Район разливки металла

Изобретение относится к металлургическому производству, а именно к конструкциям разливочных стендов для непрерывной разливки стали. Разливочный стенд содержит лаги с расположенным на них сталеразливочным ковшом для разливки металла в промежуточный ковш. На лагах закреплены направляющие, на которых установлены рамы. Рамы размещены с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном продольной оси промежуточного ковша и совпадающим с поперечной осью промежуточного ковша. Изобретение позволяет сохранить симметрию теплопереноса металла относительно выпускных отверстий промежуточного ковша. Обеспечивается получение заготовок высокого качества и одинакового состава. 4 ил.

 

Изобретение относится к металлургическому производству и может быть использовано на участках непрерывной разливки стали, поступающей в ковшах со сталеплавильных агрегатов для получения литых заготовок заданного профиля с различными размерами.

Известно техническое решение по патенту на изобретение Украины №58862 А, В 22 D 11/10 «Район разливки металла». В состав оборудования входят поворотный стенд для сталеразливочного ковша и поворотная тележка для промежуточного ковша. Поворотный стенд и поворотная тележка размещены на колонне, прикрепленной к фундаменту, при этом стенд оснащен лагами для размещения на них сталеразливочного ковша.

Работа в районе осуществляется следующим образом. На позиции загрузки на лаги поворотного стенда устанавливают сталеразливочный ковш. Приводом поворота стенда перемещают сталеразливочный ковш на позицию разливки, где его останавливают над разогретым промежуточным ковшом. Затем начинают разливку металла из сталеразливочный ковша и далее через сливные отверстия промковша в кристаллизаторы. При симметричном положении места заливки (бойного места) относительно пар выпускных отверстий промковша теплоперенос металла по отношению к парам выпускных отверстий тоже симметричен. При этом режимы литья на парах симметрично расположенных ручьев находятся в равнозначных условиях (см. фиг.3).После того, как сталеразливочный ковш опорожнится, приводом поворота лаги стенда переводят его в резервную позицию, одновременно подавая на позицию разливки наполненный металлом новый сталеразливочный ковш. При этом «Правилами технической эксплуатации механического оборудования машин непрерывного литья заготовок». М., Металлургия, 1991 г., с.40, п.4.2.5 запрещается на двух смежных плавках лить металл из сталеразливочного ковша в промежуточный ковш в одно и то же место, чтобы не разбивать струей металла, поступающей из сталеразливочного ковша, ударную площадку, выполненную в днище промковша. Для этого стенд поворачивают из исходного положения, изменяя положение сталеразливочного ковша относительно промковша на 1-2°, что приводит к асимметрии места заливки металла относительно выпускных отверстий в промковше (см. фиг.4). При этом изменяется расстояние в промковше от места падения струи металла до каждого из выпускных отверстий в днище. В результате создается неравномерный теплоперенос металла по отношению к различным выпускным отверстиям промковша.

К моменту наполнения промковша до рабочего уровня ядро металла с более высокой температурой сосредоточено вокруг центра заливки металла.

Перемещение металла, заливаемого в промежуточный ковш от места заливки в продольных направлениях промковша, сопряжено с изменением его теплосодержания на участках перемещения. В связи с этим к более удаленным выпускным отверстиям поступают объемы металла с меньшей температурой, а к выпускным отверстиям, расположенным ближе к месту заливки, поступает металл с более высокой температурой. В результате чего истекаемые из всех выпускных отверстий объемы металла имеют различные свойства, это вызывает нестабильность процесса литья на различных ручьях, необходимость корректировки режимов литья на каждом из ручьев, частое затягивание более удаленных от ударной площадки выпускных отверстий. А главное приводит к ухудшению качества металлических заготовок, получаемых с использованием данного оборудования.

Известен район разливки металла, раскрытый в книге В.П.Григорьева и др. «Конструкции и проектирование агрегатов сталеплавильного производства». М., МИСиС, 1995, с.427-428, рис.229, с.430, рис.230 - (1), близкий к заявляемому решению и принятый в качестве прототипа.

Район разливки включает в себя подъемно-поворотный стенд с установленным на его лагах сталеразливочным ковшом, две тележки, расположенные слева и справа относительно стенда.

Работа в районе разливки осуществляется следующим образом. Подъемным краном промковш устанавливают на тележку, расположенную на одной из резервных позиций, и разогревают до температуры 1100-1200°С. Затем тележку с разогретым промковшом перемещают на позицию разливки, устанавливают его, центрируя относительно кристаллизатора, и затем осуществляют выпуск металла из сталеразливочного ковша в промковш. Далее через выпускные отверстия в днище промковша металл поступает в кристаллизаторы. После опорожнения сталеразливочного ковша поворотом стенда пустой его переводят в резервную позицию, одновременно подавая на позицию разливки наполненный металлом сталеразливочный ковш. Перед выпуском следующего объема металла из сталеразливочного ковша за счет подъема лаг стенда со сталеразливочным ковшом меняют положение сливного отверстия сталеразливочного ковша относительно ударной площадки промковша, так как совершая плоскопараллельное движение, сталеразливочный ковш, поднимаясь по вертикали, одновременно совершает и перемещение в горизонтальной плоскости. При этом ось сливного отверстия смещается относительно ударной площадки в направлении, перпендикулярном продольной оси промковша, а струя металла, попадая на ударную площадку, располагается симметрично относительно пар сливных отверстий в днище промковша. Это приводит к стабилизации процесса литья на парах симметрично расположенных выпускных отверстиях промковша и улучшению качества получаемых металлических заготовок.

