RU2379154C2

RU2379154C2 - Device for steel continuous casting of steel ingots

Info

Publication number: RU2379154C2
Application number: RU2008109785/02A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Викторович Стулов (RU); Вячеслав Викторович Стулов; Валерий Иванович Одиноков (RU); Валерий Иванович Одиноков; Михаил Елисеевич Зубарев (RU); Михаил Елисеевич Зубарев; Виктор Алексеевич Матысик (RU); Виктор Алексеевич Матысик; Татьяна Викторовна Новикова (RU); Татьяна Викторовна Новикова; Сергей Васильевич Щербаков (RU); Сергей Васильевич Щербаков; Алексей Петрович Плотников (RU); Алексей Петрович Плотников; Игорь Викторович Чистяков (RU); Игорь Викторович Чистяков; Константин Владимирович Волков (RU); Константин Владимирович Волков
Original assignee: Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН
Priority date: 2008-03-13
Filing date: 2008-03-13
Publication date: 2010-01-20
Also published as: RU2008109785A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: device contains intermediate ladle, ingot-forming equipment with wide and narrow verges, closed-bottom cylindrical immersion nozzle with off-centered vertical outlet ports. In nozzle it is implemented agitation chamber and in outlets of nozzle there are installed insertions made of wear-resistant against washing out by liquid steel material. Inner diametre "d₁" and external diametre "d₂" of nozzle, diametre "d₃" of agitation chamber, height "h₀" and width "b" of outlet holes of nozzle are related by ratio d₃/d₁=1.15-1.25; d₂/d₃=1.6-1.9; π·d₃ ²/8·b·h₀=1.03-1.1. For installation of outlet holes under angle 2-10° to wide verges of ingot-forming equipment in top part of nozzle there are implemented centering hollows. Melt is fed into ingot-forming equipment through outlet holes of nozzle in the form of jets directed by specified trajectory into the side of wide verges.

EFFECT: expansion of assortment of poured flat steel ingots and improvement of its quality.

5 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к процессу непрерывной разливки стали в охлаждаемый кристаллизатор.The invention relates to metallurgy, in particular to a process for the continuous casting of steel into a cooled mold.

Известно устройство для непрерывной разливки плоских слитков [1. А.с. СССР №1816530. Устройство для непрерывной разливки плоских слитков / В.В.Стулов, Г.А.Николаев, О.В.Носоченко и др. Опубл. 1993. Бюл. №19], принятое заявителем за прототип, содержащее промежуточный ковш, кристаллизатор с широкими и узкими гранями и глуходонный цилиндрический разливочный стакан с эксцентрично расположенными плоскими вертикальными выходными отверстиями для выпуска жидкого металла. Соотношения между шириной и высотой выходного отверстия, внутренним и наружным диаметром стакана, углом наклона оси выходного отверстия к горизонтальной плоскости, площадью поперечного сечения одного выходного отверстия, внутренней длиной широкой грани и длиной узкой грани установлены по соответствующим зависимостям.A device for the continuous casting of flat ingots [1. A.S. USSR No. 1816530. Device for the continuous casting of flat ingots / V.V. Stulov, G.A. Nikolayev, O.V. Nosochenko, etc. Publ. 1993. Bull. No. 19], adopted by the applicant for the prototype, containing an intermediate ladle, a crystallizer with wide and narrow faces, and a deep-bottomed cylindrical pouring glass with eccentrically arranged flat vertical outlet openings for the release of molten metal. The relations between the width and height of the outlet, the inner and outer diameter of the cup, the angle of inclination of the axis of the outlet to the horizontal plane, the cross-sectional area of one outlet, the inner length of the wide face and the length of the narrow face are determined by the corresponding dependencies.

Недостатки устройства для непрерывной разливки плоских слитков [1] заключаются в возможности размывания плоских вертикальных выходных отверстий в стакане жидким металлом, что не обеспечивает при разливке металла через стакан заданного его перемешивания в кристаллизаторе.The disadvantages of the device for continuous casting of flat ingots [1] are the possibility of erosion of the flat vertical outlet openings in the glass with liquid metal, which does not provide the specified mixing in the mold when casting metal through the glass.

