RU2250809C2 - Method for casting metal and apparatus for performing the same - Google Patents

Method for casting metal and apparatus for performing the same Download PDF

Info

Publication number
RU2250809C2
RU2250809C2 RU2002108500/02A RU2002108500A RU2250809C2 RU 2250809 C2 RU2250809 C2 RU 2250809C2 RU 2002108500/02 A RU2002108500/02 A RU 2002108500/02A RU 2002108500 A RU2002108500 A RU 2002108500A RU 2250809 C2 RU2250809 C2 RU 2250809C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
refractory
casting
metal
stopper
slag
Prior art date
Application number
RU2002108500/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002108500A (en
Inventor
Эвальд А. ШУМАХЕР (DE)
Эвальд А. Шумахер
И.В. Зинковский (RU)
И.В. Зинковский
В.Н. Хлопонин (RU)
В.Н. Хлопонин
Эдгар Э. ШУМАХЕР (DE)
Эдгар Э. ШУМАХЕР
Original Assignee
Техком Импорт Экспорт Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Техком Импорт Экспорт Гмбх filed Critical Техком Импорт Экспорт Гмбх
Priority to RU2002108500/02A priority Critical patent/RU2250809C2/en
Publication of RU2002108500A publication Critical patent/RU2002108500A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2250809C2 publication Critical patent/RU2250809C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: method comprises steps of filling vessel with metal together with slag; immersing refractory member into melt metal; emptying vessel through casting opening. Refractory member embraces body of stopper and it has specific dimensions in plan view. Refractory member is arranged with possibility of free vertical motion relative to stopper. At process of emptying vessel, refractory member vertically moves over casting opening. When casting process is terminated, refractory member self-descends until contact with bottom of vessel. Stopper is descended until contact with casting opening. Size of refractory member exceeds by several times diameter of casting opening.
EFFECT: prevention of funnel formation at end of casting and elimination of slag immersion in metal.
9 cl, 24 dwg

Description

Изобретение относится к разливке жидкого металла в металлургии, в частности к непрерывной разливке стали из ковша, в том числе промежуточного, в черной металлургии.The invention relates to the casting of liquid metal in metallurgy, in particular to the continuous casting of steel from a ladle, including intermediate, in ferrous metallurgy.

В процессе, например, непрерывной разливки стали используют сталеразливочный ковш, из которого жидкий металл подают в промежуточный ковш, из которого в свою очередь сталь поступает в кристаллизатор и кристаллизуется в заготовку (непрерывнолитой сляб, блюм, круглую заготовку). Разливку стали из ковша обычно осуществляют через разливочное отверстие (в ковше их может быть несколько), расположенное в дне ковша.In the process of, for example, continuous casting of steel, a steel pouring ladle is used, from which liquid metal is fed into the intermediate ladle, from which steel in turn enters the mold and crystallizes into the billet (continuously cast slab, bloom, round billet). Casting of steel from the ladle is usually carried out through a casting hole (there may be several in the ladle) located at the bottom of the ladle.

Для предотвращения окисления и замедления охлаждения стали в указанных ковшах формируют шлак, который по плотности значительно меньше плотности жидкой стали, поэтому находится сверху жидкого металла. Таким образом, наличие шлака является необходимым условием разливки стали.To prevent oxidation and to slow down the cooling of steel, slag is formed in these ladles, which is significantly lower in density than the density of liquid steel, and therefore is on top of the liquid metal. Thus, the presence of slag is a prerequisite for casting steel.

В процессе разливки стали весьма желательно исключить попадание шлака из разливочного ковша в промежуточный ковш и из последнего в кристаллизатор, так как в этих случаях возрастает вероятность попадания шлака в готовую заготовку, что приводит к ее отбраковке.During the casting process, it is highly desirable to exclude the ingress of slag from the casting ladle into the intermediate ladle and from the latter into the mold, since in these cases the likelihood of slag entering the finished workpiece increases, which leads to its rejection.

Неизбежность массового попадания шлака из разливочного ковша в промежуточный ковш и из него в заготовку многократно возрастает в конце разливки жидкого металла из соответствующего ковша и обусловлена она явлением воронкообразования (vortex), приводящим к резкому возрастанию затягивания шлака в воронку. Так как vortex относится к нестабильным явлениям природы, не представляется возможным гарантированно прогнозировать момент и условия его появления и, следовательно, гарантированно отсекать шлак от металла в ковше в конце его разливки. Последнее заставляет оставлять значительную часть металла в ковше и тем самым увеличивать расходный коэффициент при производстве непрерывнолитых заготовок, ухудшать технико-экономические показатели производства.The inevitability of mass ingress of slag from the casting ladle into the intermediate ladle and from it into the workpiece increases many times at the end of the pouring of molten metal from the corresponding ladle and is due to the phenomenon of funnel formation (vortex), which leads to a sharp increase in the slag pulling into the funnel. Since vortex belongs to unstable natural phenomena, it is not possible to predict the moment and conditions of its occurrence and, therefore, to cut off slag from the metal in the ladle at the end of its casting. The latter makes it necessary to leave a significant part of the metal in the ladle and thereby increase the expenditure coefficient in the production of continuously cast billets, and worsen the technical and economic indicators of production.

Описанные явления в полной мере присущи также разливке стали из ковша в изложницы, однако этот способ разливки стали здесь подробно не анализируется из-за сокращающегося его применения в металлургии, хотя рассматриваемое ниже техническое предложение в полной мере применимо к этому методу разливки металла.The described phenomena are also fully inherent in casting steel from a ladle into molds, however, this method of casting steel is not analyzed in detail here because of its decreasing use in metallurgy, although the technical proposal considered below is fully applicable to this method of casting metal.

Эти явления имеют место также при производстве фасонных отливок из стали и чугуна путем разливки жидкого металла из стальковша через выпускное отверстие в его дне и обычно приводят к браку 1-2 готовых отливок, получаемых последними.These phenomena also occur in the manufacture of shaped castings made of steel and cast iron by pouring molten metal from a steel ladle through an outlet in its bottom and usually result in rejects of 1-2 finished castings obtained by the latter.

Таким образом, решение технической задачи отсечения шлака от металла в конце разливки металла из ковша весьма актуально в процессах разливки стали в изложницы, непрерывной разливки стали на МНЛЗ и в литейном производстве, так как позволяет существенно снизить потери стали в процессе ее последующей кристаллизации.Thus, the solution of the technical problem of cutting off slag from metal at the end of casting metal from the ladle is very relevant in the processes of casting steel into molds, continuous casting of steel at the continuous casting machine and in foundry, as it can significantly reduce the loss of steel during its subsequent crystallization.

Известен способ разливки стали, включающий отсечку шлака в ковше при разливке металла (см. патент США №4936553 от 26.06.90). Способ предусматривает снижение количества шлака, выходящего с металлом через разливочное отверстие в дне ковша, снабженного шиберным затвором.A known method of casting steel, including the cut-off of slag in the ladle during casting of metal (see US patent No. 4936553 from 06.26.90). The method involves reducing the amount of slag leaving the metal through a pouring hole in the bottom of the bucket equipped with a slide gate.

Способ включает введение в ковш с жидким металлом нескольких кусков огнеупоров неправильной формы. Плотность этих кусков огнеупора больше плотности шлака и меньше плотности жидкого металла. Таким образом, указанные куски огнеупорного материала располагаются на границе раздела шлак - металл, а в конце разливки, благодаря vortex устремляются к разливочному отверстию и частично перекрывают его. Дальнейшее попадание шлака в металл окончательно пресекают шиберным затвором.The method includes introducing into the liquid metal bucket several pieces of irregularly shaped refractories. The density of these pieces of refractory material is greater than the density of the slag and less than the density of the liquid metal. Thus, these pieces of refractory material are located at the slag-metal interface, and at the end of the casting, thanks to the vortex, they rush to the casting hole and partially overlap it. Further ingress of slag into the metal is finally suppressed with a slide gate.

К недостаткам известного способа следует отнести, во-первых, только частичное перекрытие попадания шлака в металл; во-вторых, невозможность реализации способа при наличии нескольких разливочных отверстий в дне, например, разливочного или промежуточного ковша; в-третьих, по существу неуправляемость процесса попадания шлака в металл на стадии появления vortex.The disadvantages of this method include, firstly, only a partial overlap of the ingress of slag into the metal; secondly, the inability to implement the method in the presence of several casting holes in the bottom, for example, a casting or tundish; thirdly, essentially uncontrollability of the process of getting slag into the metal at the stage of vortex appearance.

Известен способ разливки стали, включающий отсечку шлака от металла в ковшах со стопором путем закрытия стопором разливочного отверстия (см., например, В.И. Явойский и др. "Металлургия стали". М.: Металлургия, 1983 г., с.341-342).A known method of casting steel, which includes cutting off slag from metal in ladles with a stopper by closing the stopper with a stopper (see, for example, V.I. Yavoysky et al. "Metallurgy of steel". M .: Metallurgy, 1983, p.341 -342).