По сравнению с аналогом при работе на данном оборудовании существует возможность смещать струю металла, выходящую из сталеразливочного ковша, относительно днища промковша в направлении, совпадающем с поперечной осью промковша, что позволяет сохранять симметрию теплопереноса металла в пределах пар выпускных отверстий промковша, что благоприятно отражается на качестве металла.

Однако при получении легированных марок сталей осуществляют выпуск металла из сталеразливочного ковша в промковш, защищая струю от окисления атмосферным кислородом. Для этого к сливному отверстию сталеразливочного ковша прикрепляют погружную трубу одним концом, при этом второй ее конец весь период истечения металла должен располагаться ниже мениска металла в промковше.

Во время разливки металла на двух смежных плавках по правилам технической эксплуатации не разрешается лить металл на одно и то же бойное место промковша. Для чего перемещают лаги со сталеразливочным ковшом, совершающим движение по дуге. При этом изменяется положение сливного отверстия сталеразливочного ковша относительно выпускных отверстий промковша, и изменяются длины металлопотоков от ударной площадки до выпускных отверстий промковша.

Реализовать литье с использованием погружной трубы в прототипе и осуществлять разливку с защитой струи металла становится затруднительным, так как перемещение оси сливного отверстия сталеразливочного ковша в направлении, перпендикулярном продольной оси промковша и совпадающем с поперечной осью промковша, происходит по криволинейной траектории плоскопараллельно и погружная труба, перемещаясь по вертикали, может подниматься выше уровня металла в промковше. А это приведет к окислению металла атмосферным кислородом и ухудшению качества получаемых заготовок.

Таким образом, недостатком прототипа является неудовлетворительное качество заготовок, которые получают на данном оборудовании.

В основу изобретения поставлена задача улучшения качества заготовок, получаемых с использованием разливочного стенда.

Эта задача решатся за счет технического результата, который состоит в сохранении постоянства расстояния между днищами сталеразливочный ковша и промковша по высоте при перемещении сталеразливочного ковша в направлении, перпендикулярном продольной оси промковша и совпадающем с его поперечной осью.

Для достижения вышеуказанного результата разливочный стенд, содержащий лаги с расположенным на них сталеразливочным ковшом для разливки металла в промежуточный ковш, который установлен на тележке и имеет выпускные отверстия в днище, согласно изобретению снабжен направляющими, закрепленными на лагах и установленными на них рамами, каждая из которых размещена с возможностью перемещения от привода, закрепленного на лагах, в направлении, перпендикулярном продольной оси промежуточного ковша и совпадающем с поперечной осью промежуточного ковша.

В результате сравнительного анализа заявляемого разливочного стенда и прототипа установлено, что они имеют следующие общие признаки:

- стенд, оснащенный лагами, с расположенными на них сталеразливочным ковшом для разливки металла в промежуточный ковш;

- установка промежуточного ковша на тележке с выпускными отверстиями в днище;

и отличительные признаки:

- снабжение направляющими, закрепленными на лагах стенда;

- снабжение приводными рамами, установленными на лагах стенда;

- возможность перемещения каждой из рам в направлении, перпендикулярном продольной оси промковша и совпадающем с поперечной осью промковша;

- закрепление приводов рам на лагах стенда.

Таким образом, предлагаемый разливочный стенд имеет новые узлы и новые связи между узлами, новое взаимное размещение элементов относительно друг друга.

Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом имеется причинно-следственная связь.

Благодаря оснащению разливочного стенда направляющими, закрепленными на лагах стенда и установленными на них приводными рамами, каждая из которых размещена с возможностью перемещения от привода, закрепленного на лагах, в направлении, перпендикулярном продольной оси промковша и совпадающем с поперечной осью промковша, стало возможным перемещать сливное отверстие сталеразливочного ковша относительно промковша в направлении, перпендикулярном продольной оси промковша и совпадающем с поперечной осью промковша, сохранять постоянным расстояние по вертикали между днищами сталеразливочного ковша и промковшом, что позволяет осуществлять разливку металла с защищенной от окисления атмосферным кислородом струей за счет размещения свободного торца погружной трубы ниже уровня жидкого металла в промковше, что обеспечивает получение металлических заготовок высокого качества и однородного состава на симметрично расположенных выпускных отверстиях.

