Устройство для разливки жидкого металла

 

Изобретение относится к металлургии и касается устройства для разливки жидкого металла, в частности стали. Особенностью изобретения является то, что гнездовик выполнен из одной и/или из двух частей, и в нижней его части размещен верхний стакан, сопряженный с ней по конической поверхности. Металлический кожух нижнего стакана состоит из двух частей - цилиндрической и конической, соединенных между собой байонетным соединением и соответствующих внешней поверхности стакан-коллектора. Элемент фиксации плиты относительно стакана выполнен в виде кольцевого выступа на торцевой его поверхности, сопряженного с соответствующей кольцевой выемкой, выполненной на плите. Установочные элементы на металлической оболочке выполнены в виде кольцевого уступа по периметру ее отверстия и одинаковой с ним высоты сферических выступов, расположенных на внутренней поверхности оболочки по окружности, соосной ее отверстию при этом глубина кольцевой выемки определяется из соотношения, приведенного в тексте описания. 4 з. п. ф - лы, 2 ил.

Изобретение относится к металлургии, в частности конструкции шиберного узла сталеразливочного ковша.

Известно устройство для разливки стали, состоящее из шиберного затвора, подвижная часть которого имеет огнеупорную плиту в оболочке и стакан-коллектор, связанный с ним, и на неподвижной части затвора, соединенного с ковшом, закреплена верхняя плита со стаканом, размещенным в гнездовике, закрепленным на ковше.

Недостатком устройства является незначительный срок службы огнеупорных плит, отсутствие возможности их взаимозаменяемости, а также взаимозаменяемости стаканов, недостаточная технологичность изготовления элементов устройства.

Известно также устройство для развития жидкого металла, преимущественно стали, содержащее два огнеупорных стакана верхний и нижний, между которыми расположены две огнеупорные плиты, каждая из которых связана с соответствующим стаканом посредством элемента фиксации для предотвращения осевого смещения плиты, причем каждая плита расположена в металлической оболочке, выполненной с установленными элементами и отверстием, верхний стакан размещен в гнездовике, выполненном огнеупорным, а нижний стакан в металлическом кожухе и выполнен с внешней стороны с цилиндрической и конической поверхностями, сопряженными между собой.

Недостатками известного устройства для разливки жидкого металла, принятого в качестве прототипа, являются сложность изготовления и недостаточная технологичность конструкции. Кроме этого, не предусмотрена возможность взаимозаменяемости элементов устройства, так как каждая огнеупорная плита "приклеена" к соответствующему стакану. Из практики эксплуатации огнеупоров известно, что нижняя часть устройства служит в два раза меньше, чем верхняя.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения взаимозаменяемости одноименных элементов устройства, упрощение технологии изготовления и устройства в целом.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для разливки жидкого металла, преимущественно стали, содержащем верхний и нижний стакан, между которыми расположены две огнеупоpных плиты, каждая из которых связана с соответствующим стаканом посредством элемента фиксации для предотвращения осевого смещения плиты, причем каждая плита расположена в металлической оболочке, выполненной с установленными элементами и отверстием, верхний стакан размещен в гнездовике, а нижний стакан в металлическом кожухе и выполнен с внешней стороны с цилиндрической и конической поверхностями, сопряженными между собой, каждая огнеупорная плита выполнена прессованием, а металлический кожух нижнего стакана состоит из двух частей цилиндрической и конической, соединенных между собой разъемным соединением и соответствующих внешней поверхности стакана, при этом цилиндрическая часть кожуха связана с неподвижной частью устройства, причем элемент фиксации плиты относительно стакана выполнен в виде кольцевого выступа на торцевой поверхности стакана, сопряженного с соответствующей кольцевой выемкой, выполненной на плите, а установочные элементы на металлической оболочке выполнены в виде кольцевого уступа по периметру ее отверстия и одинаковой с ним высоты сферических выступов, расположенных на внутренней поверхности оболочки по окружности, соосной ее отверстию, при этом глубина кольцевой выемки определяется из соотношения 1/2H ≥ h≥ 1/50H, где h глубина выемки; Н толщина плиты, а толщина оболочки определяется из соотношения: 1/4T≥ t≥ 1/50T, где Т толщина плиты, t толщина металлической оболочки.

Кроме этого, гнездовик выполнен из одной или двух частей, в нижней части которого размещен верхний стакан, сопряженный с ней по конической поверхности; разъемное соединение конической части кожуха с цилиндрической выполнено байонетным; отверстие огнеупорной плиты, связанной с верхним стаканом, расположено по ее середине, а отверстие другой огнеупорной плиты смещено.