К недостаткам известного способа следует отнести, во-первых, невозможность гарантированно определить объем металла и шлака в ковше и, соответственно, отделить шлак от металла; во-вторых, применение способа не препятствует появлению vortex, а он появляется, когда еще значительная часть металла находится в ковше.The disadvantages of this method include, firstly, the inability to determine the volume of metal and slag in the bucket and, accordingly, to separate the slag from the metal; secondly, the application of the method does not prevent the appearance of vortex, but it appears when a significant portion of the metal is still in the bucket.

Известен способ разливки стали, основу которого составляет использование системы, которая автоматически показывает степень освобождения промежуточного ковша от стали и предотвращает попадание шлака вместе с металлом в кристаллизатор МНЛЗ (см., например, “Черные металлы”, ноябрь - декабрь 1998 г., с.41-45). В свою очередь основу указанной системы составляет использование детектора остатка стали. К недостаткам способа следует отнести отсутствие в его основе мероприятия по предотвращению появления vortex. Последнее заставляет оставлять в ковше значительное количество стали: до 150 мм по высоте ковша (вместо 450 мм без детектора), что при массовом производстве достаточно существенно.There is a known method of casting steel, the basis of which is the use of a system that automatically shows the degree of release of the intermediate ladle from steel and prevents the ingress of slag together with metal into the continuous casting machine (see, for example, “Ferrous metals”, November – December 1998, p. 41-45). In turn, the basis of this system is the use of a residual steel detector. The disadvantages of the method include the lack of its basis of measures to prevent the appearance of vortex. The latter makes it necessary to leave a significant amount of steel in the bucket: up to 150 mm in height of the bucket (instead of 450 mm without a detector), which is quite significant in mass production.

Известен способ разливки стали, включающий наполнение металлом емкости, оборудованной по меньшей мере одним управляемым стопором, размещение с заглублением в металл огнеупора, подачу металла из этой емкости через предусмотренное в ее дне по меньшей мере одно разливочное отверстие. В конце разливки металла поверхность огнеупора, как указано в известном способе, достигает поверхности разливочного отверстия, перекрывает его и истечение металла и шлака из емкости автоматически прекращается. Затем огнеупор дополнительно прижимают стопором и емкость (ковш) готовится к следующей плавке [см., например, патент РФ №2115510, В 22 D 41/08 от 10.05.94]. При этом используют огнеупор правильной формы с плоской рабочей поверхностью. Кроме того, огнеупор выполнен из материала, имеющего плотность выше плотности шлака и ниже плотности жидкого металла.A known method of casting steel, comprising filling metal with a container equipped with at least one controlled stopper, placing with deepening in the metal of the refractory, supplying metal from this container through at least one casting hole provided in its bottom. At the end of the casting of the metal, the surface of the refractory, as indicated in the known method, reaches the surface of the casting hole, closes it and the flow of metal and slag from the tank automatically stops. Then the refractory is additionally pressed by the stopper and the container (ladle) is prepared for the next heat [see, for example, RF patent No. 21115510, B 22 D 41/08 of 05/10/94]. In this case, a refractory of the correct form with a flat working surface is used. In addition, the refractory is made of a material having a density higher than the density of the slag and lower than the density of the liquid metal.

Ближайшим аналогом способа разливки металла является способ разливки, включающий наполнение металлом емкости, имеющей стопор, которым прекращают разливку металла, размещение с заглублением в металл огнеупора, опорожнение емкости через предусмотренное в дне емкости разливочное отверстие, самоперемещение огнеупора в процессе разливки по вертикали над разливочным отверстием (US 4968007, С 21 В 7/24, 06.11.1990).The closest analogue to the metal casting method is a casting method, which includes filling a container with a stopper with metal, which stops casting the metal, placing a refractory into the metal, emptying the container through the casting hole provided in the bottom of the container, and self-moving the refractory vertically above the casting hole during casting ( US 4968007, C 21 V 7/24, 11/06/1990).

Известному способу присущи следующие недостатки:The known method has the following disadvantages:

1. В способе не предусмотрено исключение появления vortex, а следовательно, не предупреждается затягивание шлака в металле на стадии перед началом конца разливки металла.1. The method does not provide for the exclusion of the appearance of vortex, and therefore, is not prevented from slag drawing in the metal at the stage before the end of the casting of the metal.

2. В ковше с несколькими разливочными отверстиями (например, в ряде случаев разливки из сталеразливочного и из промежуточного ковша) не представляется возможным гарантировать реализацию способа из-за непредсказуемого поведения в этом случае нескольких плавающих в металле огнеупоров.2. In a ladle with several casting holes (for example, in some cases, casting from a steel casting and from an intermediate ladle), it is not possible to guarantee the implementation of the method due to the unpredictable behavior in this case of several refractories floating in the metal.

3. В конце разливки, когда происходит перекрытие разливочного отверстия огнеупором, в ковше остается значительная часть металла, так как из-за vortex и появления затягивающей силы, заметно превышающей выталкивающую силу, толщина остающегося в ковше металла может примерно в 1,5...2 раза превышать высоту огнеупора.3. At the end of the casting, when the casting hole is blocked by refractory material, a significant part of the metal remains in the ladle, because due to vortex and the appearance of a pulling force noticeably exceeding the buoyancy force, the thickness of the metal remaining in the ladle can be about 1.5 ... 2 times the height of the refractory.

Предлагаемый способ разливки металла свободен от указанных недостатков. В нем, прежде всего, предотвращается само появление vortex, тем самым исключается затягивание шлака в металл до начала конца разливки металла. Кроме того, к минимуму сводится количество металла, остающегося в ковше по окончании разливки металла, тем самым улучшаются технико-экономические показатели процесса разливки металла. Применение способа возможно также в ковше с несколькими разливочными отверстиями.The proposed method of casting metal is free from these disadvantages. In it, first of all, the appearance of vortex is prevented, thereby eliminating the drawdown of slag into the metal before the end of the casting of the metal. In addition, the amount of metal remaining in the ladle at the end of the metal casting is minimized, thereby improving the technical and economic performance of the metal casting process. The application of the method is also possible in a bucket with several casting holes.

Перечисленные технические результаты достигаются за счет того, что в способе разливки металла, включающем наполнение емкости металлом со шлаком, имеющей стопор, которым прекращают разливку металла, размещение с погружением в металл огнеупора, охватывающего стопор, опорожнение емкости через предусмотренное в дне емкости разливочное отверстие, самоперемещение огнеупора в процессе разливки по вертикали над разливочным отверстием, самоперемещение огнеупора осуществляют независимо от перемещения стопора, при этом на всех стадиях перемещения огнеупора верхняя его поверхность выступает над поверхностью шлака.These technical results are achieved due to the fact that in the method of casting metal, which includes filling the tank with metal with slag having a stopper, which stops casting the metal, immersion in the metal of the refractory covering the stopper, emptying the tank through the filling hole provided in the bottom of the tank, self-movement refractory during casting vertically above the pouring hole, self-movement of the refractory is carried out regardless of the movement of the stopper, while at all stages eniya refractory its upper surface projects above the slag surface.

Кроме того, к концу разливки после самоопускания огнеупора до контакта с поверхностью дна емкости стопор опускают до контакта с разливочным отверстием, при этом поверхность дна емкости, контактирующую с огнеупором, выполняют с выступом по периметру разливочного отверстия.In addition, at the end of the casting, after the refractory is self-lowering until it contacts the surface of the bottom of the container, the stopper is lowered to contact the casting hole, and the surface of the bottom of the container in contact with the refractory is protruded along the perimeter of the filling hole.

Известно устройство для разливки металла, содержащее емкость, оппозитно расположенный к отверстию стопор с возможностью принудительного вертикального перемещения [см., например, Струговщиков Д.П. Разливка стали. М.: Металлургиздат, 1961, с.29-31, рис. 12].A device for casting a metal is known, containing a container, a stopper located opposite to the hole with the possibility of forced vertical movement [see, for example, Strugovshchikov D.P. Steel casting. M .: Metallurgizdat, 1961, p.29-31, fig. 12].

Ближайшим аналогом заявленного устройства является устройство для разливки металла, содержащее емкость, имеющую в дне разливочное отверстие, оппозитно расположенный к этому отверстию стопор с механизмом вертикального перемещения, огнеупор, охватывающий тело стопора и имеющий в плане характерные размеры, превышающие диаметр разливочного отверстия (US 4968007, С 21 В 7/24, 06.11.1990).The closest analogue of the claimed device is a metal casting device containing a container having a pouring hole in the bottom, a stopper with a vertical movement opposing to this hole, a refractory covering the stopper body and having in plan characteristic dimensions exceeding the diameter of the casting hole (US 4968007, C 21 V 7/24, November 6, 1990).