Кроме этого, отсутствие в разливочном стакане известного устройства [1] камеры перемешивания и центрирующих углублений в верхней расширенной части разливочного стакана не обеспечивает требуемого перемешивания металла в кристаллизаторе, из-за чего не обеспечивается качество плоских стальных слитков при разливке через стакан металла.In addition, the absence in the pouring cup of the known device [1] of a mixing chamber and centering recesses in the upper expanded part of the casting cup does not provide the required mixing of the metal in the mold, which does not ensure the quality of flat steel ingots when casting through a metal cup.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого устройства, заключается в:The technical result obtained by the implementation of the inventive device is:

1. Повышении стойкости погруженного разливочного стакана.1. Increasing the durability of a submerged nozzle.

2. Обеспечении стабильных и заданных параметров скорости металла на выходе из вертикальных выходных отверстий разливочного стакана и перемешивание металла в кристаллизаторе, обеспечивающее повышение качества плоских стальных слитков.2. Ensuring stable and predetermined parameters of the speed of the metal at the exit from the vertical outlet openings of the casting nozzle and mixing of the metal in the mold, providing an increase in the quality of flat steel ingots.

Заявляемое устройство характеризуется следующими существенными признаками:The inventive device is characterized by the following essential features:

Ограничительные признаки: промежуточный ковш; кристаллизатор с широкими и узкими гранями; глуходонный цилиндрический погруженный разливочный стакан с эксцентрично расположенными вертикальными выходными отверстиями.Restrictive signs: an intermediate ladle; crystallizer with wide and narrow faces; a deep-sea cylindrical submerged nozzle with eccentrically arranged vertical outlet openings.

Отличительные признаки: в глуходонном цилиндрическом разливочном стакане в области внутренней поверхности эксцентрично расположенных вертикальных выходных отверстий, выполненных по определенному закону, установлены вставки из стойкого к размыванию жидким металлом материала, выполненного на основе алюмоуглеродистого материала, выполнена камера перемешивания; внутренний «d₁», наружный «d₂» диаметры разливочного стакана, диаметр «d₃» камеры перемешивания, высота «h₀» и ширина «b» выходных отверстий разливочного стакана связаны соотношениями d₃/d₁=1,15-1,25; d₂/d₃=1,6-1,9;

в торцах узких граней по всей высоте кристаллизатора выполнены углубления радиусом «r», связанные с шириной узкой грани «с» соотношением r/с=0.2-0,35; в верхней расширенной части разливочного стакана симметрично по периметру выполнены попарно центрирующие углубления, соответствующие углу установки вертикальных выходных отверстий стакана с широкими гранями α=2-10°.Distinctive features: in a deep-sea cylindrical pouring nozzle in the area of the inner surface of eccentrically arranged vertical outlet openings, made according to a certain law, inserts are installed of material that is resistant to erosion by liquid metal, made on the basis of aluminum-carbon material, a mixing chamber is made; the inner "d ₁ ", the outer "d ₂ " the diameters of the nozzle, the diameter "d ₃ " of the mixing chamber, the height "h ₀ " and the width "b" of the outlet holes of the nozzle are connected by the ratios d ₃ / d ₁ = 1.15-1 , 25; d ₂ / d ₃ = 1.6-1.9;

in the ends of narrow faces along the entire height of the mold, recesses of radius “r” are made, associated with the width of the narrow face “c” with the ratio r / s = 0.2-0.35; in the upper expanded part of the pouring nozzle symmetrically around the perimeter, pairwise centering recesses are made corresponding to the installation angle of the vertical outlet of the nozzle with wide faces α = 2-10 °.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого устройства и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.A causal relationship between the set of essential features of the claimed device and the achieved technical result is as follows.