На фиг.1 изображено устройство для разливки жидкого металла, общий вид; на фиг.2 вид сверху металлической оболочки.

Устройство для разливки жидкого металла, преимущественно стали, содержит верхний и нижний огнеупорные стаканы 1 и 2, между которыми расположено две плиты 3 и 4 с разливочными отверстиями 5, диаметр которых равен диаметру продольного отверстия 6 стаканов. Отверстие 5 плиты 3 расположено по середине, а отверстие плиты 4 смещено от оси ее симметрии. Каждая плита 3, 4 связана соответствующим стаканом посредством элемента фиксации для предотвращения осевого смещения плиты относительно стакана и расположена в металлической оболочке 7, выполненной с установленными элементами и отверстием, соосным отверстию плиты. Верхний стакан 1 размещен в гнездовике, а нижний стакан 2 в металлическом кожухе и выполнен с внешней стороны с цилиндрической и конической поверхностями, сопряженными между собой.

Гнездовик состоит в зависимости от толщины днища огнеупорной футеровки из одной или двух частей 8 и 9, причем нижняя часть 8 гнездовика для всех ковшей является одинаковой, а высота верхней части регулируется толщиной футеровки. По существу гнездовик является унифицированным для различных огнеупоров. Прессование всей частей гнездовика в одной пресс-форме позволяет сократить затраты при производстве изделий.

В нижней части 8 гнездовика расположен верхний стакан, сопряженный с ним по конической поверхности.

Верхний стакан 1 выполнен взаимозаменяемым с нижним стаканом. Конструкция устройства позволяет производить замену стаканов снаружи ковша, а наличие двух однотипных разливочных устройств позволяет исключить простои, связанные с некомплектностью отдельных элементов.

Плиты 3 и 4 шиберного затвора вклеены с помощью огнеупорной неорганической связки типа "мертеля" в металлическую оболочку 7.

Элемент фиксации плиты относительно стакана выполнен в виде кольцевого выступа 10 на торцевой поверхности стакана, сопряженного с соответствующей кольцевой выемкой 11, выполненной на плите.

Глубина выемки соотносится к толщине плиты в отношении от 1:50 до 1:2. Данное отношение позволяет увеличить прочностные свойства наиболее изнашиваемой в службе зоны (отверстие канала, края отверстия у рабочей части и зоны контакта с металлом) на 20-30% При прессовании плит за счет предложенной конфигурации происходит уплотнение слоев (фиг.1) и повышение прочностных свойств. При отношении менее чем 1:50 упрочнение канала незначительно, а при отношении более 1: 2 происходит ослабление плиты с возможным ее разломом в работе, а также увеличивается брак при ее изготовлении на 60% Наличие кольцевой выемки 11, также обеспечивает точную фиксацию стакана на плите, гарантирует надежность уплотнения стыка за счет связующего "мертеля" и исключает проход металла по соединительному стыку.

Кольцевая выемка 11 является кроме этого и базой для формирования разливочного отверстия 5 плиты методом алмазного сверления и обеспечивает стабильность изготовления плит по диаметру и надежное дросселирование металла в службе.

Конструкция плиты с наличием равных размеров и отличающихся смещенным отверстием 5 позволяет после их разливки при повороте на 180^о производить повторное использование отработанных плит, что способствует снижению издержек при эксплуатации.

На каждой металлической оболочке 7 установочные элементы выполнены в виде кольцевого уступа 12 и одинаковых с ним по высоте сферических выступов 13, расположенных равномерно на внутренней поверхности оболочки 7 по окружности, соосной отверстию 14 в оболочке 7.

Конструкция металлической оболочки позволяет сократить время замены изнашиваемых элементов конструкции в 10-20 раз и позволяет повысить срок службы шиберной плиты в 3-4 раза. В начальный момент разливки благодаря металлической оболочке происходит частичная компенсация тепловых напряжений, а в дальнейшем их равномерное распределение.

Толщина металлической оболочки определяется из соотношения 1/4T ≥ t ≥ 1/50T, где Т толщина плиты, t толщина металлической оболочки.

При отношении менее чем 1:50 оболочка не обеспечивает конструкционной прочности в службе и в процессе эксплуатации за счет тепловых нагрузок происходит коробление оболочки с возможным проходом металла. При отношении более 1:4 увеличивается металлоемкость оболочки и вес комплекта, что ухудшает условия работы персонала при производстве плит и их эксплуатации, а также снижается вероятность возникновения термических напряжений.

