Стакан промежуточного ковша машин непрерывного литья заготовок

 

Использование: в промежуточных ковшах установок непрерывной разливки стали, а также в металловыпускных узлах других агрегатов. Стакан промежуточного ковша выполнен следующим образом: входной участок выполнен в виде конфузора, сопряженного с цилиндрической средней частью, а выходной участок канала - переменного сечения, включая коническую часть, сопряженную с цилиндрической средней частью и цилиндрической нижней частью. Длины цилиндрической средней, диффузорной и выходной (нижней) цилиндрической частей определены из соотношений 1 : (0,2 - 0,5) : (4,2 - 6,2). Диаметр цилиндрической средней части составляет 0,5 - 0,8 диаметра выходной цилиндрической части. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано преимущественно в промежуточных ковшах установок непрерывной разливки стали (машин непрерывного литья заготовки), а также в металловыпускных узлах других агрегатов.

Известен стакан для разливки стали, имеющей входную часть в виде конусообразной воронки, плавно сопрягающейся с вертикальным каналом переменного сечения диффузором (патент США N 3501068, кл. B 67 D 3/00, 1970).

Однако интенсивная турбулентность потока в канале-диффузоре, увеличивая турбулентость потока стали в таком канале, сопровождается возрастающими к выходному отверстию вихрями, в результате чего захватывается газ (воздух, аргон) из окружающей среды (ниже торца стакана), который в дальнейшем выделяется в факеле затопленной струи. Большое количество газовых включений не успевает всплыть на мениск металла в кристаллизаторе МНЛЗ, это приводит к формированию зоны подкорковых пузырей в непрерывнолитом слитке.

Известен стакан для разливки стали, имеющий входную часть в виде конфузора, сопряженного с вертикальным каналом переменного сечения, где первый участок выполнен цилиндрическим, соединенным с цилиндрическим участком большого диаметра. Соединение выполнено уступом, длина первого цилиндрического участка составляет ≅ 0,4 его же диаметра (заявка Японии N 1-28663, кл. B 22 D 11/10, 1989).

Недостаток этого устройства гидравлические процессы, связанные с формированием зоны пониженного давления в стакане на участке уступа стыка цилиндрических участков канала равного диаметра. В результате пристеночный слой металла получает дополнительное возбуждение и это дает на выходе из стакана струю с волнообразной поверхностью и вращением макровихрей на входе в кристаллизатор, что отрицательно сказывается на формировании корочки слитка.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является стакан промежуточного ковша МНЛЗ, входной участок которого выполнен в виде конфузора, сопряженного с цилиндрической средней частью, а выходной участок канала переменного сечения с цилиндрической нижней частью.

Однако сжатие струи на участке выхода из стакана и соответственно увеличение степени турбулентности струи приводят к возникновению волновых явлений с образованием вихрей на поверхности струи, истекающей из стакана, расширяющихся в поперечном сечении, что сопровождается подсосом окружающей атмосферы (воздуха, аргона). Затем не успевшее всплыть на мениск металла в кристаллизаторе пузырьки газа формируют зону подкорковых пузырей в слитке. Одновременно микровихри в виде концентрических окружностей породообразной формы последовательно перемещаются вниз вдоль затопленной струи и подмывают стенки погружного стакана либо, если последний не используется, подмывают корочку слитка.

Цель изобретения снижение степени пораженности слитка подкорковыми пузырями, а также уменьшение износа стенки погружаемого стакана за счет усиления компактности факельной (погружной под уровень металла в кристаллизатор) зоны струи и уменьшения процесса вихреобразования струи металла, истекающей из стакана.

Это достигается тем, что стакан промежуточного ковша МНЛЗ выполнен с цилиндрической полостью переменного сечения и ее входной частью в виде конфузора. Цилиндрическая полость образована двумя цилиндрическими участками разного диаметра и переходной конической частью между ними. Цилиндрический участок меньшего диаметра соединен с конфузором, отношения длин участков цилиндрической полости составляют соответственно 1:(0,2 0,5):(4,2 6,2). Диаметр меньшего цилиндрического участка относится к большему как 0,5 0,8.

В процессе истечения струи металла из заявляемого стакана за счет совершенствования конфигурации струи придания ей компактности, устранения поверхностных макровихрей на ее поверхности и ослабления центробежных сил, разрушающую струю, снижается пораженность непрерывного слитка подкорковыми пузырями, уменьшается количество неметаллических включений (т.к. уменьшается подсос воздуха, а следовательно и кислорода, например алюминий в металле) и снижается интенсивность воздействия потоков металла в кристаллизаторе на стенки погружаемого стакана, особенно в зоне поверхности раздела фаз металл шлак воздух на мениске металла в кристаллизаторе.

На чертеже изображен стакан промежуточного ковша МНЛЗ, разрез.

Стакан 1 для разливки металла из промежуточного ковша МНЛЗ выполнен с входной частью в виде конфузора 2. Цилиндрическая полость стакана 1 образована двумя цилиндрическими участками 3 и 4 разного диаметра и переходной конической частью 5 между ними. Отношения длин участков цилиндрической полости А: B: C составляют соответственно 1:(0,2 0,5):(4,2 6,2). Диаметр D меньшего цилиндрического участка 3 относится к диаметру F большего цилиндрического участка 4 как 0,5 0,8.

Для подтверждения эффективности проведена натурная апробация изобретения.

Разливка стали марки ст.3 осуществлялась на радиальной МНЛЗ в заготовки сечением 220 х 240 мм. Использовали стаканы промежуточного ковша МНЛЗ корундографитового состава (80% Al₂O₃, 10% С, 10% SiO₂), в качестве погружаемого стакана прямоточный стакан корундографитового состава (65% Al₂O₃, 22% C, 13% SiO₂). Время разливки 3 5 ч.

Эффективность использования стакана промежуточного ковша МНЛЗ оценивалась по износу стенки погружного стакана в процентах от походной толщины стенки за 1 ч разливки и степенью пораженности слитка подкорковыми пузырями: пораженность подкорковой зоны газовыми пузырями при использовании стакана прототипа (определяется на продольном темплете по малому радиусу слитка).

Геометрические параметры канала стакана промежуточного ковша МНЛЗ и результаты испытаний приведены в таблице.

Как следует из таблицы, износ стенки погружаемого стакана существенно меньше при использовании стакана промежуточного ковша МНЛЗ новой конфигурации. Существенно снижается и толщина зоны подкорковых пузырей в непрерывнолитом слитке.

Формула изобретения

СТАКАН ПРОМЕЖУТОЧНОГО КОВША МАШИН НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК, выполненный с цилиндрической полостью переменного сечения и ее входной частью в виде конфузора, отличающийся тем, что цилиндрическая полость образована двумя цилиндрическими участками разного диаметра и переходной конической частью между ними, причем цилиндрический участок меньшего диаметра соединен с конфузором, а соотношения длин участков цилиндрической полости соответственно составляет 1 (0,2 0,5) (4,2 6,2), при этом соотношение диаметров меньшего и большего цилиндрических участков составляет 0,5 0,8 1.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 14.04.2004

Извещение опубликовано: 20.12.2004        БИ: 35/2004

---