Существенным недостатком известного устройства является невозможность пресечь появление vortex и тем самым исключить попадание шлака в металл в начальных стадиях конца разливки. Таким образом, применение известного устройства не позволяет полностью отсечь шлак от металла в конце разливки металла, что приводит к повышенным потерям металла в брак, к увеличению расходного коэффициента.A significant disadvantage of the known device is the inability to suppress the appearance of vortex and thereby eliminate the ingress of slag into the metal in the initial stages of the end of the casting. Thus, the use of the known device does not allow to completely cut off the slag from the metal at the end of the casting of the metal, which leads to increased losses of metal in the marriage, to increase the expenditure coefficient.

Предлагаемое устройство для разливки металла свободно от указанных недостатков. Применение его конструкции позволяет предотвратить появление vortex, к тому же до минимума свести остаток металла в емкости (ковше) в момент окончания разливки и отсечение шлака от металла. В совокупности отмеченное позволяет в целом уменьшить потери металла при его переводе из жидкого состояния в готовые заготовки.The proposed device for casting metal is free from these disadvantages. The use of its design allows to prevent the appearance of vortex, in addition to minimize the remaining metal in the tank (ladle) at the time of casting and the slag is cut off from the metal. Together, the above allows us to generally reduce the loss of metal when it is transferred from a liquid state to finished billets.

Перечисленные технические результаты достигаются за счет того, что в устройстве для реализации способа разливки металла, содержащем емкость, имеющую в дне, по меньшей мере, одно разливочное отверстие, оппозитно расположенный к этому отверстию стопор с механизмом вертикального перемещения, огнеупор, охватывающий тело стопора и имеющий в плане характерные линейные размеры, в несколько раз превышающие диаметр разливочного отверстия, согласно предложению, огнеупор установлен с возможностью свободного вертикального перемещения относительно стопора.These technical results are achieved due to the fact that in the device for implementing the method of casting metal, containing a container having at least one casting hole in the bottom, an opposing stopper with a vertical movement mechanism, a refractory covering the stopper body and having in terms of characteristic linear dimensions several times the diameter of the pouring hole, according to the proposal, the refractory is installed with the possibility of free vertical movement of the relative but a stopper.

Кроме того, устройство снабжено втулкой из графита, размещенной на внутренней поверхности огнеупора.In addition, the device is equipped with a sleeve of graphite placed on the inner surface of the refractory.

Способ разливки металла и устройство для его осуществления позволяют предотвратить само появление vortex по мере снижения уровня металла в емкости (ковше) и, таким образом, исключить затягивание шлака в металл на ранней и конечной стадиях окончания его разливки. Кроме того, обеспечивается минимальное оставление металла в ковше в момент окончания его разливки. При этом одновременно решаются задачи наполнения емкости металлом, начала разливки и ее осуществления в установленном режиме. В конечном итоге в целом снижаются потери металла при производстве заготовок, тем самым улучшаются технико-экономические показатели процесса разливки.The metal casting method and the device for its implementation can prevent the appearance of vortex itself as the metal level in the tank (ladle) decreases and, thus, eliminate the slag being drawn into the metal at the early and final stages of the end of its casting. In addition, there is minimal metal left in the ladle at the time of casting. At the same time, the tasks of filling the tank with metal, the beginning of casting and its implementation in the established mode are simultaneously solved. Ultimately, metal losses in the production of billets are generally reduced, thereby improving the technical and economic performance of the casting process.

Способ разливки металла и устройство для его осуществления поясняются схематическими чертежами на примере разливки стали из промежуточного ковша МНЛЗ. Однако существенные признаки способа и устройства для его осуществления в полной мере относятся к разливке стали из разливочного ковша. Они также относятся к разливке стали из ковша в изложницы, а также к разливке фасонных отливок из стали и чугуна.The metal casting method and the device for its implementation are illustrated by schematic drawings on the example of casting steel from the CCM ladle. However, the essential features of the method and device for its implementation fully relate to the casting of steel from the casting ladle. They also apply to casting steel from a ladle into molds, as well as to casting shaped castings from steel and cast iron.

На чертежах представлены несколько вариантов используемых в предложении приемов и их техническое воплощение. На фиг.1-4 показана последовательность реализации способа разливки, когда огнеупор самоперемещается по вертикали независимо от перемещения стопора. Показан ковш, в дне которого выполнено углубление в районе расположения разливочного отверстия. Наличие этого углубления усиливает, как будет показано ниже, эффект снижения потерь металла, но на осуществление основных операций способа не оказывает существенного влияния. Поэтому на последующих фигурах отсутствие показа углубления в дне ковша свидетельствует, что его либо нет, либо для объяснения способа это не имеет значения. На фиг.5 и 6 укрупненно показаны положения металла, шлака, стопора и огнеупора, приведенные на фиг.3 (соответственно фиг.5) и на фиг.6 (соответственно фиг.4).The drawings show several options used in the proposal of techniques and their technical implementation. Figure 1-4 shows the sequence of implementation of the casting method, when the refractory self-moves vertically regardless of the movement of the stopper. The bucket is shown, in the bottom of which a recess is made in the area of the location of the casting hole. The presence of this deepening enhances, as will be shown below, the effect of reducing metal losses, but does not significantly affect the implementation of the main operations of the method. Therefore, in the following figures, the absence of a depression in the bottom of the bucket indicates that it either does not exist, or it does not matter for explaining the method. Figure 5 and 6 enlarged shows the position of the metal, slag, stopper and refractory, shown in figure 3 (respectively figure 5) and figure 6 (respectively figure 4).

На фиг.7 приведена реализация способа разливки на примере использования промежуточного ковша с несколькими углублениями в дне ковша и с несколькими разливочными отверстиями (на фиг.7 приведено два углубления в дне ковша и два разливочных отверстия), на фиг.8 - разрез В-В на фиг.7 и на фиг.9 - разрез А-А на фиг.7.In Fig.7 shows the implementation of the casting method for the example of using an intermediate ladle with several recesses in the bottom of the bucket and with several casting holes (Fig.7 shows two recesses in the bottom of the bucket and two casting holes), Fig.8 is a section BB Fig.7 and Fig.9 is a section aa in Fig.7.

На фиг.10-13 показаны варианты исполнения огнеупора в плане в виде круга: цилиндра (фиг.10); усеченного конуса (фиг.11); шарового слоя (фиг.12) и бочки (фиг.13). На фиг.14 - 23 показаны варианты исполнения огнеупора в виде многогранника: прямой призмы (шестигранника на фиг.14 и в плане на фиг.15); усеченной пирамиды (фиг.16 и в плане фиг.17); усеченного тетраэдра (фиг.18 и в плане фиг.19); обелиска (фиг.20 и в плане фиг.21), прямоугольного параллелепипеда (фиг.22 и в плане фиг.23). Приведенные на фиг.10-23 варианты исполнения огнеупора свидетельствуют, что исполнение огнеупора в плане может иметь произвольную фигуру, определяемую условиями изготовления и применения.Figure 10-13 shows embodiments of the refractory in plan in the form of a circle: cylinder (figure 10); truncated cone (11); spherical layer (Fig.12) and barrels (Fig.13). On Fig-23 shows embodiments of the refractory in the form of a polyhedron: a direct prism (hexagon in Fig.14 and in plan in Fig.15); truncated pyramid (Fig. 16 and in plan of Fig. 17); truncated tetrahedron (Fig. 18 and in the plan of Fig. 19); the obelisk (Fig. 20 and in the plan of Fig. 21), a rectangular parallelepiped (Fig. 22 and in the plan of Fig. 23). The embodiments of the refractory shown in FIGS. 10-23 indicate that the execution of the refractory in plan can have an arbitrary shape determined by the conditions of manufacture and use.

На фиг.24 приведены кривые, отражающие влияние щели (площадь Fщ) между огнеупором и дном ковша на продолжительность истечения металла (кривая 1) и влияние характерного линейного размера огнеупора в плане dc на этот же параметр разливки металла (кривая 2) F0, τ0 и d0 - для случая свободного истечения металла.24 are curves showing the influence of the gap (area F Щ ) between the refractory and the bottom of the bucket on the duration of metal outflow (curve 1) and the influence of the characteristic linear size of the refractory in terms of d c on the same metal casting parameter (curve 2) F 0 , τ 0 and d 0 - for the case of free outflow of metal.

