Устройство для защиты струи металла при непрерывной разливке

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СТРУЙ МЕТАЛЛА ПРИ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЖВКЕ, содержащее разливочный стакан с отверстиями и герметичный кожух с патрубком , отличающееся тем, что, с целью улучшения качества непрерывнолитых слитков и повышения стабильности процесса непрерывной разливки, стакан выполнен из двух частей, верхней с каналом меньшего сечения, закрепленной на днище разливочного ковша, и нижней с каналом большего сечения, при этом отверстия вьшолнены на верхнем торце нижней части стакана в виде двух - четырех открытых сверху проточек конусной формы, оси которых направлены вверх в сторону нижнего торца верхней части стакана под углом 10-30 , а обсл разующие каждой проточки расположены касательно к каналу стакана и наклонены к ее оси под углом 5-13 и их продолжения пересекаются внутри канала стакана.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1И

- ping В 22 D 11/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕМАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А8ТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3455239/22-02 (22) 21.06.82 (46) 15.06.84. Бюл. № 22 (71) центральный научно-исследова-, .тельский институт черной металлургии им. И.П.Бардина (72) В.M.Êóêàðöåâ, В.И.Лебедев, А.В.Лейтес, Л.В.Меандров,В.M.Ïàðøèí, В.П.Макаров, О.Е.Молчанов, В.Я.Тишков, Ю.И.Иванов и В.И.Панин (53) 621.746.27(088.8) (56) 1. Заявка Великобритании

¹- 1.521.194, кл. В 3 Р 1978.

2. Патент США № 3451594,кл.222152, 1969.

3. Патент Японии № 54-3139, кл. 11 С 11, 1979.

4. Авторское свидетельство СССР

¹ 396166, кл. В 22 D 11/10, 1971. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СТРУЙ

METAJUIA ПРИ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКЕ, содержащее разливочный стакан с отверстиями и герметичный кожух с патрубком, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества непрерывнолитых слитков и повышения стабильности процесса непрерывной разливки, стакан выполнен из двух частей, верхней с каналом меньшего сечения, закрепленной на днище разливочного ковша, и нижней с каналом большего сечения, при этом отверстия выполнены на верхнем торце нижней части стакана в виде двух — четырех открытых сверху проточек конусной формы, оси которых направлены вверх в сторону нижнего торца верхней час- I о ти стакана под углом 10-30, а образующие каждой проточки расположены касательно к каналу стакана и о наклонены к ее оси под углом 5-15 и их продолжения пересекаются внутри канала стакана.

1 10974

Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывной разливке металлов.

Известно устройство для защиты струи металла при непрерывной раз5 ливке, включающее удлиненный разливочный стакан, установленный в днище разливочного ковша. При этом в горизонтальное отверстие, выполненное в стенке стакана, вставлена трубка, которая поджимается пружиной.По трубке подается инертный газ, например азот или аргон (I) .

Недостатком известного устройства является низкое качество непрерывнолитых заготовок. Это объясняется неудовлетворительной защитой струи металла от вторичного оки ления вследствие подсоса воздуха в месте стыка стакана с днищем разливочного 2р ковша. Кроме того, односторонний подвод инертного газа к струе металла не обеспечивает защиту металла по всей окружности струи. Вследствие происходящего вторичного окисления 25 металла в последнем увеличивается количество неметаллических включений, что приводит к ухудшению качества непрерывнолитых слитков .

Известно также устройство для защиты струи металла при непрерывной разливке, включающее разливочный стакан, в нижней части которого имеется трубчатое кольцо с многочислен-. ными отверстиями, оси которых парал35 лельны оси канала стакана. В кольцо подается инертный газ,который при выходе через отверстия создает защитнуюгазовую оболочку вокруг струи 2) .

Недостатком известного устройства является низкое качество непрерывнолитых заготовок. Это объясняется недостаточной защитой струи металла от вторичного окисления вследствие . подсоса воздуха в зазорах .между от45 дельными отверстиями в кольце. В результате в металле повышается содержание неметаллических включений, приводящих к браку непрерывнолитых заготовок.

