Сталеразливочный стакан

 

1. СТАЛЕРАЗЛИВОЧНЫЙ СТАКАН , содержащий цилиндрический корпус с каналами для подвода газа, кольцевую пористую вставку, установленную в корпусе и образующую с ним кольцевую полость, при этом каналы для подвода газа соединены с кольцевой полостью, отличающийся тем, что, с целью повыщения срока службы стакана, скорости разливки и качества разливаемых заготовок, кольцевая пористая вставка расположена на всю длину стакана и выполнена из высокотёплопроводного материала. сл со о 4 СО ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК з(д) В 22 Р 11 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CO

CO

CO

4:ь сО

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3529381/22-02 (22) 31.12.82 (46) 07.05.84. Бюл. № 17 (72) А. А. Антонов, В. С. Гурьев, В. М. Нисковских, Б. В. Певзнер и А. Ф. Шаров (71) Научно-исследовательский институт тяжелого машиностроения Производственно. го объединения «Уралмаш (53) 621.746.027 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 499038, кл. В 22 D 11/10, 1974, 2. Авторское свидетельство СССР № 444603, кл. В 22 D 11/10, 1973.,.SU„„1090492 A (54) (57) 1. СТАЛЕРАЗЛИВОЧНЫЙ СТАКАН, содержаший цилиндрический корпус с каналами для подвода газа, кольцевую пористую вставку, установленную в корпусе и образуюшую с ним кольцевую полость, при этом каналы для подвода газа соединены с кольцевой полостью, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы стакана, скорости разливки и качества разливаемых заготовок, кольцевая пористая вставка расположена на всю длину стакана и выполнена из высокотеплопроводного материала.

1090492

2. Стакан по п. I, отличающийся тем, что кольцевая вставка выполнена из спеченного металлического порошка.

3. Стакан по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что кольцевая вставка выполнена из двух втулок, расположенных одна в другой и соединенных нижними концами, причем наружная втулка выполнена в виде усеченного конуса, направленного вниз.

4. Стакан по п. 1, отличающийся тем, что кольцевая вставка разделена по высоте на секции перегородкой, установленной на уровне верхнего торца конической втул-, Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывной разливке стали, и касается устройств для подачи металла в кристаллизатор машины непрерывного литья заготовок. 5

Известен сталеразливочный стакан, включаюший рабочий канал с глухим дном и выпускными боковыми каналами, расширяющимися в направлении подачи металла (1) .

Однако известное устройство характеризуется невысокой стойкостью вследствие разрушения огнеупорных стенок, контактирующих с разливаемым расплавленным металлом.

Наиболее близким к предлагаемому по 15 технической сущности является сталеразливочный стакан, включающий корпус, на внутренней поверхности которого выполнены конические фаски для насадки пористой вставки. Между вставкой и корпусом имеется кольцевая полость, в которую входит канал для подвода газа. При разлив.ке металла из канала в кольцевую полость подают инертный газ, который через поры вставки проникает в рабочий канал стакана (2) .

Пористая вставка позволяет осуществить ра вномер ное распределение инертного газа по всей ее поверхности, в результате чего между металлом и рабочим каналом стакана образуется непрерывная газовая прослойка, обеспечивающая разливку без 30 затягивания рабочего канала и нарушения геометрии струи разливаемого металла.

Однако данная конструкция также характеризуется невысокой стойкостью стакана в целом, обусловленной разрушением верхней части стакана, контактирующей с разливаемым металлом.

Целью изобретения является повышение срока службы стакана, скорости разливки и качества разливаемых заготовок. ки, причем каждая секция связана с автономным источником подвода инертного газа.

5. Стакан по п. 1, отличающийся тем, что система охлаждения кольцевой пористой вставки выполнена в виде трубчатой спирали, размещенной внутри пористого материала и подключенной к источнику охлаждающей среды, причем соотношение между шагом витков спирали и расстоянием от оси трубы в поперечном сечении трубчатой спирали до рабочей поверхности пористой вставки составляет 1,0-1,5.

Поставленная цель достигается тем, что в сталеразливочном стакане, содержащем цилиндрический корпус, кольцевую пористую вставку, установленную в корпусе изнутри и образующую с ним кольцевую полость, и канала для подвода газа, выполненные в корпусе, кольцевая пористая вставка расположена на всю длину стакана, снабжена системой охлаждения и выполнена из высокотеплопроводного материала, кольцевая вставка выполнена из спеченного металлического порошка.

При этом кольцевая вставка выполнена из двух втулок, которые расположены одна в другой н соединены нижними концами, причем наружная втулка выполнена в виде усеченного конуса, направленного вниз.

Кольцевая полость между цилиндрическим корпусом и кольцевой пористой вставкой разделена по высоте на две секции перегородкой, установленной на уровне верхнего торца конической втулки, причем каждая секция связана с автономным источником подвода инертного газа.