Ковш (например, промежуточный) 1 снабжен стопором 2 (фиг.1-16). Стопор 2 может охватываться огнеупором 3, который снабжен возможностью свободно перемещаться относительно стопора. Стопор 2 снабжен механизмом управляемого вертикального перемещения 4, составной частью которого является механизм 5 уравновешивания стопора 2 и огнеупора 3, выполненный, например, в виде контргруза, соединенного через систему блоков со стопором 2. Огнеупор 3 в основном выполнен из огнеупорного материала, имеющего плотность 3,1...4 г/см3 при плотности жидкой стали 6,9...7,0 г/см3 и плотности шлака 2,6...3,0 г/см3. В случае разливки металла другой плотности и формирования шлаков другой плотности огнеупорный материал выбирают с плотностью, лежащей между плотностями жидкого металла и шлака. Корпус 6 ковша 1 внутри выложен огнеупорным кирпичом 7. Дно ковша может быть практически плоским, без углублений. Но предпочтительно в дне ковша 1 выполняют углубление 8, в котором расположено разливочное отверстие 9 с внутренним диаметром d0 (число разливочных отверстий и число углублений в ковше одинаково и может колебаться от 1 до 6...8 и более). Размеры углубления 8 в дне ковша и размеры огнеупора 3 взаимосвязаны. Также взаимосвязаны размеры огнеупора 3 и диаметра d0 разливочного отверстия 9. Жидкий металл в ковше 1 обозначен 10, шлак 11. Дно ковша на всех фигурах обозначено позицией 12.The bucket (for example, intermediate) 1 is equipped with a stopper 2 (Fig.1-16). The stopper 2 can be covered by a refractory 3, which is equipped with the ability to move freely relative to the stopper. The stopper 2 is equipped with a controlled vertical movement mechanism 4, an integral part of which is the balancing mechanism 5 of the stopper 2 and refractory 3, made, for example, in the form of a counterweight connected through a block system to the stopper 2. Refractory 3 is mainly made of refractory material having a density of 3 , 1 ... 4 g / cm 3 at a liquid steel density of 6.9 ... 7.0 g / cm 3 and a slag density of 2.6 ... 3.0 g / cm 3 . In the case of casting a metal of a different density and the formation of slags of a different density, the refractory material is selected with a density lying between the densities of the liquid metal and slag. The housing 6 of the bucket 1 inside is lined with refractory brick 7. The bottom of the bucket can be almost flat, without recesses. But preferably, a recess 8 is made in the bottom of the bucket 1, in which a casting hole 9 with an inner diameter d 0 is located (the number of casting holes and the number of recesses in the bucket are the same and can range from 1 to 6 ... 8 or more). The dimensions of the recess 8 in the bottom of the bucket and the dimensions of the refractory 3 are interconnected. The dimensions of the refractory 3 and the diameter d 0 of the pouring hole 9 are also interconnected. The liquid metal in the ladle 1 is designated 10, slag 11. The bottom of the bucket in all figures is indicated by 12.

Огнеупор 3, как уже отмечалось, может в плане иметь произвольную фигуру, но предпочтение отдают правильной его форме, более того в виде круглого тела. Огнеупор 3 может применяться также в виде многогранника. Огнеупор в виде цилиндра имеет толщину hc и характерный линейный размер (в плане) - диаметр dc. Огнеупор в виде круглого прямого усеченного конуса имеет толщину hc и характерный линейный размер (в плане) - диаметр dc основания конуса. Огнеупор в виде шарового слоя (фиг.19) имеет толщину hc и характерный линейный размер (в плане) - диаметр dc, больший из двух диаметров, характеризующих это тело. Огнеупор в виде бочки характеризует толщина hc и наибольший диаметр dc. Огнеупор в виде многогранника - прямой призмы имеет толщину hc и характерные линейные размеры в плане ас, вс и dc. Огнеупор в виде усеченной пирамиды имеет толщину hc и характерные большие линейные размеры в плане ac, вс и dc. Огнеупор в виде усеченного тетраэдра имеет толщину hc и характерные линейные размеры в плане ас и dc. Огнеупор в виде обелиска имеет толщину hc и характерные линейные размеры в плане dc, вс и dc. Огнеупор в виде прямоугольного параллелепипеда имеет толщину hc и характерные линейные размеры в плане ас, вс и dc. Принятие за основу огнеупоров правильной формы облегчает их изготовление. Фигура очертания огнеупора в плане определена, во-первых, его изготовлением, во-вторых, решаемой в процессе реализации способа технической задачей: предотвращение появления vortex и исключение попадания шлака в металл в момент окончания процесса опорожнения ковша. Например, формы огнеупора на фиг.20 и 22 предпочтительны при прямоугольной форме ковша, на фиг.10-18 - при практически кубической или цилиндрической форме ковша (естественно, с соответствующим уклоном боковых стен).Refractory 3, as already noted, may have an arbitrary shape in plan, but preference is given to its regular shape, moreover, in the form of a round body. Refractory 3 can also be used as a polyhedron. A cylinder-shaped refractory has a thickness h c and a characteristic linear dimension (in plan) is a diameter d c . The refractory in the form of a round straight truncated cone has a thickness h c and a characteristic linear dimension (in plan) is the diameter d c of the base of the cone. The refractory in the form of a spherical layer (Fig. 19) has a thickness h c and a characteristic linear dimension (in plan) is the diameter d c , the larger of the two diameters characterizing this body. A barrel-shaped refractory characterizes the thickness h c and the largest diameter d c . A product in the form of a polyhedron - a right prism has a thickness h c and the characteristic linear dimension in a plane with, in c and d c. A product in the form of a truncated pyramid has a thickness h c and the characteristic large linear dimensions in terms of a c, a c and d c. The refractory in the form of a truncated tetrahedron has a thickness h c and characteristic linear dimensions in terms of a c and d c . The obelisk-shaped refractory has a thickness h c and characteristic linear dimensions in terms of d c , in c and d c . A product in the form of a rectangular parallelepiped has a thickness h c and the characteristic linear dimension in a plane with, in c and d c. Taking refractories of the correct form as a basis facilitates their manufacture. The shape of the refractory in the plan is determined, firstly, by its manufacture, and secondly, solved by the technical task during the implementation of the method: preventing the appearance of vortex and eliminating the ingress of slag into the metal when the ladle is empty. For example, the shapes of the refractory in FIGS. 20 and 22 are preferable for the rectangular shape of the bucket, and for FIGS. 10-18 for the practically cubic or cylindrical shape of the bucket (naturally, with a corresponding slope of the side walls).

При реализации способа используют также огнеупор с произвольной фигурой в плане (на фиг. не показано, т.к. форма фигуры в плане может быть различной). Применению огнеупора с произвольной фигурой в плане отдают предпочтение, когда наряду с отмеченными техническими задачами решают дополнительные. Например, для предотвращения формирования в придонных участках прямоугольного ковша, в его углах застойных зон. В этом случае развивают фигуру огнеупора в этом направлении.When implementing the method, a refractory with an arbitrary figure in the plan is also used (Fig. Not shown, because the shape of the figure in the plan can be different). The use of a refractory with an arbitrary figure in the plan is preferred when, along with the noted technical problems, additional ones are solved. For example, to prevent the formation of a rectangular bucket in the bottom areas, in its corners of stagnant zones. In this case, the figure of the refractory is developed in this direction.

Дно ковша 12, как уже отмечено, может быть выполнено плоским. Однако такое исполнение ковша повышает количество металла, остающегося в ковше в конце разливки, при перекрытии истечения металла из ковша. Исполнение дна ковша с углублениями, в которых расположены разливочные отверстия, сводит количество металла, остающееся в ковше, к минимуму. Отмеченная взаимосвязь размеров углубления 8 в дне ковша имеет целью минимизировать остающееся в ковше количество металла и состоит в следующем. Высота углубления hy в дне ковша всегда меньше или иногда равна толщине огнеупора hc, т.е. для всех вариантов исполнения огнеупоров выполняется неравенство hy<hc. При использовании запорной пробки 3 с огнеупором в виде круглого тела (фиг.10-13) наряду с выполнением неравенства hy<hc диаметр углубления dy в ковше превышает характерный линейный размер в плане огнеупора, т.е. диаметр огнеупора dc. Таким образом, гарантированно выполняется неравенство dy>dc на фиг.1-4 для всех вариантов исполнения огнеупоров в виде круглого тела (фиг.10-13). При использовании огнеупоров в виде многогранника (фиг.14-23) наряду с выполнением неравенства hy<hc характерные линейные размеры в плане углубления в ковше также превышают характерные линейные размеры в плане огнеупора, показанные на фиг.15, 17, 19, 21 и 23. При этом в случае выполнения стопора 2 с возможностью его вращения относительно своей продольной оси в процессе вертикального перемещения диаметр углубления dy в ковше превышает максимальный характерный линейный размер в плане огнеупора, которым является диаметр dc описанной окружности, т.е. выполняется неравенство dy>dc, dc является диаметром окружности, описывающей основание соответствующей фигуры огнеупора. В случае выполнения стопора 2 с направляющими, исключающими возможность его вращения относительно своей продольной оси в процессе его вертикального перемещения, очертание в плане углубления в ковше повторяет очертание в плане используемого огнеупора с превышением его характерных линейных размеров.The bottom of the bucket 12, as already noted, can be made flat. However, this design of the bucket increases the amount of metal remaining in the ladle at the end of casting, when the flow of metal from the ladle is blocked. The design of the bottom of the bucket with recesses in which the casting holes are located minimizes the amount of metal remaining in the bucket. The noted correlation of the dimensions of the recess 8 in the bottom of the bucket aims to minimize the amount of metal remaining in the bucket and consists in the following. The height of the recess h y in the bottom of the bucket is always less than or sometimes equal to the thickness of the refractory h c , i.e. for all refractory designs, the inequality h y <h c holds. When using a stopper plug 3 with a refractory in the form of a round body (Figs. 10-13), along with the inequality h y <h c, the diameter of the recess d y in the bucket exceeds the characteristic linear dimension in terms of refractory, i.e. refractory diameter d c . Thus, the inequality d y > d c in Figs. 1-4 is guaranteed to be fulfilled for all embodiments of the refractories in the form of a round body (Figs. 10-13). When using refractories in the form of a polyhedron (Figs. 14-23), along with the inequality h y <h c, the characteristic linear dimensions in terms of the recess in the bucket also exceed the characteristic linear dimensions in terms of the refractory shown in Figs. 15, 17, 19, 21 and 23. In this case, in the case of the stopper 2 being rotatable relative to its longitudinal axis during vertical movement, the diameter of the recess d y in the bucket exceeds the maximum characteristic linear dimension in terms of refractory, which is the diameter d c of the described circle, i.e. the inequality d y > d c holds, d c is the diameter of the circle that describes the base of the corresponding figure of the refractory. In the case of stopper 2 with guides that exclude the possibility of its rotation about its longitudinal axis during its vertical movement, the outline in terms of the recess in the bucket repeats the outline in terms of the refractory used in excess of its characteristic linear dimensions.