Известно устройство для защиты струи металла при непрерывной разливке, включающее разливочный стакан, состоящий из двух частей . — верхней с каналом меньшего сечения, укрепленной на днище разливочного ковша, и нижней с каналом большего сечения.

В стенку стакана в начале нижней части встроен наклоненный вниз патрубок, 39 2 в который пропускают инертный газ f3) .

Недостатком известного устройства является вторичное окисление металла в результате подсоса воздуха в месте стыка верхней и нижней частей стакана. Кроме того, при односторонней подаче нейтрального газа под углом к оси канала стакана в направлении вниз не устраняется процесс роста настылей металла на стыке частей стакана. При этом односторонняя подача не дает возможности для создания сплошной завесы вокруг струи металла.

В результате применения указанного устройства при разливке стали, содержащей высокоактивные элементы (алюминий, титан), наблюдается нарушение стабильности процесса разливки и ухудшение качества непрерывнолитых заготовок. Нарушение стабильности происходит в результате затягивания глиноземистыми включениями рабочих каналов сталеразливочных стаканов, которые необходимо прожигать кислородом. Поэтому брак по поясам и заворотам достигает О,17. В результате вторичного окисления загрязненность крупными экзогенными включениями достигает 0,05-0,067..

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному является устройство для подвода металла в кристаллизатор, содержащее герметичный кожух, к которому сбоку подсоединен патрубок для подачи инертного газа и расположенный в нем разливочный стакан, по периметру которого расположены наклонные отверстия N .

Недостатком устройства является то, что струя газа в нем режет струю подаваемого металла, что вызывает барботаж ее, не создавая сплошной газовой защиты, а это ведет к ухудшению качества непрерывнолитои заготовки.

Кроме того, недостатком устройства является использование в нем цельного стакана,для смены которого необходимо останавливать процесс непрерывной разливки, что нарушает его стабильность.

Целью изобретения является улучшение качества непрерывнолитых слитков и повышение стабильности процесса непрерывной разливки.

Для достижения поставленной цели в устройстве для зашиты струи металла при непрерывной разливке, содержащем разливочный стакан с отверстиями и герметичный кожух с патрубком, стакан выполнен из двух частей верхней с каналом меньшего сечения, закрепленной на днище разливочного ковша, и нижней с каналом большего сечения, при этом отверстия выполнены на верхнем торце нижней части стакана в виде двух — четырех открытых сверху проточек конусной формы, оси которых направлены вверх в сторону нижнего торца верхней части стакана под углом 10-30, а образующие каждой проточки расположены касательно к каналу стакана и наклонены к ее о оси под углом 5 — 15 и их продолжения пересекаются внутри канала стакана.

Улучшение качества непрерывнолитых заготовок происходит потому, что создается сплошная защитная завеса из нейтрального газа вокруг струи металла, вытекающей из стакана. Это происходит вследствие подачи струи газа в нескольких точках по периметру стакана касательно к струе металла, что ведет к их закручиванию вокруг струи, металла.

Повышение стабильности процесса непрерывной раз1тивки достигается благодаря тому, что по мере выработки требуется смена только нижней части стакана без остановки самого процесса.

Диапазон углов наклона к горизонтали осей конусных проточек на верхнем торце нижней части стакана в пределах 10-30 объясняется условиями о смыва наростов застывшего металла в месте стыка составных частей стакана. При небольших значениях углов струи нейтрального газа будут проникать в канал верхней части стакана и охлаждать струю металла. При меньших значениях не будет происходить надежного устранения наростов металла в месте стыка составных частей стакана. Указанный диапазон устанавливается в прямо пропорциональной зависимости от весового расхода металла.

