Устройство для заливки жидкого металла в кристаллизатор для непрерывного литья заготовок

 

Изобретение относится к литейному производству, к устройствам для подачи жидкого металла в кристаллизатор для непрерывного литья заготовок. Цель изобретения - повышение качества заготовок. Под разливочным стаканом 2 установлено сферическое тело 6 диаметром, равным 1,1...1,5 диаметра отверстия в разливочном стакане 2, при этом в сферическом теле выполнен канал диаметром 0,05...0,25 диаметра сферического тела, а нижний конец стакана 2 выполнен в форме диффузора 5 с углом раскрытия 60...150°. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COL94AЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) SU Н1) (51)5 В 22 D 11/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССРН ABTGPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4450329/31-02 (22) 27.06.88 (46) 07.01.90. Бил. Р 1 (71) Магнитогорский горно-металлургический институт им. Г.И. Носова (72) А.В. Марченко, А.П. Морозов и Ф.Г. Ибрагимов (53) 621.746.27(088.8) (56) Патент США 11 3727668, кл. В 22 D 11/10, 1973.

1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЛИВКИ ЖИДКОГО

МЕТАЛЛА В КРИСТАЛЛИЗАТОР ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК

2 (57) Изобретение относится к литейному производству к устройствам для подачи жидкого металла B кристаллизатор для непрерывного литья заготовок.

Цель изобретения — повьппение качества заготовок. Под разливочным стаканом 2 установлено сферическое тело 6 диаметром, равным 1,1-1,5 диаметра отверстия в разливочном стакане 2, при этом в сферическом теле выполнен канал диаметром 0 05-0,25 диаметра сферического тела, а нижней конец стакана 2 выполнен в форме диффуэое ра 5 с углом раскрытия 60-150 ° I ил.!

533826

Изобретение относится к литейному производству„ конкретнее к устройствам для подачи жидкого металла в кристаллизатор для непрерывйого литья заготовок.

Цель изобретения — повьппение качества заготовок.

Па чертеже изображено устройство для заливки жидкого металла в крис- р таллизатор установки непрерывной разливки, общий вид.

Устройство содержит промежуточный ковш 1 со встроенным в днище разливочным стаканом 2 и регулирующим стопором 3, перекрывающим верхнее отверстие разливочного стакана 2 с внутренним диаметром 0 . Нижний конец разливочного стакана 2, опускаемый в кристаллизатор 4, снабжен диффузо- )p ром 5 с углом раскрытия ef., равным

60-150О, и диаметром выходного отверстия Р, равным 1,5-3„0 диаметра Л. сферического тела б, помещеййого внутрь кристаллизатора 4. СЬерическое 25 тело б выполнено диаметром Э, равным .1,1-1,5 внутреннего диаметра

9< разливочного стакана 2, и снабжено сквозным диаметральным каналом 7 диаметром 0,1, равным 0,5-0,25 диаметра

D> сйерического тела б, Позицией 8 йа чертеже показан разлйваемый металл, позицией 9 — спой шлака йа поверхности металла 8 в кристаллизаторе 4, позицией !0 — растущая обо35 почка слитка, кристаллизук щаяся на стенке кристаллизатора 4„ Позицией

11 изображена центральная струя металла, совпадающая с осью разливочного стакана,2 и безотрывно обтекающая сферическое тело 6, позицией 12 показано тороидальное вихревое кольцо, образованное циркулирующим металлом в лунке кристаллизатора 4 и охватывающее центральную струк металла 11 и сферическое тело 6.

Устройство для запивки жидкого металла в кристаллиэатор установки непрерывной разливки работает следующим образом.