Выполненные на внутренней стороне металлической оболочки в определенной последовательности (фиг.2) сферические выступы обеспечивают надежное фиксирование и параллельность металлической оболочки относительно плиты. Кроме этого, выступы на металлической оболочке обеспечивают равнотолщинность слоя "мертеля" и тем самым строгую ориентацию плиты по всей длине.

Конструкция металлического кожуха для нижнего стакан-коллектора технологична и представляет собой две части 15 и 16 цилиндрическую и коническую, соединенные между собой посредством байонетного соединения 17.

Составной металлический кожух за счет развальцовки верхнего края и байонетного разъемного соединения позволяет производить надежную стыковку нижнего стакана с плитой снизу шиберного затвора и дает возможность осуществлять его быструю замену после службы и в процессе плавки без ее остановки. Кроме этого, применение байонетного соединения позволяет притягивать нижний стакан 2 с одетой на него конической частью кожуха к плите 4 для повышения надежности стыка.

Устройство для заливки жидкого металла, преимущественно стали, работает следующим образом.

Перед моментом пуска металла при помощи шиберного затвора перемещают нижнюю плиту 4 относительно неподвижной верхней плиты 3 до совмещения отверстий верхнего и нижнего стакан-коллекторов 1 и 2. Происходит перемещение жидкости из ковша в разливочные емкости. После выдачи необходимого количества жидкого металла шиберный затвор частично или полностью закрывается, перемещая в обратном порядке нижнюю плиту 4, достигая частичного или полного перекрытия струи металла.

Применение изобретения позволяет повысить срок службы, обеспечить широкую унификацию составных элементов устройства, упростить тем самым технологию их изготовления и снизить затраты на производство.

Кроме этого, при выполнении на поверхности выемки 10 и выступа 11 кольцевой канавки соосно диаметру канала для заполнения огнеупорной неорганической связки достигается дополнительный эффект.

Выполнение кольцевой канавки 18 в выемке 10 плиты, или выступа 11 стакана, или в обоих случаях, производится алмазным сверлом на расстоянии 10-20 мм от края канала соосно отверстию. Такое решение позволяет при заполнении канавки неорганической связкой повысить надежность соединения плита-стакан, компенсировать термические напряжения в процессе разливки стали и препятствовать возникновению при термоударе трещин.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗЛИВКИ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА, преимущественно стали, содержащее огнеупорные стаканы - верхний и нижний, между которыми расположены две плиты, размещенные в металлических оболочках, выполненных с установочными элементами и отверстием, причем каждая из плит связана с соответствующим стаканом посредством элемента фиксации для предотвращения осевого смещения плиты, верхний стакан размещен в гнездовике из огнеупорного материала, а нижний стакан выполнен с внешней стороны с цилиндрической и конической поверхностями, сопряженными между собой, и размещен в металлическом кожухе, соответствующем внешней поверхности огнеупорного стакана, отличающееся тем, что металлический кожух нижнего огнеупорного стакана выполнен разъемным в месте сопряжения, причем части его жестко соединены между собой разъемным соединением, установочные элементы на металлической оболочке выполнены в виде кольцевого уступа по периметру ее отверстия и одинаковой с ним высоты сферических выступов, равномерно расположенных на внутренней поверхности оболочки по окружности, соосной с ее отверстием, элемент фиксации стакана-коллектора относительно плиты выполнен в виде кольцевого выступа на торцевой поверхности, сопряженного с соответствующей кольцевой выемкой, выполненной на плите, при этом глубина h кольцевой выемки определяется из соотношения: 1/2 H ≥ h ≥ 1/50 H,
где H - толщина плиты,
а толщина t металлической оболочки из соотношения
1/4 T ≥ t ≥ 1/50 T,
где T - толщина плиты.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гнездовик выполнен из двух частей, верхний стакан размещен в его нижней части и сопряжен с ней по конической поверхности.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что разъемное соединение конической и цилиндрической частей кожуха выполнено байонетным.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отверстие огнеупорной плиты, связанной с верхним стаканом, расположено по ее середине, а отверстие другой огнеупорной плиты выполнено со смещением от центра плиты.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на поверхности выемки плиты и/или на поверхности выступа стакана выполнены кольцевые канавки для заполнения неорганической связкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2