Диапазон углов наклона к осям образующих конусных проточек в пределах о

5-15 объясняется условиями закручивания струй нейтрального газа вокруг струи металла и создания благодаря

1097439 4 этому сплошной защитной газовой завесы вокруг металла. При меньших значениях такие условия создаваться

Hp. будут. При больших значениях сКо рость струй нейтрального газа вызовет дробление сплошной струи металла и ее разбрызгивание после выхода из стакана. Применение конусных проточек вызвано необходимостью создания эффекта диффузора при вдувании нейтрального газа в канал стакана.

Указанный диапазон углов наклона к осям образующих конусных проточек устанавливается в прямо пропорциональной зависимости от весового расхода

15

25

35

Устройство для защиты струи металла при непрерывной разливке работает следующим образом. металла.

Количество проточек на верхнем торце нижней части стакана в пределах двух — четырех объясняется необходимостью надежного удаления наростов застывшего металла в месте стыка составных частей стакана и создания сплошной газовой защиты вокруг струи металла. При меньшем значении наросты металла не удалятся,и сплошная газовая защита струи металлн создаваться не будет. При большем значении будет происходить недопустимое переохлаждение жидкого металла, что приведет к нарушению стабильности формирования непрерывнолитого слитка.

Число проточек устанавливается в прямо пропорциональной зависимости от весового расхода металла.

На фиг. (показано устройство для защиты струи металла при непрерывной разливке, продольный разрез; на фиг. 2 — то же, разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 — то же, разрез Б-Б на фиг. 2.

Устройство для защиты струи металла при непрерывной разливке состоит из верхней части 1 стакана, закреп- ленной на днище разливочного ковшами .

К нижнему торцу верхней части 1 стакана прижата нижняя часть 4 стакана посредством кожуха 5, закрепленного при помощи клиньев 6 на днище разливочного ковша 2. На верхнем торце 7 нижней части 4 стакана выполнены открытые сверху проточки 8 конусной формы. К кожуху 5 подведен патрубок

9. Корпус кожуха 5 контактирует с нижней частью 4 стакана через уплотнение 10. Позицией 11 обозначена струя металла.

10974

Пример 1.. В процессе непре;рывной разливки жидкая сталь марки

12Х1810Т вытекает из разливочного .ковша 2 через верхнюю 1 и нижнюю 4 части стакана. Струя металла 11 направляется в кристаллизатор, оттуда вытягивается со скоростью 0,65 м/мин непрерывнолитой слиток сечением 20» 1070 мм. Весовой расход металла составляет 0,98 т/мин. К нижнему торцу

3 верхней части 1 стакана прижат верхний торец 7 нижней части 4 стакана.

Диаметр канала в верхней части 1 стакана составляет 50мм, диаметр канала в нижней части 4 стакана составляет

80 мм, общая длина частей и 4 стакана составляет 800 мм. Нижняя часть

4 стакана прижимается к верхней части 1 посредством кожуха 5 ° Кожух укреплен на днище разливочного ковша посредством клиньев 6. К кожуху 5 подведен патрубок 9 диаметром 10 мм, по которому подается под избыточным давлением 0,5 кг/см нейтральный газ — аргон. Герметизация кожуха 5 д обеспечивается за счет уплотнения 10. ,На верхнем торце 7 нижней части

4 стакана выполнены три открытые сверху проточки 8, оси которых расположены касательно к каналу нижней части 4 стакана. Кроме того, оси нроточек 8 направлены вверх, в сторону нижнего торца 3 верхней части 1 о стакана под углом 20 к горизонтали. Проточки 8 выполнены конусной формы, при этом образующие наклонены

35 о под углом 10 к оси проточек так,что продолжения их пересекаются внутри стакана. Благодаря этому каждая про.точка представляет собой диффузор.

Вследствие этого аргон, попадая по патрубку 9 в объем под кожухом 5, увеличивает скорость протекания по проточкам 8. На выходе из проточек

8 струи аргона направляются вверх,в

45, сторону нижнего торца 3 верхней части

1 стакана, одновременно приобретая вращательное движение вокруг струи 1.1 металла.