На кристаллизатор 4 подается охлаждающая вода, а в его полость на механизм перемещения слитка вводится затравка (не показаны) и сферическое гело 6. Разливочный стакан 2 с диффузором 5 и сферическое тело 6 перед разливкой нагреваются до температуры разливаемого металла 8, например, с помощью топливных и плазменных горелок или индуктором. Разливаемый металл 8 из промежуточного ковша 1 с помощью регулирующего стопора 3 (могут использоваться также и шиберные затворы) через разливочный стакан 2 подается в кристаллизатор 4 на поверхность сферического тела 6. После заполнения кристаллизатора 4 металлом 8 дифЬузор 5 разливочного стакана 2 погружают в металл 8, на поверхности которого наводят слой защитного шлака 9. При обтекании струей металла 8, вытекающей иэ разливочного стакана 2 сферического тела 6, на диффузоре 5 происходит расширение, а ванне металла в кристаллизаторе 4 ограниченной растущей оболочкой 10 слитка — сжатие потока металла с образованием центральной струи металла 11, проходящей по оси диффузора 5, и тороидального вихревого кольца 12. Сферическое тело 6, снабженное сквозным диаметральным каналом 7 диаметром 1), равным 0,05-0,25 диаметра сЬерического тела 6, при совместном взаимодействии с безотрывно обтекающей центральной струей 11 и охватывающим тороидальным вихревым кольцом 12, перемещается во внутрь тороидального вихревого кольца 12, где удерживается во взвешенном и вращательном состоянии и устойчиво фиксируется в определяемой расходом металла области кристаллизатора 4 за счет автоматической компенсации сил тяжести и Архимеда, а также возмущающих сил. Гидродинамическая стабилизация положения и вращения сферического тела 6 достигается за счет снабжения сквозным диаметральным каналом 7 диаметром (0,050,25) от его диаметра, равного 1,1ll 5 диаметра разливочного стакана 2.

При этом диЬЬузор 5, установленный на нижнем конце разливочного стакана 2, погруженного в металл 8 в кристаллизаторе 4, имеет угоп раскрытия о

60-150 и диаметр выходного отверстия 1,5"3,0 диаметра сферического тела 6. При таком выполнении геометрии разливочного устройства формируется высокостационарное тороидапьное вихревое кольцо 12 и гроходящая через него центральная струя металла

11, причем их совместное взаимодействие со сферическим телом 6 обеспечивает его левитацию и непрерывное стохастическое вращательное движение

10

40

5 15 с высокой частотой. Сквозной диаметральный канал 7 в сферическом теле 6 выполняется цилиндрическим или другой формы, удовлетворяющей требованию, по которому эквивалентный диаметр канала равен 0,05-0,25 диаметра сферического тела 6. Организация центральной струи металла 11 с максимально возможным уменьшением ее энергии, скорости и глубины проникновения в слиток за счет преобразования энергии падающей струи металла в энергию вращающегося сферического тела и усиления эффекта безотрывности обтекания, а также формирование охватывающего их тороидального вихревого кольца 12 способствует наиболее рациональной организации потоков металла в лунке кристаллизатора 4. При этом за сферическим телом 6 по направлению струи металла образуется короткая, компактная и слабо турбулизированная центральная струя металла ll а на периферии формируется стационарное вихревое кольцо 12 со скоростным потоком металла, направленным в верхнюю часть кристаллизатора 4 и равномерно распределенного по

его периметру. Неметаллические включения, образующиеся в разливаемом металле 8 при окислении компонентов, эрозии футеровки промежуточного ковша 1, материала разливочного стакана 2 и сферического тела 6 и попадаю" щие в металл 8 в кристаллизаторе 4, подвергаются в получаемой гидродинамической структуре за счет отсутствия сильных нисходящих потоков и высокой скорости всплывания частиц эффективной сепарации от металла 8 и ассимиляции слоем шлака 9. Формирование тороидального вихревого кольца 12 способствует равномерному распределению металла 8 по периметру кристаллизатора 4, эффективному выносу неметаллических включений из фронта кристаллизации и равномерному без подплавлений росту оболочки слитка 10. Неметаллические включения сепарируются из металла 8 в зазоре между выходным отверстием диффузора 5 и стенкой кристаллизатора 4 и поглощаются слоем шлака 9, защищающего металл от окисления, Наличие восходящего потока металла в зоне контакта слоя шлака с формирующейся оболочкой слитка 10 препятствует захватыванию неметаллических частиц на поверхность формирую33826 6 щегося слитка, уменьшению переохлаждения слоя шлака 9 и запутыванию частиц шлака в кристаллизующемся металле. Сквозной диаметральный канал