Система охлаждения кольцевой пористой вставки выполнена в виде трубчатой спирали, размещенной внутри пористого материала и подключенной к источнику охлаждаюшей среды, причем соотношение между шагом витков спирали и расстоянием от оси трубы в поперечном сечении трубчатой спирали до рабочей поверхности пористой вставки выбрано в пределах 1,0-1,5.

На чертеже изображен предлагаемый стакан, продольный разрез.

Сталеразливочный стакан содержит цилиндрический корпус 1 и установленную в нем изнутри кольцевую пористую вставку 2, между которыми образована кольцевая полость 3. Пористая вставка 2, выполненная из высокотеплопроводного материала, например, из спеченного медного порошка, оснащена системой охлаждения, выпол1090492

Составитель P. Васильева

Техред И. Верес Корректор А. Ференц

Тираж 775 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Н. Горват

Заказ 2989/12

3 ненной в виде трубчатой спирали 4, размещенной внутри пористой вставки 2 и подключенной к источнику охлаждающей среды (не показан) . Кольцевая пористая вставка 2 имеет посадочный конус 5 и выполнена из двух втулок 6 и 7, которые коаксиально расположены относительно друг друга, соединены нижними концами и снабжены на верхних концах фланцами 8 и 9, которыми связаны с корпусом 1. Втулка 6 выполнена цилиндрической, а втулка 7 — в виде усеченного конуса, направленного вниз.

Кольцевая полость 3 между корпусом 1 и пористой вставкой 2 разделена по высоте на две секции 10 и 11 перегородкой 12, установленной на уровне верхнего торца конической втулки 7. Секция 10 имеет патрубок

13 для подвода инертного газа, секция 11— патрубок 14 для подвода инертного газа.

Кроме того, показано расположение мениска жидкого металла 15.

Сталеразливочный стакан работает следующим образом.

При разливке стали через патрубки 13 и 14 подают инертный газ, например аргон, который через поры вставки 2 проникает в рабочий канал 16 стакана. Через трубчатую спираль 4 в процессе разливки пропускают охлаждающую среду, например воду, которая охлаждает кольцевую лористую вставку 2. В секции 10 и 11 через патрубки 13 и 14 подводится инертный газ от автономных источников. В процессе литья давление инертного газа в секциях поддерживают различным, так как в секции 1о/о необходимо обеспечить непрерывную газовую прослойку между стенками и струей разливаемого металла, а в секции 11 прослойку между стенкой и мениском металла 15 в кристаллизаторе (не показан). Так например, при разливке стали марки Ст.40 температурой 1530-1540 С давление в секциях 10 и 11 составляет соответственно 3,5 и 2,7 атм.

Струя разливаемого металла, попадая 40 в рабочую полость стакана, образованную внутренней поверхностью цилиндрической втулки 6, достигает мениска стали 15 в кристаллизаторе без прилипания к поверхности втулки 6 вследствие имеющейся между ними непрерывной газовой прослойки. При движении струи в этой части стакана происходит интенсивный теплосъем вследствие значительной разности между температурой жидкой стали (более 1500 С) и температурой пористой вставки (не более 200-220 С).

У поверхности кольцевой пористой вставки 2, находящейся ниже мениска, также создается непрерывный газовый зазор, который препятствует образованию на погруженной части стакана твердой фазы в виде корочки закристаллизовавшейся стали. При этом в слоях жидкого металла, прилегающих к погруженной части стакана, происходит интенсивное образование .зародышей твердой фазы вследствие контакта с холодным инертным газом, продуваемым через пористую вставку 2.

Расположение пористой вставки по всей длине стакана, продувка ее инертным газом и принудительное охлаждение с помощью подачи охлаждающей среды в трубчатую спираль обеспечивают повышение срока службы стакана не менее, чем в 5 раз.

Дополнительный теплосъем от разливаемого металла, который осуществляют в стакане (как в цилиндрической части вставки, контактирующей со струей разливаемого металла, так и в конической части вставки, контактирующей со сталью в кристаллизаторе), позволяет повысить скорость разливки на 20о/<, так как скорость образования корочки зависит и от температуры разливаемого металла.

Повышение качества отливаемых заготовок обусловлено введением дополнительных центров кристаллизации в виде твердых чешуек и отдельных кристаллов, образующихся в слоях жидкой стали, прилегающих к охлаждаемым поверхностям стакана, что приводит к получению заготовок с м ел козер ни сто и структурой.

Наличие перегородки, разделяющей кольцевую полость между пористой вставкой и корпусом, обусловлено работой газовой прослойки в двух режимах: в случае контакта со струей разливаемого металла и сталью имеющейся в кристаллизаторе. Эмпирически установлено, что давление, необходимое для создание устойчивой газовой прослойки, в этих случаях различно.

Соотношение между шагом витков спирали и расстоянием от оси трубы в поперечном сечении до рабочей поверхности пористой вставки выбрано равным в пределах 1,0-1,5 эмпирически. Критерием выбора были условия эффективного охлаждения пористой вставки (максимальная температура не более 200-220 С) и равномерности истечения инертного газа, неравномерность по давлению газа на выходе из пористой вставки не более 5-10 /о.