquid metal occur in the casting chamber (protrusions in the partition also eliminate the occurrence of a wall effect - “sticking” of metal jets to the surface of the partition). With the passage of the conical channels 4 of the middle and lower tiers, the speed of the jets of the transfused metal increases, while the non-metallic inclusions contained in the metal are distributed in its volume, captured by purge gas bubbles, transported to the upper metal layer and assimilated by slag. The implementation of the channels in the upper part of the partition with inverse taper with respect to the lower channels allows to reduce the speed of the metal jets under the slag cover, which reduces the likelihood of non-metallic inclusions being drawn into the steel from the slag. Due to the blowing of the melt with an inert gas (argon) from the slit-like nozzle 6, a large number of small gas bubbles are formed in the entire volume of the metal located in the casting chamber 8, when they float, steel is cleared of non-metallic inclusions.

Целесообразно выполнять рабочую футеровку стен и арматурную футеровку промежуточных ковшей из шамотных огнеупоров, а рабочий слой днища (подина) ковша выполнять из периклазовых огнеупоров. Также целесообразно, чтобы струйный приемник-гаситель и перегородки выполнялись монолитными, методом вибролитья из высокостойкого корундового бетона. Такие материалы не только предотвращают вторичное загрязнение металла оксидными включениями, но и обеспечивают высокую стойкость против эрозии. It is advisable to carry out a working lining of the walls and reinforcing lining of the intermediate ladles from chamotte refractories, and the working layer of the bottom (bottom) of the bucket to perform from periclase refractories. It is also advisable that the jet receiver-quencher and partitions are made monolithic, by vibrocasting from highly resistant corundum concrete. Such materials not only prevent secondary contamination of the metal with oxide inclusions, but also provide high resistance to erosion.

При проведении опытно-промышленных испытаний предлагаемого изобретения в условиях кислородно-конвертерного цеха ОАО "ММК" перегородки 3 устанавливали в рабочий слой футеровки стен на расстоянии 1100 мм от центра симметрии ковша. Струйный приемник-гаситель 11 устанавливали в рабочий слой днища по оси защитных труб 12 стальковша 13. Перед началом разливки плавки начинали подачу аргона через щелевидные сопла 6 в разливочные камеры 7 ковша. Расход аргона в процессе разливки составлял 10-20 л/мин. Посредством предложенных (опытных) промежуточных ковшей произвели разливку более 90 плавок (10 серий). На каждой серии отбирали темплеты от первых слябов первой, третьей, седьмой и девятой плавок для определения величины дефекта "точечная неоднородность" и количества неметаллических включений. Результаты разливки представлены в таблице. When conducting pilot tests of the invention in the conditions of the oxygen-converter shop of OJSC MMK, partitions 3 were installed in the working layer of the wall lining at a distance of 1100 mm from the center of symmetry of the bucket. The jet receiver-damper 11 was installed in the working layer of the bottom along the axis of the protective tubes 12 of the steel ladle 13. Before casting began, the flow of argon through slit-shaped nozzles 6 into the pouring chambers 7 of the ladle began. The argon flow rate during the casting process was 10-20 l / min. Through the proposed (experimental) intermediate ladles, more than 90 heats were cast (10 series). In each series, templates were selected from the first slabs of the first, third, seventh, and ninth heats to determine the magnitude of the “point inhomogeneity” defect and the number of non-metallic inclusions. The casting results are presented in the table.

Из таблицы следует, что качество металла, разлитого через промежуточные ковши предложенной конструкции, значительно выше по сравнению с качеством металла с использованием обычных ковшей. При этом средняя серийность разлива предложенных ковшей составила 9,4 плавок, тогда как обычных - только 6,6, что позволило значительно сократить расход огнеупоров на перефутеровку промковшей. From the table it follows that the quality of the metal cast through the intermediate ladles of the proposed design is significantly higher compared to the quality of the metal using conventional ladles. At the same time, the average seriality of the spill of the proposed buckets was 9.4 heats, while the usual ones were only 6.6 heats, which significantly reduced the consumption of refractories for refining of the intermediate.

Серийное производство монолитных перегородок и приемников-гасителей налажено в огнеупорном производстве ОАО "ММК", Челябинском АО "Теплострой", АО "Боровичский комбинат огнеупоров". Serial production of monolithic partitions and suppressor receivers is established in the refractory production of OJSC MMK, Chelyabinsk Teplostroy JSC, Borovichi Refractory Plant JSC.

Claims (6)

1. Промежуточный ковш для непрерывной разливки металла, включающий приемную и разливочную камеры, разделенные перегородкой, в которой выполнены верхний, средний и нижний ряды переливных каналов, приемник-гаситель струи заливаемого из защитной трубы металла, установленный на днище ковша и выполненный в виде стакана с заплечиками, отличающийся тем, что переливные каналы в перегородке выполнены конусными, причем каналы нижнего и среднего рядов переливных каналов направлены сужением в сторону разливочной камеры, а переливные каналы верхнего ряда - сужением в сторону приемной камеры, в теле перегородки выполнен газоподводящий канал с горизонтальным щелевидным соплом, выходящим в разливочную емкость. 1. An intermediate ladle for continuous casting of metal, including a receiving and casting chamber, separated by a partition, in which the upper, middle and lower rows of overflow channels are made, a receiver-damper of a jet of metal poured from a protective pipe, mounted on the bottom of the ladle and made in the form of a glass with shoulders, characterized in that the overflow channels in the partition are conical, and the channels of the lower and middle rows of the overflow channels are directed by narrowing towards the casting chamber, and the overflow channels are upper a number of - in the direction of narrowing of the receiving chamber in the body of the gas supply channel walls formed with a horizontal slit-like nozzle opening onto the casting container. 2. Промежуточный ковш по п. 1, отличающийся тем, что длина щелевидного сопла составляет 0,7-0,8 ширины перегородки. 2. An intermediate bucket according to claim 1, characterized in that the length of the slit-like nozzle is 0.7-0.8 of the width of the partition. 3. Промежуточный ковш по п. 1, отличающийся тем, что выходные участки переливных каналов со стороны разливочной камеры выполнены в виде выступов, высота которых относительно плоскости перегородки составляет 0,5-1,0 толщины перегородки. 3. An intermediate bucket according to claim 1, characterized in that the output sections of the overflow channels from the side of the casting chamber are made in the form of protrusions, the height of which relative to the plane of the partition is 0.5-1.0 of the thickness of the partition. 4. Промежуточный ковш по п. 1, отличающийся тем, что высота приемника-гасителя струи металла по нижней поверхности заплечиков составляет 0,25-0,3 высоты рабочего уровня металла в ковше, а его диаметр составляет 2,5-4,0 диаметра защитной трубы. 4. The intermediate bucket according to claim 1, characterized in that the height of the receiver-damper of the metal jet along the lower surface of the shoulders is 0.25-0.3 the height of the working level of the metal in the bucket, and its diameter is 2.5-4.0 diameters protective pipe. 5. Промежуточный ковш по п. 1, отличающийся тем, что рабочий слой днища выполнен из периклазовых огнеупоров. 5. An intermediate bucket according to claim 1, characterized in that the working layer of the bottom is made of periclase refractories. 6. Промежуточный ковш по п. 1 или 4, отличающийся тем, что перегородка и приемник-гаситель струи металла выполнены монолитными из высокостойкого низкоцементного корундового бетона. 6. An intermediate bucket according to claim 1 or 4, characterized in that the partition and the receiver-damper of the metal jet are made monolithic of highly resistant low-cement corundum concrete.

Images