7 при вращении сферического тела 6, выполняет роль своеобразного насоса и распределителя металла. При этом, когда отверстие канала 7 направлено в сторону разливочного стакана 2, металл проникает по крайней мере до .середины канала 7, а затем при смещении отверстия в противоположную сторону эта порция металла выбрасывается из канала 7. Так как направление вращения сквозного диаметрального канала 7 в вертикальной плоскости изменяется по случайному закону, то распределение металла из канала 7 происходит равномерно по периметру кристаллизатора 4, Поведение и скорость вращения сферического тела 6, а следовательно, гидродинамическая структура и условия формирования слитка определенным образом зависят от изменения толщины оболочки

10, образующейся на стенке кристаллизатора 4, по длине слитка. При этом данное устройство позволяет автоматически за счет обратной связи поддерживать условия и скорость роста оболочки слитка 10 вследствие изменения скорости вращения сферического тела 6 и изменения гидродинамической обстановки в кристаллизаторе. Сферическое тело 6 в предлагаемом устройстве может изготавливаться, кроме огнеупоров, с плотностью ниже, чем плотность разливаемого металла, также из различных металлов, сплавов и материалов, которые при расплавлении или сублимации могут производить легирование, модифицирование, рафинирование, а также изменять условия формирования слитка, за счет переохлаждения центральной струи металла, Сферическое тело 6 может изготавливаться из материала с плотностью выше, чем плотность разливаемого металла, так как в предлагаемом устройстве условия его вращения и левитации в струе металла, а следовательно, и стабилизация режима литья не зависят от плавучести сферического тела 6.

В данном устройстве за счет вращения сферического тела б обеспечивается его равномерная по всей поверхности эрозия и растворение, что улучшает стабилизацию режима литья. Кроме это1533826

Диаметр сферического тела 19,5 мм, диаметр отверстия в нем 2,9 мм, диаметр выходного отверстия диффузора

О

44 мм, а угол его раскрытия 105

Изобретение позволит повысить качество слитков за счет снижения ко% личества неметаллических включений в металле.

Формула изобретения

Составитель А. Маслов

Редактор В, Бугренкова Техред N.Ходанич, Корректор О, Ципле .3

Заказ 10 Тираж 621 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК11Т СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîoo, ул. Гагарина, 1 )1

ro, эффект левитации сферического тела 6 обеспечивается в широком диапазоне размеров, начиная с начального

I диаметра равного 1, 1-1,5 внутреннего ! диаметра канала разливочного стакана и кончая моментом практически полного разрушения и потерей формы сквозного диаметрального канала 7. Предлагаемое устройство стабилизирует режим литья независимо от ориентации направления струи разливаемого металла, так как заявляемая геометрия разливочного стакана 2 и сферического тела 6 обеспечивает вращение и левитацию последнего при их любом распо-..

Ложении в пространстве, что дает возможность проводить горизонтальное и сифонное литье.

Пример. Отливают заготовки цз стали с содержанием углерода 0,2, марганца 0,25, алюминия 0,02, кремния 0,3%, диаметром 150 мм. Разливочный стакан длиной 200 мм иэ графитошамота имеет отверстие диамет- 25 ром 15 мм, Сферическое тело из легковесного графитошамота с упрочнением поверхности плазменным напылением окиси алюминия выполняют с каналом, который формируют методом при- 30 пекания, Температура разливки стали

1500 С, скорость разливки 0,5 м/мин„

Устройство для заливки жидкого металла в кристаллизатор для непрерывного литья заготовок, содержащее промежуточный ковш с разливочным стаканом и сферическое тело, расположенное в кристаллизаторе, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения качества заготовок, сферическое тело выполнено со сквозным диаметральным каналом, диаметр которого составляет 0,05-0,25 диаметра сферического тела, а нижний конец разливочного стакана выполнен в форме диффузора с углом раскрытия 60-150 и диаметром выходного отверстия, составляющим 1,5-3,0 диаметра сферического тела, при этом диаметр сферического тела равен 1,1-1,5 внутреннего диаметра разливочного стакана.