Установка в глуходонном цилиндрическом разливочном стакане в области внутренней поверхности эксцентрично расположенных вертикальных выходных отверстий, вставок из стойкого к размыванию жидким металлом материала обеспечивает стабильность скорости металла «v» на выходе из вертикальных выходных отверстий и постоянство угла подачи «α» в сторону широких граней настильных по определенной траектории струй, а также высокоэффективное перемешивание металла в кристаллизаторе.The installation of eccentrically arranged vertical outlet openings in the deep-sea cylindrical casting nozzle in the area of the inner surface of the inserts made of liquid-erosion-resistant material ensures stability of the metal velocity “v” at the exit from the vertical outlet openings and a constant feed angle “α” towards the wide edges of the a specific trajectory of the jets, as well as highly efficient mixing of the metal in the mold.

Наличие в глуходонном цилиндрическом разливочном стакане камеры перемешивания позволяет сформировать потоки жидкого металла, поступающие в вертикальные выходные отверстия, а также при одном и том же наружном диаметре разливочного стакана приблизить настильные по определенной траектории струи к широким граням и направить струи под меньшим углом «α» в сторону широких граней. В результате увеличивается эффективность теплообмена металла в кристаллизаторе и его перемешивание.The presence of a mixing chamber in the deep-sea cylindrical pouring nozzle allows the formation of liquid metal flows entering the vertical outlet openings, and also with the same outer diameter of the nozzle, to bring the jets that are spread along a certain path to wide faces and direct the jets at a smaller angle “α” in side of broad faces. As a result, the heat exchange efficiency of the metal in the mold and its mixing are increased.

Уменьшение соотношения d₃/d₁<1,15 (где d₃ - диаметр камеры перемешивания, d₁ - внутренний диаметр разливочного стакана) не позволяет сформировать потоки жидкого металла, поступающие в вертикальные выходные отверстия, а также приблизить настильные струи без увеличения наружного диаметра разливочного стакана в сторону широких граней кристаллизатора.The decrease in the ratio d ₃ / d ₁ <1.15 (where d ₃ is the diameter of the mixing chamber, d ₁ is the inner diameter of the pouring cup) does not allow the formation of liquid metal flows entering the vertical outlet openings, as well as approximate the lay jets without increasing the outer diameter pouring glass towards the wide edges of the mold.

Увеличение соотношения d₃/d₁>1,25 приводит к нецелесообразному увеличению объема камеры перемешивания, сопровождающемуся уменьшением напора и скорости жидкого металла на выходе из разливочного стакана.An increase in the ratio d ₃ / d ₁ > 1.25 leads to an inappropriate increase in the volume of the mixing chamber, accompanied by a decrease in the pressure and velocity of the liquid metal at the outlet of the pouring nozzle.

Уменьшение соотношения d₂/d₃<1,6 (где d₂ - наружный диаметр разливочного стакана, d₃ - диаметр камеры перемешивания) приводит к нецелесообразному уменьшению толщины стенки

разливочного стакана и невозможности получения настильных по определенной траектории струй. В результате уменьшается прочность разливочного стакана и не обеспечивается заданное перемешивание металла в кристаллизаторе.A decrease in the ratio d ₂ / d ₃ <1.6 (where d ₂ is the outer diameter of the nozzle, d ₃ is the diameter of the mixing chamber) leads to an inappropriate decrease in the wall thickness

a pouring cup and the impossibility of obtaining jet streamers along a certain path. As a result, the strength of the nozzle is reduced and the specified mixing of the metal in the mold is not ensured.

Увеличение соотношения d₂/d₃>1,9 приводит к нецелесообразному увеличению наружного диаметра «d₂» глуходонного цилиндрического разливочного стакана и его массы, что ограничивает область его применения.An increase in the ratio d ₂ / d ₃ > 1.9 leads to an inexpedient increase in the outer diameter “d ₂ ” of the deep-bottomed cylindrical pouring cup and its mass, which limits its scope.