При реализации технического предложения предпочтение отдают выполнению стопора 2 с направляющими, исключающими его вращение в процессе его вертикального перемещения. Такое исполнение, во-первых, гарантирует хорошее сочленение огнеупора 3 и углубления 8 во всех случаях их работы; во-вторых, минимизирует количество металла, остающееся в ковше в момент отсечения его истечения в конце разливки. Такое исполнение стопора усиливает эффект от применения огнеупора в части предотвращения образования vortex.When implementing the technical proposal, preference is given to the implementation of the stopper 2 with guides that exclude its rotation in the process of its vertical movement. This design, firstly, guarantees a good joint of the refractory 3 and the recess 8 in all cases of their work; secondly, it minimizes the amount of metal remaining in the ladle at the time of cutting off its outflow at the end of the casting. This design of the stopper enhances the effect of the use of refractory in terms of preventing the formation of vortex.

В случае выполнения дна 12 ковша 1 с углублениями для лучшего решения поставленной задачи дно 12 ковша 1 может быть выполнено с уклоном в сторону углубления 8 в поперечном и продольном направлениях ковша. При этом для ковшей с двумя и более разливочными отверстиями 9 дно 12 ковша 1 выполнено с единым продольным и единым поперечным уклонами.In the case of the bottom 12 of the bucket 1 with recesses for a better solution of the problem, the bottom 12 of the bucket 1 can be made with a slope towards the recess 8 in the transverse and longitudinal directions of the bucket. Moreover, for ladles with two or more casting holes 9, the bottom 12 of the bucket 1 is made with a single longitudinal and single transverse slopes.

Стопор 2 в своей нижней части может заканчиваться запорной пробкой 13, выступающей за пределы огнеупора 3. Материалы фиг.10 в укрупненном масштабе иллюстрируют решение в этом случае технической задачи отсечения истечения металла со шлаком из ковша в конце его опорожнения: запорная пробка 13 перекрывает разливочное отверстие 9, в то время как огнеупор 3 предотвращает появление vortex. При этом дно ковша 12 может быть плоским или иметь углубления 8.The stopper 2 in its lower part can end with a stopper plug 13 extending beyond the refractory 3. The materials of Fig. 10 on an enlarged scale illustrate the solution in this case of the technical problem of cutting off the flow of metal with slag from the ladle at the end of its emptying: the stopper plug 13 closes the pouring hole 9, while refractory 3 prevents the appearance of vortex. The bottom of the bucket 12 may be flat or have recesses 8.

В то же время при назначении величины выступа hв запорной пробки 13 из огнеупора 3 учитывают, что размер h на фиг.10 между дном 12 ковша и нижней поверхностью огнеупора 3 должен быть равен примерно 5...10 мм и уточняется практикой работы. При зазоре h менее 5 мм увеличивается вероятность касания огнеупора 3 дна ковша и не закрытия запорной пробкой 3 отверстия 9. При зазоре h =20...∞30 мм возрастает вероятность формирования в жидком металле vortex на заключительной части разливки и затягивания шлака 11 в металл 10. При этом зазор h-10...20 мм принят в качестве подстраховочного с учетом работы ковша, его деталей и узлов в реальных условиях разливки металла.At the same time, when assigning the magnitude of the protrusion h in the stopper plug 13 from the refractory 3, it is taken into account that the size h in FIG. 10 between the bottom 12 of the bucket and the lower surface of the refractory 3 should be approximately 5 ... 10 mm and is specified by the practice. With a gap h of less than 5 mm, the probability of the refractory 3 touching the bottom of the bucket and not closing it with a stopper 3 of the hole 9 increases. With a gap h = 20 ... ∞30 mm, the likelihood of vortex forming in the molten metal at the final part of the casting and drawing slag 11 into the metal increases 10. In this case, the gap h-10 ... 20 mm is accepted as a safety net, taking into account the operation of the bucket, its parts and assemblies in real conditions of metal casting.

В техническом предложении предусмотрено подвижное соединение огнеупора 3 относительно стопора 2. В этом случае огнеупор 3 имеет возможность самоперемещаться относительно тела стопора 2. Важным положением такого исполнения является гарантированное превышение верхней поверхности огнеупора 3 над уровнем шлака 11 на всех стадиях самоперемещения огнеупора. Это требование обусловлено необходимостью исключения попадания шлака в зазор между стопором 2 и огнеупором 3 и, соответственно, в металл 10, покидающий ковш.The technical proposal provides a movable connection of the refractory 3 relative to the stopper 2. In this case, the refractory 3 has the ability to self-move relative to the body of the stopper 2. An important position of this design is the guaranteed excess of the upper surface of the refractory 3 above the level of slag 11 at all stages of self-movement of the refractory. This requirement is due to the need to prevent slag from entering the gap between the stopper 2 and the refractory 3 and, accordingly, into the metal 10 leaving the bucket.

При исполнении сочленения огнеупора 3 и стопора 2 по виду, представленному и описанному на фиг.5-10 и 16, учитывают также вероятность попадания жидкого металла 10 в зазор между стопором 2 и огнеупором 3, в котором имеет место повышенный теплоотвод. Появляется реальная возможность застывания металла в этом зазоре с образованием так называемых скрапинок, образования из-за этого неподвижного соединения огнеупора 3 со стопором 2 на неопределенной длине стопора 2.When performing the articulation of the refractory 3 and the stopper 2 in the form presented and described in FIGS. 5-10 and 16, the likelihood of liquid metal 10 getting into the gap between the stopper 2 and the refractory 3, in which there is an increased heat sink, is also taken into account. There is a real possibility of the solidification of the metal in this gap with the formation of so-called dots, the formation due to this fixed connection of the refractory 3 with the stopper 2 at an indefinite length of the stopper 2.

Эту проблему в настоящем техническом предложении решают путем исполнения внутренней полости огнеупора 3 из графита 14. Графит 14 образует со сталью 10 чугун (естественно в сверхмалых количествах), который имеет заметно более низкую температуру плавления и, таким образом, предотвращается образование скрапинок.This problem is solved in the present technical proposal by making the inner cavity of the refractory 3 made of graphite 14. Graphite 14 forms cast iron with steel 10 (naturally in very small quantities), which has a noticeably lower melting point and thus prevents the formation of dots.

При исполнении сочленения огнеупора 3 и стопора 2 по виду, представленному и описанному на фиг.1-4, конгруз 15, которым регулируют величину заглубления Ам в металл 10 огнеупора 3, располагают непосредственно над огнеупором.When performing the articulation of the refractory 3 and the stopper 2 in the form shown and described in FIGS. 1-4, the load 15, which controls the amount of penetration of A m into the metal 10 of the refractory 3, is located directly above the refractory.

В ряде случаев, особенно при разливке высококачественных марок сталей, на дне 12 ковша выполняют выступ 16, который охватывает выпускное отверстие 9 и по всем параметрам (площадь, линейные размеры в плане) примерно соответствует огнеупору 3.In some cases, especially when casting high-quality grades of steel, a projection 16 is made at the bottom 12 of the ladle, which covers the outlet 9 and in all respects (area, linear dimensions in plan) approximately corresponds to refractory 3.

