Сталеразливочный ковш

 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к сталеразливочным ковшам при непрерывной разливке стали. Сущность изобретения: по диаметральной оси днища ковша, имеющего разливочные стаканы, установленные со смещением относительно диаметральной оси, выполнено от 2 до 5 выступов, набранных из 3-9 кирпичей, при этом днище наклонено под углом 2-5 градусов в сторону разливочных стаканов. Высота выступов над днищем по диаметральной оси составляет 0,02-0,03 высоты рабочей полости ковша. Технический эффект заключается в снижении потерь металла вследствие устранения образования воронок на поверхности металла при окончании его слива. 2 ил.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к сталеразливочным ковшам при непрерывной разливке стали.

Наиболее близким по технической сущности является сталеразливочный ковш, включающий кожух и огнеупорную футеровку, состоящую из изоляционного, арматурного и рабочего слоев. Огнеупорная футеровка набирается из кирпичей. В днище ковша установлены гнездовые кирпичи с разливочными стаканами, при этом оси разливочных стаканов смещены относительно диаметральной оси днища ковша. Поверхность днища ковша выполнена плоской.

Недостатком известного сталеразливочного ковша является образование воронки на поверхности жидкого металла в конце его разливки из ковша. Вследствие этого в разливочные стаканы попадает шлак, что приводит к браку непрерывнолитых слитков по химсоставу металла, а также по повышенному содержанию неметаллических включений. В этих условиях необходимо преждевременно прекращать разливку металла из ковша до его полного опорожнения, что приводит к потерям металла.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в сокращении потерь металла при разливке, а также в улучшении качества непрерывнолитых слитков и увеличении выхода годных слитков.

Указанный технический эффект достигается тем, что сталеразливочный ковш включает кожух, кирпичную футеровку боковых стенок и днища, состоящую из изоляционного, арматурного и рабочего слоев, гнездовые кирпичи с разливочными стаканами, установленными в футеровке днища ковша, при этом оси разливочных стаканов смещены относительно диаметральной оси днища ковша.

Рабочий слой футеровки днища ковша набран из разновысоких кирпичей, при этом по диаметральной оси днища ковша параллельно прямой, соединяющей оси разливочных стаканов, выполнены с зазором между собой 2-5 выступов над уровнем днища, набранные из 3-9 огнеупорных кирпичей, уровень поверхности днища выполнен наклонным в сторону разливочных стаканов под углом 2-5 градусов, а высота выступов над уровнем днища по его диаметральной оси составляет 0,02-0,03 высоты рабочей полости ковша.

Сокращение потерь металла будет происходить вследствие устранения образования воронки на поверхности жидкого металла при окончании его слива из ковша, что обеспечивает слив всего металла из ковша до слоя жидкого шлака, находящегося в ковше. Улучшение качества непрерывнолитых слитков и увеличение выхода годных слитков будет происходить вследствие устранения шлака в струю металла, вытекающего из разливочного стакана. Наличие выступов из огнеупорных кирпичей на днище ковша препятствует вращению металла в ковше в конце разливки, что исключает образование воронки на поверхности и, тем самым, исключает затягивание шлака в канал разливочного стакана и преждевременное окончание разливки стали.

Сталеразливочный ковш предпочтителен для применения при поочередной разливке стали через один из двух имеющихся в днище ковша разливочных стаканов.

Диапазон числа выступов в днище ковша в пределах 2-5 объясняется гидравлическими закономерностями образования воронки на поверхности жидкого металла в ковше его разливки. При меньших значениях не будет устраняться образование воронки. Большие значения устанавливать не имеет смысла, т. к. образование воронки будет прекращаться при меньшем числе выступов. Кроме того, при этом будут уменьшаться зазоры между выступами и боковыми стенками ковша, что затруднит течение металла в сторону разливочных стаканов.

Указанный диапазон устанавливается в прямой зависимости от диаметра днища внутренней полости ковша.

Диапазон значений числа кирпичей в каждом выступе в пределах 2-9 объясняется закономерностями размыва огнеупорного материала кирпичей жидким металлом. При меньших значениях будет происходить ускоренный износ кирпичей. При больших значениях будут уменьшаться зазоры между выступами и боковыми стенками ковша, что затруднит течение металла в направлении разливочных стаканов.

Указанный диапазон устанавливается в прямой зависимости от диаметра днища внутренней полости ковша.

Диапазон значений угла наклона поверхности днища ковша в сторону разливочных стаканов в пределах 2-5 градусов объясняется закономерностями течения металла в зазорах между выступами на днище ковша в направлении разливочных стаканов. При меньших значениях возможно образование воронки на поверхности жидкого металла вследствие недостаточной скорости течения металла по днищу ковша. Большие значения устанавливать не имеет смысла, т. к. скорость движения потоков металла в необходимых пределах будет достигаться и при меньших значениях угла наклона поверхности днища ковша.

Указанный диапазон устанавливается в прямой зависимости от диаметра днища внутренней полости ковша.