Благодаря такой организации защиты струи на торце 3 не образуются наросты металла, не нарушается стабильность истечения струи металла и процесса непрерывной разливки. Струи нейтрального газа сдувают с торца 3 корольки застывшего металла и не да- ют им возможности превращаться в наросты. В то же время вращательное движение струй нейтрального газа спо39 d собствует формированию сплошной газовой завесы вокруг струи 11 металла после ее выхода из нижней части стакана..

Пример 2 . Процесс непре— рывной разливки стали марки 12Х18Н10Т в заготовки сечением 200 .1070 мм со скоростью 0 5 м/мин, весовой расход

0,8 т/мин. Диаметр канала в верхней части 1 стакана составляет 60 мм, в нижней части — 90 мм. Общая длина частей 1 и 4 составляет 800 В результате в кожух 5 под избыточным давлением 0,6 кг/см подается нейтральный газ — аргон. На верхнем торце 7 нижней части 4 стакана выполнены открытые сверху четыре проточки

8, оси которых расположены касательно к каналу нижней части 4 стакана.

Кроме того, оси проточек 8 направлены вверх, в сторону нижнего торца 3 верхней части 1 стакана под углом о

30 к горизонтали. Проточки выполнены конусной формы, при этом образую-. о щие наклонены под углом 15 к оси проточек так, что продолжения их пересекаются внутри стакана.

Благодаря такой организации защиты струи металла не образуются наросты металла в месте стыка частей

1 и 4 стакана, формируется сплошная завеса вокруг струи металла 11.

Пример 3 . Процесс непрерывной отливки заготовок сечением

200 1070 мм со скоростью 0,35 м/мин, весовым расходсм 0,55 т/мин стали марки 12X18HiOT. Диаметр канала в верхней части 1 стакана составляет

40 мм, в нижней части — 60 мм. Общая длина частей 1 и 4 составляет 80 мм.

В кожух 5 под избыточным давлением

0,4 кг/см подается нейтральный газ— аргон. На верхнем торце 7 нижней части 4 стакана выполнены две открытые сверху проточки 8, оси которых расположены касательно к каналу нижней части 4 стакана. Кроме того,оси проточек 8 направлены вверх, в сторону нижнего торца 3 верхней части 1 стакана, под углом 10 к горизонта0 ли. Проточки 8 выполнены конусной формы, при этом образующие наклонены о под углом 5 к оси проточек так, как в примере 1. Нейтральный газ, проходя по проточкам, направляется вверх по торцу 3, одновременно закручиваясь по внутренней плоскости канала стакана.

7 1097439 8

При такой организации защиты струи трудоемкость зачистки дефектов на металла не происходит образование на- поверхности заготовок. ростов в канале в месте стыка частей - Ва всех рассматриваемых примерах стакана. Закручивание струи инертного .нижняя часть 4 стакана может быть газа позволяет создать сплошную га5 погружена под уровень металла в крисзовую завесу вокруг струи металла на таллизаторах и промежуточных ковшах. выходе ее из стакана. Применение предлагаемого устройПрименение. предложенного устрой- ства позволило повысить качество нества позволило по сравнению с устрой- прерывнолитых заготовок эа счет сниством-прототипом в 2-3 раза снизить 10 жения в них количества неметалличеэагрязненность заготовок групповыми ских включений, стабилизировать провключениями, устранить затягивание цесс непрерывной разливки за счет дозирующих отверстий сталеразливоч- устойчивого истечения струи металла ных стаканов. Устранено образование из стакана. В результате на 0,1Х сокорочки на зеркале металла в кристал- кращаются потери металла на зачистку I5 лизаторе. Примерно в 5-6 раз снижена поверхности заготовок и пояска

1097439

Составитель В.Балашов

Техред И.Верес Корректор Т.Колб

Редактор А. Маковская

Заказ 2328 ° Тираж 775 Подписное ВНИИПИ Государственного комитата СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4