Уменьшение соотношения

- площадь проходного сечения камеры перемешивания; 2·b·h₀ - сумма площадей проходных сечений двух эксцентрично расположенных вертикальных выходных отверстий) приводит к нецелесообразному уменьшению скорости жидкого металла на выходе из вертикальных выходных отверстий, уменьшению теплообмена металла в кристаллизаторе и эффективности его перемешивания.Ratio reduction

- the area of the passage section of the mixing chamber; 2 · b · h ₀ - the sum of the areas of the passage sections of two eccentrically located vertical outlet openings) leads to an inexpedient decrease in the rate of liquid metal at the outlet of the vertical outlet openings, to a decrease in the heat transfer of the metal in the mold and its mixing efficiency.

Увеличение соотношения

приводит к уменьшению расхода металла в кристаллизатор через вертикальные выходные отверстия по сравнению с заданным расходом металла по причине уменьшения площадей проходных сечений вертикальных выходных отверстий.Ratio increase

leads to a decrease in the flow of metal into the mold through the vertical outlet openings compared to a predetermined flow rate of the metal due to the reduction of the area of the passage sections of the vertical outlet holes.

Выполнение в торцах узких граней по всей высоте кристаллизатора углублений необходимо для улучшения качества плоских стальных слитков.The execution of narrow faces at the ends along the entire height of the mold cavity is necessary to improve the quality of flat steel ingots.

Уменьшение соотношения r/с<0,2 (где r - радиус углубления; с - ширина узкой грани кристаллизатора) не обеспечивает заданной равномерности скорости потоков жидкого металла относительно узкой грани по причине натекания и торможения потоков металла на узкой грани. В результате наблюдается неравномерное поле температур в корочке заготовки, формируемой вдоль узкой грани, приводящее к растрескиванию металла.A decrease in the ratio r / s <0.2 (where r is the radius of the recess; c is the width of the narrow face of the mold) does not provide the specified uniformity of the velocity of the flows of liquid metal relative to the narrow face due to the leakage and braking of the flows of metal on the narrow face. As a result, an uneven temperature field is observed in the workpiece crust formed along a narrow face, leading to cracking of the metal.

Увеличение соотношения г/с>0,35 приводит к нерациональному уменьшению площади поперечного сечения кристаллизатора и производительности разливки, а также увеличивает затраты времени на изготовление и ремонт рабочей поверхности узких граней.An increase in the ratio g / s> 0.35 leads to an irrational decrease in the cross-sectional area of the mold and casting productivity, and also increases the time spent on the manufacture and repair of the working surface of narrow faces.

Выполнение в верхней расширенной части разливочного стакана симметрично по периметру попарно центрирующих углублений, соответствующих углу установки вертикальных выходных отверстий стакана с широкими гранями α=2-10°, обеспечивает подачу в кристаллизатор настильных струй под заданным углом α=2-10° в сторону широких граней и получение качественных плоских стальных слитков.The execution in the upper expanded part of the casting nozzle symmetrically around the perimeter of the pairwise centering recesses corresponding to the installation angle of the vertical outlet openings of the nozzle with wide faces α = 2-10 ° ensures that the floor jets are fed into the mold at a given angle α = 2-10 ° towards the wide faces and obtaining high-quality flat steel ingots.

На фиг.1 приведен внешний вид заявляемого устройства, на фиг.2 - сечение А-А фиг.1; на фиг.3 - внешний вид глуходонного цилиндрического погруженного разливочного стакана с эксцентрично расположенными вертикальными выходными отверстиями; на фиг.4 - сечение Б-Б фиг.3; на фиг.5 - вид сверху разливочного стакана.Figure 1 shows the appearance of the inventive device, figure 2 is a section aa of figure 1; figure 3 is an external view of a deep-sea cylindrical submerged pouring nozzle with eccentrically arranged vertical outlet openings; figure 4 is a section bB of figure 3; figure 5 is a top view of the pouring glass.

Устройство состоит из промежуточного ковша 1 с глуходонным цилиндрическим разливочным стаканом 2 с эксцентрично расположенными вертикальными выходными отверстиями 3 со вставками 4, камерой перемешивания 5, верхней расширенной части 6 с парами центрирующих углублений 7, кристаллизатора 8 с широкими 9 и узкими гранями 10 с углублениями 11.The device consists of an intermediate ladle 1 with a deep-sea cylindrical pouring cup 2 with eccentrically arranged vertical outlet openings 3 with inserts 4, a mixing chamber 5, an upper expanded part 6 with pairs of centering recesses 7, a mold 8 with wide 9 and narrow faces 10 with recesses 11.