При назначении размеров огнеупоров и их расположения относительно дна ковша рекомендуется использовать данные фиг.24, где обозначено (кроме уже обозначенной): Fщ - площадь щели между огнеупором и дном ковша, F0 - площадь отверстия 9, τ1 - продолжительность истечения металла из ковша через отверстие 9 при использовании стопора 9 и огнеупора 3 при указанных на фиг.24 соотношениях, τ0 - то же, при отсутствии стопора 2 в ковше (что практически не отличается от данных при наличии стопора 2 в ковше, но установленного на высоте более 30 мм).When assigning the dimensions of the refractories and their location relative to the bottom of the bucket, it is recommended to use the data of Fig. 24, where it is indicated (except already indicated): F u is the area of the gap between the refractory and the bottom of the bucket, F 0 is the area of the hole 9, τ 1 is the duration of the outflow of metal from bucket through the hole 9 when using the stopper 9 and refractory 3 at the ratios shown in Fig.24, τ 0 - the same, in the absence of stopper 2 in the bucket (which is practically the same as the data if there is a stopper 2 in the bucket, but installed at a height of more 30 mm).

Способ разливки металла осуществляют следующим образом.The metal casting method is as follows.

Перед заполнением ковша 1 жидким металлом 10 и наведением шлака 11 стопором 2 с механизмом 4 прижимают огнеупор 3 усилием Р ко дну углубления 8 в дне 12 ковша. Стопор 2 с огнеупором 3 позволяют при выполнении указанной операции отсечь разливочное отверстие 9 от металла 10 и тем самым исключить истечение металла из ковша 1 в процессе его заполнения.Before filling the bucket 1 with liquid metal 10 and pointing the slag 11 with a stopper 2 with mechanism 4, the refractory 3 is pressed with force P to the bottom of the recess 8 in the bottom 12 of the bucket. The stopper 2 with refractory 3 allows, when performing this operation, to cut off the casting hole 9 from the metal 10 and thereby eliminate the outflow of metal from the ladle 1 during its filling.

После окончания заполнения ковша 1 металлом 10 и наведения полноценного шлака 11 механизмом 4 приподнимают стопор 2 с огнеупором 3, тем самым "отрывают" стопор 2 от дна 12 ковша 1 (или от дна углубления 8 в случае его наличия) или в случае наличия противовеса (контргруза), предоставляют стопору с огнеупором возможность самоустановиться в металле, заполнившем ковш. Самоустановление происходит под действием выталкивающей силы и заканчивается с определенным заглублением hм огнеупора 3 в металле 10, т.е. стопор с огнеупором становятся типа поплавка.After the bucket 1 is filled with metal 10 and the slag 11 is full by mechanism 4, the stopper 2 with refractory 3 is lifted, thereby stopping the stopper 2 from the bottom 12 of the bucket 1 (or from the bottom of the recess 8, if any) or in the presence of a counterweight ( counterload), provide the stopper with refractory the ability to self-install in the metal that has filled the bucket. Self-determination occurs under the action of a buoyant force and ends with a certain depth of h m refractory 3 in metal 10, i.e. stopper with refractory become a float type.

Величину заглубления hм огнеупора 3 предварительно регулируют путем изменения величины контргруза механизма 5 с учетом веса стопора 2 и огнеупора 3. Строго говоря, принцип регулирования величины hм заглубления огнеупора 3 в металл не имеет значения при реализации настоящего способа, важно наличие механизма регулирования указанного заглубления hм. Т.е. реализация настоящего способа предполагает наряду с управляемым перемещением стопора 2 с помощью механизма 4 возможность самоперемещения стопора 2 с огнеупором 3 в виде поплавка, отслеживающего уровень металла 10 в ковше 1 при вполне определенном заглублении hu в металл огнеупора 3. Желательно при этом применение огнеупора 3 из материала с плотностью, выше плотности шлака и ниже плотности металла, т.к. это дополнительно облегчает указанное предварительное регулирование величины заглубления hм огнеупора 3 в металле, но в основном отмеченное регулирование осуществляют указанным подбором величины контргруза в механизме 5 (или другим механизмом, решающим эту задачу).The depth value h m of the refractory 3 is pre-adjusted by changing the counterweight of the mechanism 5 taking into account the weight of the stopper 2 and the refractory 3. Strictly speaking, the principle of regulating the value h m of the depth of the refractory 3 in the metal does not matter when implementing this method, it is important to have a mechanism for regulating the specified depth h m Those. the implementation of the present method involves along with the controlled movement of the stopper 2 using mechanism 4, the possibility of self-movement of the stopper 2 with refractory 3 in the form of a float that tracks the level of metal 10 in the bucket 1 with a well-defined penetration of h u into the metal of the refractory 3. It is advisable to use refractory 3 of material with a density higher than the density of the slag and lower than the density of the metal, because this additionally facilitates the said preliminary regulation of the depth of h m of the refractory 3 in the metal, but basically the said regulation is carried out by the indicated selection of the counterweight value in the mechanism 5 (or another mechanism that solves this problem).

Величину заглубления hм огнеупора 3 в металле регулируют в пределах 0<hu<hy, где hy - высота металла 10, оставляемого в ковше 1 по окончании процесса разливки.The depth value h m of the refractory 3 in the metal is controlled within 0 <h u <h y , where h y is the height of the metal 10 left in the ladle 1 at the end of the casting process.

При этом руководствуются следующими положениями: 1. С уменьшением значения Иы, и особенно при приближении его величины к нулю (где 0 - равнозначен отсутствию заглубления огнеупора 3 в металл 10 и нахождению его нижней поверхности на поверхности раздела металл 10 - шлак 11), резко возрастает вероятность попадания шлака в разливочное отверстие 9, но одновременно сводится к минимуму объем металла 10, остающегося в ковше 1 в конце разливки металла.In this case, they are guided by the following provisions: 1. With a decrease in the value of I s , and especially when its value approaches zero (where 0 is equivalent to the absence of penetration of the refractory 3 into metal 10 and the finding of its lower surface on the metal-10 interface, slag 11), sharply the likelihood of slag entering the pouring hole 9 increases, but at the same time, the volume of metal 10 remaining in the ladle 1 at the end of the casting is minimized.

2. С увеличением значения hм существенно возрастает гарантия отсечения шлака 11 от металла 10 к окончанию опорожнения металлом 10 ковша 1, но одновременно также возрастает заметно объем металла 10, остающегося в ковше 1 в конце разливки металла.2. With an increase in the value of h m , the guarantee of the slag 11 being cut off from the metal 10 substantially increases by the end of the metal 10 emptying of the ladle 1, but at the same time, the volume of metal 10 remaining in the ladle 1 at the end of the casting also increases significantly.

Экспериментально (на холодной модели) получено, что в случае исполнения в дне ковша углублений 8 высотой hy, принятия величины заглубления hм огнеупора 3 в металл 10, равной глубине hy углубления 8, в ковше происходит гарантированное отсечение шлака 11 от металла 10 (в модели в качестве шлака 11 использовали подкрашенное растительное масло, металл 10 имитировала вода), при этом объем металла, остающегося в ковше в конце разливки металла, практически равен зазору, образующемуся между огнеупором 3 и стенками углубления 8 в дне 12 ковша 1, т.е. в этом случае в ковше 1 остается минимально возможное количество металла.Experimentally (in cold model) is obtained that in case of execution in the bottom 8, the height h y recesses bucket decision value of penetration h m refractory 3 metal 10 equal to the depth h y recess 8 in the ladle occurs guaranteed clipping slag 11 from the metal 10 ( In the model, tinted vegetable oil was used as slag 11, metal 10 imitated water), while the volume of metal remaining in the ladle at the end of the casting is almost equal to the gap formed between the refractory 3 and the walls of the recess 8 in the bottom 12 of the ladle 1, t. e. in this case, the minimum possible amount of metal remains in the bucket 1.

В конечном итоге значение заглубления hu огнеупора 3 в металл 10 подбирают опытным путем с учетом реальных соотношений линейных размеров огнеупора 3, его высоты hc, плотности материала огнеупора, плотностей металла и шлака; существенное влияние на выбор размера hм доказывает диаметр разливочного отверстия d0, во многом определяющий скорость истечения металла 10 из ковша 1, и усилие, притягивающее огнеупор 3 к дну ковша (к дну углубления 8) в конце разливки металла из ковша. Однако в процессе указанного подбора значения hu в основном не выходят за уже оговоренные пределы 0<hu<hy, где hy в случае выполнения дна ковша с углублением 8 является величиной этого углубления.Ultimately, the value of the penetration h u of the refractory 3 into the metal 10 is selected empirically, taking into account the real ratios of the linear dimensions of the refractory 3, its height h c , the density of the material of the refractory, the densities of the metal and slag; a significant influence on the choice of size h m is proved by the diameter of the casting hole d 0 , which largely determines the rate of outflow of metal 10 from the ladle 1, and the force attracting the refractory 3 to the bottom of the bucket (to the bottom of the recess 8) at the end of the casting of metal from the ladle. However, in the process of this selection, the values of h u basically do not go beyond the already agreed limits 0 <h u <h y , where h y in the case of the bottom of the bucket with a recess 8 is the value of this recess.

Положение огнеупора 3 и стопора 2 меняется в процессе разливки металла, так как они самоперемещаются по вертикали (типа поплавка) с изменением уровня металла 10 в ковше 1, т.е. огнеупор 3 и стопор 2 "отслеживают" изменение уровня металла 10 в ковше 1.The position of the refractory 3 and stopper 2 changes during the casting of the metal, since they self-move vertically (like a float) with a change in the level of metal 10 in the ladle 1, i.e. refractory 3 and stopper 2 "track" the change in the level of metal 10 in the bucket 1.