Диапазон значений величины выступов над уровнем днища ковша по его диаметральной оси в пределах 0,02-0,03 высоты рабочей полости ковша объясняется гидравлическими закономерностями течения потоков металла над днищем ковша его опорожнения. При меньших значениях не будет обеспечиваться устранение воронки на поверхности жидкого металла в ковше. При больших значениях будет происходить ускоренный износ огнеупорных кирпичей в выступах на днище ковша.

Указанный диапазон устанавливается в прямой зависимости от диаметра днища рабочей полости ковша.

В общем случае выступы на днище ковша могут выполняться при укладке кирпичей их длинной гранью как в поперечном направлении к наклону поверхности днища ковша, так и в продольном.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого сталеразливочного ковша с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 показано днище сталеразливочного ковша, продольный разрез; на фиг. 2 то же, разрез A-A.

Сталеразливочный ковш состоит из металлического кожуха 1, изоляционного 2, арматурного 3 и рабочего 4 слоя кирпичей футеровки, боковых стенок 5 и днища 6, гнездовых кирпичей 7 с разливочными стаканами 8, выступов 9, огнеупорных кирпичей 10, диаметральной оси 11, зазоров 12. Позицией α обозначен угол наклона поверхности днища ковша, H высота рабочей полости ковша, h высота выступов над уровнем днища ковша по его диаметральной оси, D диаметр днища рабочей полости ковша.

Сталеразливочный ковш работает следующим образом.

В процессе разливки сталеразливочный ковш наполняется сталью марки ст3, из которого через один из разливочных стаканов 8 металл направляется в промежуточный ковш и далее в кристаллизаторы, из которых вытягиваются непрерывнолитые слитки. Сталеразливочный ковш состоит из металлического кожуха 1 и кирпичной футеровки, состоящей из изоляционного 2, арматурного 3 и рабочего 4 слоев. Рабочий слой 4 образует поверхности боковых стенок 5 и днища 6. В днище ковша установлены два гнездовых кирпича 7 с разливочными стаканами 8. Оси разливочных стаканов 8 симметрично смещены относительно диаметральной оси днища ковша 11.

Рабочий слой футеровки днища ковша набран из разновысоких кирпичей 10. По диаметральной оси 11 днища ковша параллельно прямой, соединяющейся оси разливочных стаканов 8 выполнены с зазорами 12 между собой 2-5 выступов 9 над уровнем днища 6 ковша. Выступы 9 набраны из 3-9 огнеупорных разновысоких кирпичей 10. Уровень поверхности днища 6 выполнен наклонным в сторону разливочных стаканов 8 под углом a в пределах 2-5 градусов. Высота h-выступов 9 над уровнем 6 днища по его диаметральной оси 11 составляет 0,02-0,03 высоты H-рабочей полости ковша.

Изоляционный слой 2 футеровки набран, например, из шамотных кирпичей, арматурный слой 3 из шамотных кирпичей, рабочий слой 4 из пекодоломитовых кирпичей. В общем виде верхние торцы кирпичей 10 и их выступы 9 могут быть сточены под углом a или быть прямыми по горизонтали. В последнем случае поверхность 6 днища ковша будет ступенчатой.

При такой конструкции днища ковша наличие выступов 9 будет препятствовать образованию воронки жидкого металла в конце его разливки вследствие вращения металла над разливочным стаканом 8. Отсутствие воронки и вращения металла устраняет попадание шлака в канал разливочного стакана 8. В общем случае разливка металла из ковша возможна через один или два одновременно разливочных стаканов 8. Регулировка расхода металла из ковша возможна как при помощи стопоров, так и при помощи шиберных затворов.

В таблице приведены примеры осуществления работы сталеразливочного ковша с разливными параметрами.

В первом примере вследствие малого числа выступов, из высоты и угла наклона днища ковша не обеспечивается устранение образования воронки на уровне металла в ковше, а также затягивания шлака в разливочные стаканы.

В пятом примере вследствие большого числа выступов, их высоты и угла наклона днища ковша будет происходить ускоренный износ кирпичей и выступов и, следовательно, выход из строя ковша.

В шестом примере, прототипе, вследствие отсутствия выступов и наклона поверхности днища ковша образуется воронка на уровне металла в ковше и происходит затягивание в нее шлака, что приводит к преждевременному прекращению процесса разливки металла, затягиванию шлака в разливочные стаканы и к потерям металла.

В оптимальных примерах 2-4 вследствие наличия выступов необходимых габаритов и угла наклона днища ковша устраняется образование воронки на уровне металла в ковше и затягивание шлака в разливочные стаканы.

Применение разливочного ковша позволяет снизить потери металла при разливке на 10-15% и увеличить выход годных непрерывнолитых слитков на 5-6%

Формула изобретения

Сталеразливочный ковш, содержащий кожух, кирпичную футеровку с рабочим слоем, гнездовые кирпичи с разливочными стаканами, установленными в днище ковша со смещением относительно диаметральной оси днища, отличающийся тем, что по диаметральной оси днища параллельно прямой, соединяющей оси разливочных стаканов, выполнены на расстоянии друг от друга от двух до пяти выступов, набранных из 3 9 кирпичей, при этом днище выполнено наклонным под углом 2 5^o в сторону разливочных стаканов, а высота выступов над днищем по его диаметральной оси составляет 0,02 0,03 высоты рабочей полости ковша.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3