Предварительно к промежуточному ковшу 1 присоединяется глуходонный разливочный стакан 2 верхней расширенной частью 6 с парой центрирующих углублений 7, который заводится в кристаллизатор 8.Previously, to the intermediate ladle 1 is attached a deep-sea casting cup 2 with the upper expanded part 6 with a pair of centering recesses 7, which is inserted into the mold 8.

Устройств работает следующим образом. Жидкий металл из промежуточного ковша 1 через напорный глуходонный разливочный стакан 2 с камерой перемешивания 5 через эксцентрично расположенные вертикальные выходные отверстия 3 со вставками 4 поступает в кристаллизатор 8 в виде настильных по определенной траектории струй и направленных под углом «α» в сторону широких граней 9 с их омыванием и дополнительным перемешиванием металла относительно узких граней 10 с углублениями 11. Получаемый в процессе непрерывной разливки металла с его перемешиванием в кристаллизаторе 8 плоский слиток непрерывно вытягивается из кристаллизатора.The device works as follows. The liquid metal from the intermediate ladle 1 through a deep-pressure discharge nozzle 2 with a mixing chamber 5 through eccentrically arranged vertical outlet openings 3 with inserts 4 enters the mold 8 in the form of jets that are layered along a certain path and directed at an angle “α” towards wide faces 9 s washing them and additionally mixing the metal with respect to narrow faces 10 with recesses 11. The flat ingot obtained during continuous casting of the metal with its mixing in the crystallizer 8 does not continuously pulled out of the mold.

Claims

Устройство для непрерывной разливки плоских стальных слитков, содержащее промежуточный ковш, кристаллизатор с широкими и узкими гранями, глуходонный цилиндрический погружной разливочный стакан с эксцентрично расположенными вертикальными выходными отверстиями, направленными под углом α=2-10° к широким граням, отличающееся тем, что в эксцентрично расположенных вертикальных выходных отверстиях разливочного стакана установлены вставки из стойкого к размыванию жидким металлом алюмоуглеродистого материала, в верхней расширенной части разливочного стакана симметрично по периметру выполнены попарно расположенные центрирующие углубления, определяющие угол α расположения вертикальных выходных отверстий разливочного стакана, в разливочном стакане выполнена камера перемешивания, при этом внутренний «d₁» и наружный «d₂» диаметры разливочного стакана, диаметр «d₃» камеры перемешивания, высота «h₀» и ширина «b» выходных отверстий разливочного стакана связаны соотношениями d₃/d₁=1,15-1,25; d₂/d₃=1,6-1,9;

а на торцах узких граней кристаллизатора по всей его высоте выполнены углубления радиусом «r», связанные с шириной узкой грани «с» соотношением r/с=0,2-0,35. A device for the continuous casting of flat steel ingots, containing an intermediate ladle, a mold with wide and narrow faces, a deep-sea cylindrical submersible casting glass with eccentrically arranged vertical outlet openings directed at an angle α = 2-10 ° to the wide faces, characterized in that it is eccentric the vertical outlet openings of the pouring nozzle are fitted with inserts of aluminum-carbon material resistant to erosion by liquid metal in the upper expanded part p zlivochnogo cup symmetrically around the perimeter formed in pairs disposed centering recesses defining the angle α vertically disposed outlet openings of the nozzle, a discharge nozzle formed mixing chamber, wherein the inner «d _1" and outer «d _2" diameter of the nozzle, the diameter «d ₃ ' mixing chambers, the height "h ₀ " and the width "b" of the outlet holes of the nozzle are connected by the ratios d ₃ / d ₁ = 1.15-1.25; d ₂ / d ₃ = 1.6-1.9;

and at the ends of the narrow faces of the mold along its entire height, recesses of radius “r” are made, associated with the width of the narrow face “c” with the ratio r / s = 0.2-0.35.