Последнее способствует тому, что с началом опорожнения ковша 1 от металла 10 стопор 2 и огнеупор 3 самоопускаются по вертикали в направлении к выпускному отверстию 9 (в направлении к углублению 8 в случае его наличия в дне 12 ковша 1).The latter contributes to the fact that with the beginning of the emptying of the bucket 1 from the metal 10, the stopper 2 and the refractory 3 self-lower vertically towards the outlet 9 (towards the recess 8 if it is present in the bottom 12 of the bucket 1).

При этом благодаря тому, что линейные размеры в плане огнеупора 3 в несколько раз превышают диаметр dQ разливочного отверстия по мере уменьшения уровня металла в ковше, они полностью исключают появление vortex (воронкообразования) в металле и шлаке, тем самым предотвращают затягивание шлака в металл на всех промежуточных стадиях опорожнения ковша 1 от металла 10.Moreover, due to the fact that the linear dimensions in terms of refractory 3 are several times greater than the diameter d Q of the pouring hole as the metal level in the ladle decreases, they completely eliminate the appearance of vortex (funnel formation) in the metal and slag, thereby preventing slag from being drawn into the metal by all intermediate stages of emptying the bucket 1 from the metal 10.

В момент окончания разливки металла 10 из ковша 1 нижняя плоская поверхность (рабочая поверхность) огнеупора 3 (в случаях, приведенных на фиг.1-4, 11-13) достигает плоской рабочей поверхности дна 12 углубления 8 и автоматически отсекает попадание шлака 11 в разливочное отверстие 9 (фиг.4).At the time of the pouring of metal 10 from the ladle 1, the lower flat surface (working surface) of the refractory 3 (in the cases shown in Figs. 1-4, 11-13) reaches the flat working surface of the bottom 12 of the recess 8 and automatically cuts off the ingress of slag 11 into the casting hole 9 (figure 4).

Автоматическое отсечение шлака 11 от попадания в разливочное отверстия 9 имеет место потому, что огнеупор заглублен в металл на величину hu>0. Благодаря этому перекрывающая разливочное отверстие деталь всегда осуществит перекрытие разливочного отверстия 9 до подхода к нему шлака 11. При этом в случае исполнения дна ковша с углублением 8 указанное перекрытие разливочного отверстия происходит при нахождении в ковше минимального количества металла 10. В процессе разливки металла 10 из емкости 1 на промежуточном этапе разливки возможно управляемое от механизма 4 закрытие стопором 2 с огнеупором 3 разливочного отверстия 9 и тем самым отсечение вытекания металла 10 из емкости 1.Automatic slag 11 is cut off from falling into the pouring hole 9 because the refractory is buried in the metal by a value of h u > 0. Due to this, the part covering the casting hole will always close the casting hole 9 until slag 11 approaches it. Moreover, if the bottom of the bucket is made with a recess 8, this overlapping of the casting hole occurs when the minimum amount of metal 10 is in the bucket. During the casting of metal 10 from the tank 1, at an intermediate stage of casting, it is possible to close the pouring hole 9 with a stopper 2 with refractory 3 from the mechanism 4 and thereby cut off the outflow of metal 10 from the tank 1.

Как уже отмечалось, при описанном исполнении огнеупора 3 и стопора 2 и их работы в процессе разливки металла исключено попадание шлака в зазор между огнеупором 3 и стопором 3. Однако металл 10 естественно в этом зазоре будет находиться, и возможно его застывание из-за интенсивного отвода тепла к стопору. Для предотвращения указанного застывания в огнеупоре размещают втулку 14 из графита. Графит реагирует с горячей сталью с образованием чугуна, температура плавления которого существенно ниже стали. Тем самым решают задачу самоперемещения огнеупора по вертикали над разливочным отверстием на всех стадиях опорожнения ковша.As already noted, with the described design of the refractory 3 and stopper 2 and their operation during metal casting, slag is excluded from entering the gap between the refractory 3 and stopper 3. However, the metal 10 will naturally be in this gap, and it may freeze due to intensive removal heat to the stopper. To prevent this hardening, a graphite sleeve 14 is placed in the refractory. Graphite reacts with hot steel to form cast iron, the melting point of which is significantly lower than steel. This solves the problem of self-movement of the refractory vertically above the casting hole at all stages of the emptying of the bucket.

При разливке высококачественных сталей необходимо максимальо исключить попадание в сталь материалов износа ковша и огнеупора. Последнее решают путем подъема 16 уровня дна 12 ковша 1 в районе разливочного отверстия 9.When casting high-quality steels, it is necessary to exclude as much as possible the ingress of ladle and refractory materials into the steel. The latter is solved by raising level 16 of the bottom 12 of the bucket 1 in the area of the casting hole 9.

Таким образом, во всех рассмотренных случаях реализации технического предложения реализуют самоперемещение огнеупора по вертикали над разливочным отверстием, при этом предварительно обеспечивают определенное заглубление огнеупора в металле.Thus, in all considered cases of the implementation of the technical proposal, the refractory is self-moving vertically above the casting hole, while a certain depth of the refractory in the metal is preliminarily provided.

При реализации настоящего способа в вопросах выбора размеров огнеупора дополнительно руководствуются следующими соображениями.When implementing this method in matters of choosing the size of the refractory are additionally guided by the following considerations.

Высоту огнеупора 3 принимают большей высоты hy металла, оставляемого в ковше, т.е. hc>hy Величина указанного превышения при этом определяется конструктивным исполнением ковша, стопора и их составных узлов. Для реализации настоящего способа величина этого превышения не имеет принципиального значение при исполнении соединения стопор 2 - огнеупор 3 подвижным, когда верхняя поверхность огнеупора должна превышать уровень шлака 11.The height of the refractory 3 is assumed to be greater than the height h y of the metal left in the bucket, i.e. h c > h y The magnitude of the specified excess is determined by the design of the bucket, stopper and their component parts. To implement the present method, the magnitude of this excess is not of fundamental importance when the stopper 2 - refractory 3 compound is movable, when the upper surface of the refractory must exceed the level of slag 11.

Во всех случаях исполнения огнеупора 3 и углубления 8 в дне 12 ковша 1 характерные линейные размеры в плане углубления превышают характерные линейные размеры в плане огнеупора.In all cases, the performance of the refractory 3 and the recess 8 in the bottom 12 of the bucket 1, the characteristic linear dimensions in terms of the recess exceed the characteristic linear dimensions in terms of the refractory.

Предусмотрено два варианта исполнения отмеченного превышения линейных размеров.There are two versions of the marked excess of linear dimensions.

1. Площадь поперечного сечения углубления 8 существенно превышает площадь поперечного сечения рабочей поверхности огнеупора 3 (фигуры огнеупора в плане), Применение этого варианта уменьшает количество загрязнений, попадающих в кристаллизатор с последними порциями выливающегося металла. Однако при этом возрастает количество металла, остающегося в ковше после окончания разливки металла.1. The cross-sectional area of the recess 8 significantly exceeds the cross-sectional area of the working surface of the refractory 3 (refractory figures in plan). The use of this option reduces the amount of contaminants entering the mold with the last portions of the pouring metal. However, this increases the amount of metal remaining in the ladle after the end of the metal casting.

2. Площадь поперечного сечения углубления несущественно превышает площадь поперечного сечения рабочей поверхности огнеупора.2. The cross-sectional area of the recess slightly exceeds the cross-sectional area of the working surface of the refractory.

3. В этом случае имеют эффекты, противоположные первому варианту.3. In this case, they have effects opposite to the first option.

Выбор варианта исполнения соотношений характерных линейных размеров в плане углубления 8 и огнеупора осуществляют, ориентируясь на стоимость разливаемого металла, его чистоту и качество подготовки ковша к работе (уровень загрязнения дна ковша, в том числе обусловленный его износом).The choice of the embodiment of the ratios of the characteristic linear dimensions in terms of the recess 8 and the refractory is carried out, focusing on the cost of the poured metal, its cleanliness and the quality of preparation of the bucket for work (level of contamination of the bottom of the bucket, including due to its wear).

В случае исполнения сочленения огнеупора 3 и углубления 8 в дне ковша в устройстве стопора 2 и механизма 4 обязательно предусматривают направляющие, исключающие вращение стопора в процессе его перемещения по вертикали. В целом в конструкции стопора 2 наличие направляющих, исключающих его вращение в процессе его перемещения по вертикали, желательно и в других случаях эксплуатации, особенно при использовании огнеупоров с произвольной в плане фигурой.In the case of the execution of the joint of the refractory 3 and the recess 8 in the bottom of the bucket in the device of the stopper 2 and mechanism 4, it is necessary to provide guides that exclude the rotation of the stopper during its vertical movement. In General, in the design of the stopper 2, the presence of guides that exclude its rotation during its vertical movement is desirable in other cases of operation, especially when using refractories with an arbitrary figure in plan.

При реализации настоящего способа разливки металла дно 12 ковша 1 желательно выполнить с уклоном в сторону углублений 8 в поперечном и продольном направлениях (с углом наклона на уровне 2...3°). Таким исполнением дна 12 ковша 1 максимально способствуют стеканию металла 10 в сторону углубления 8, т.е. минимизируют количество металла, остающегося в ковше в момент окончания разливки металла.When implementing this method of casting metal, the bottom 12 of the bucket 1 is preferably performed with a bias towards the recesses 8 in the transverse and longitudinal directions (with an angle of inclination of 2 ... 3 °). This embodiment of the bottom 12 of the bucket 1 maximally contributes to the runoff of metal 10 towards the recess 8, i.e. minimize the amount of metal remaining in the ladle at the time of the end of the casting of metal.

Для ковшей с двумя и более разливочными отверстиями дно емкости 12 выполняют с единым продольным и единым поперечным уклонами, тем самым дополнительно снижают количество металла, остающегося в ковше в конце разливки: в последнюю очередь произойдет отсечение попадания шлака в металл в наиболее низко расположенном углублении 8 (на фиг.11 - крайнее слева), к которому стекаются остатки металла 10.For ladles with two or more casting holes, the bottom of the tank 12 is made with a single longitudinal and uniform transverse slope, thereby further reducing the amount of metal remaining in the ladle at the end of the casting: the slag will be cut off to the metal in the lowest located recess 8 ( 11 is the leftmost), to which the remnants of the metal 10 flow.

Из рассмотренной сущности реализации настоящего способа разливки металла вытекает равенство числа углублений 8 в ковше 1 числу в нем разливочных отверстий 9.From the essence of the implementation of the present method of casting metal, the equality of the number of recesses 8 in the ladle 1 to the number of casting holes 9 in it follows.

Предлагаемый способ разливки металла и устройство для его осуществления позволяют максимально снизить потери металла на всех стадиях его разливки: из разливочного ковша в промежуточный ковш, из последнего - в кристаллизатор. Отмеченное снижение потерь металла обеспечивают благодаря предотвращению появления vortex (воронкообразования) при истечении металла из ковша через отверстие (отверстия) в его дне, а также надежному отсечению попадания шлака в металл в последние моменты оставления металлом ковша. Таким образом, снижаются потери металла при производстве заготовок, улучшаются технико-экономические показатели процесса разливки металла.The proposed method of casting metal and a device for its implementation can minimize metal loss at all stages of its casting: from a casting ladle to an intermediate ladle, from the latter to a mold. The marked reduction in metal losses is ensured by preventing the occurrence of vortex (funnel formation) when the metal flows out of the ladle through the hole (s) in its bottom, as well as by reliably cutting off the ingress of slag into the metal at the last moments of the ladle leaving metal. Thus, metal losses during the production of billets are reduced, technical and economic indicators of the metal casting process are improved.

Claims (9)

1. Способ разливки металла, включающий наполнение емкости металлом со шлаком, имеющей стопор, которым прекращают разливку металла, размещение с погружением в металл огнеупора, охватывающего стопор, опорожнение емкости через предусмотренное в дне емкости разливочное отверстие, самоперемещение огнеупора в процессе разливки по вертикали над разливочным отверстием, отличающийся тем, что самоперемещение огнеупора осуществляют независимо от перемещения стопора, при этом на всех стадиях перемещения огнеупора верхняя его поверхность выступает над поверхностью шлака.1. A method of casting metal, including filling the tank with metal with slag having a stopper, which stops casting the metal, placing the refractory covering the stopper by immersion in metal, emptying the container through the casting hole provided in the bottom of the tank, self-moving the refractory during casting vertically above the casting hole, characterized in that the self-movement of the refractory is carried out regardless of the movement of the stopper, while at all stages of the movement of the refractory its upper surface is a protrusion is above the slag surface. 2. Способ разливки металла по п.1, отличающийся тем, что к концу разливки после самоопускания огнеупора до контакта с поверхностью дна емкости стопор опускают до контакта с разливочным отверстием.2. The method of casting metal according to claim 1, characterized in that by the end of the casting after self-lowering of the refractory to contact with the surface of the bottom of the tank, the stopper is lowered to contact the casting hole. 3. Способ разливки металла по п.2, отличающийся тем, что поверхность дна емкости, контактирующую с огнеупором, выполняют с выступом по периметру разливочного отверстия.3. The method of casting metal according to claim 2, characterized in that the surface of the bottom of the container in contact with the refractory is performed with a protrusion along the perimeter of the casting hole. 4. Устройство для разливки металла, содержащее емкость, имеющую в дне, по меньшей мере, одно разливочное отверстие, оппозитно расположенный к этому отверстию стопор с механизмом вертикального перемещения, огнеупор, охватывающий тело стопора и имеющий в плане характерные линейные размеры, в несколько раз превышающие диаметр разливочного отверстия, отличающееся тем, что огнеупор установлен с возможностью свободного вертикального перемещения относительно стопора.4. A device for casting metal, containing a container having at least one casting hole in the bottom, an opposed stopper with a vertical movement mechanism, a refractory covering the stopper body and having in the plan characteristic linear dimensions several times larger the diameter of the casting hole, characterized in that the refractory is installed with the possibility of free vertical movement relative to the stopper. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оно снабжено втулкой из графита, размещенной на внутренней поверхности огнеупора.5. The device according to claim 4, characterized in that it is equipped with a sleeve of graphite placed on the inner surface of the refractory. 6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что по периметру разливочного отверстия дно емкости выполнено с выступом, при этом площадь выступа дна примерно равна площади огнеупора, а очертание выступа одинаково с очертанием огнеупора.6. The device according to claim 4, characterized in that along the perimeter of the pouring hole the bottom of the tank is made with a protrusion, while the protrusion of the bottom is approximately equal to the area of the refractory, and the outline of the protrusion is the same as the outline of the refractory. 7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что огнеупор выполнен в виде прямой призмы.7. The device according to claim 4, characterized in that the refractory is made in the form of a direct prism. 8. Устройство по п.4, отличающееся тем, что огнеупор выполнен в виде усеченной пирамиды.8. The device according to claim 4, characterized in that the refractory is made in the form of a truncated pyramid. 9. Устройство по п.4, отличающееся тем, что огнеупор выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда.9. The device according to claim 4, characterized in that the refractory is made in the form of a rectangular parallelepiped.
RU2002108500/02A 2002-04-04 2002-04-04 Method for casting metal and apparatus for performing the same RU2250809C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002108500/02A RU2250809C2 (en) 2002-04-04 2002-04-04 Method for casting metal and apparatus for performing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002108500/02A RU2250809C2 (en) 2002-04-04 2002-04-04 Method for casting metal and apparatus for performing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002108500A RU2002108500A (en) 2003-10-20
RU2250809C2 true RU2250809C2 (en) 2005-04-27

Family

ID=35636187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002108500/02A RU2250809C2 (en) 2002-04-04 2002-04-04 Method for casting metal and apparatus for performing the same

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2250809C2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4601415A (en) Vortex inhibitor for molten metal discharge
US4725045A (en) Slag-retaining plug for metal pouring operations
US4526349A (en) Method and article of manufacture for controlling slag carry-over during tapping of a heat in steelmaking
US5083754A (en) Apparatus for retaining slag during the discharge of molten metal from a tundish
US5259596A (en) Erosion resistant stopper rod
RU2250809C2 (en) Method for casting metal and apparatus for performing the same
CA1077674A (en) Method of starting a pour in continuous casting plant and an arrangement for performing the method
US4922994A (en) Apparatus for pouring molten steel into a mold in continuous casting of steel
CA1331510C (en) Stopper for retaining slag and process for implementation and manufacture thereof
JPS58154446A (en) Continuous casting method of steel and vessel for molten metal for said method
US4936553A (en) Method for retaining slag during the discharge of molten metal from a vessel
KR101066761B1 (en) Stopper for tundish
US2741814A (en) Apparatus for pouring ingots
JP4725244B2 (en) Ladle for continuous casting and method for producing slab
US6528010B2 (en) Molten metal handling vessel
JPH0857600A (en) Method for opening nozzle hole of tundish for continuous casting and continuous casting method and float type slag stopper device
WO2024170677A1 (en) Slag blocking device for a metallurgical vessel
DE19802222C2 (en) Metallurgical smelting containers
EP0128732A2 (en) Improvements in or relating to tundish pouring
RU2115510C1 (en) Method for separating slag from metal in stopper ladle at termination of metal casting
JPH0715143U (en) Tundish slag outflow prevention device
SU1563840A1 (en) Intermediate ladle for continuous casting machine
JPH05329624A (en) Method for preventing flow-out of ladle slag
RU2125498C1 (en) Method of casting large-sized cylindrical shells
RU2022688C1 (en) Apparatus for molten bath top casting

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140405