Таким образом, выполнение разливочного стенда в соответствии с формулой изобретения позволяет получать заготовки высокого качества.

Исключение из отличительных признаков хотя бы одного из них не обеспечивает решения поставленной задачи - улучшения качества получаемых заготовок.

Заявляемое техническое решение не известно из уровня техники, потому оно является новым.

Заявляемое техническое решение имеет изобретательский уровень потому, что рассмотренный выше разливочный стенд для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

Заявляемое решение промышленно применимо потому, что его техническое исполнение в условиях, например ЗАО НКМЗ, не представляет сложностей.

С использованием заявляемого решения выполнен технический проект для Молдавского металлургического завода.

Таким образом, заявляемому решению может быть представлена правовая охрана потому, что оно является новым, имеет изобретательский уровень и промышленно применимо.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, на которых изображено следующее:

фиг.1 - общий вид разливочного стенда;

фиг.2 - место А на фиг.1;

фиг.3 - вид в плане в аналоге при симметричном размещении струи металла относительно пар сливных отверстий промковша;

фиг.4 - вид в плане в аналоге при асимметричном размещении струи металла относительно пар сливных отверстий промковша.

В состав оборудования входят стенд 1 с лагами 2, на которых установлен сталеразливочный ковш 3 со сливным отверстием 4 в днище и тележка 5 с размещенным на ней промежуточным ковшом 6. На лагах 2 закреплены направляющие 7, выполненные в данном случае в виде роликов, на которых установлены рамы 8. Кроме того, на лагах 2 установлены приводы 9 горизонтального перемещения, каждый из которых сочленен с соответствующей рамой 8. Тип привода перемещения существенного значения для данного изобретения не имеет и может быть, например, электромеханическим или гидравлическим. В данном случае отдано предпочтение гидравлическому приводу как более простому. К сливному отверстию 4 в днище сталеразливочного ковша 3 присоединена погружная труба 10.

Работает сталеразливочный стенд следующим образом.

Тележка 5 доставляет разогретый на резервной позиции промежуточный ковш 6 на позицию разливки. Подъемным краном устанавливают сталеразливочный ковш 3, наполненный расплавленным металлом, на раму 8 стенда 1. Поворотом лаг 2 стенда 1 размещают сталеразливочный ковш 3 над промковшом 6. Открывают шиберный затвор сталеразливочного ковша 3 и через погружную трубу 10 металл выпускают из сталеразливочного ковша 3 в промковш 6. При этом регулируют взаимное расположение ковшей 3 и 6 таким образом, чтобы вышедшая из сталеразливочного ковша 3 струя металла попадала на поперечную ось промковша 6 и далее через выпускные отверстия промковша 6 металл поступал в кристаллизаторы. При этом сохраняется симметрия теплопереноса металла между симметрично расположенными выпускными отверстиями промковша, что позволяет получить на них металлические заготовки одинаково высокого качества. При разливке двух смежных плавок необходимо смещать сливное отверстие сталеразливочного ковша относительно бойного места промковша в направлении, перпендикулярном его продольной оси и совпадающем с поперечной осью промковша 6. Для этого приводом 9 перемещают раму 8, которая, двигаясь по направляющим 7, смещает сливное отверстие сталеразливочного ковша 3 по горизонтали в направлении, совпадающем с поперечной осью промковша 6. При этом изменяется положение сливного отверстия сталеразливочного ковша 3 относительно выпускных отверстий промковша 6, и изменяются длины металлопотоков от ударной площадки до выпускных отверстий промковша, а нижний торец погружной трубы 10 по-прежнему находится ниже уровня металла в промковше 6, т.е. не происходит окисления жидкого металла атмосферным кислородом.

После опорожнения сталеразливочного ковша поворотом стенда 1 пустой сталеразливочный ковш 3 переводят в резервную позицию, а следующий сталеразливочный ковш 3, наполненный металлом и установленный на раме 8, размещают на позиции разливки над промковшом 6. Приводом 9 перемещают раму 8 по направляющим 7, выставляя сталеразливочный ковш 3 таким образом, чтобы струя металла, которая будет выходить из погружной трубы 10, попадая на новое место ударной площадки в днище промковша, размещалась симметрично относительно пар выпускных отверстий, расположенных в нем. Дальнейшая работа разливочного стенда повторяется аналогично описанному.

Из всего вышеизложенного видно, что выполнение района разливки металла в соответствии с формулой изобретения позволяет перемещать сталеразливочный ковш относительно промковша по горизонтали во время разливки металла в направлении, совпадающем с поперечной осью промковша, сохраняя постоянным расстояние между днищами сталеразливочного ковша и промковша, оставляя нижний торец погружной трубы ниже уровня металла в промковше, что предохраняет струю металла от окисления кислородом воздуха и позволяет получать металлические заготовки высокого качества и одинакового состава на симметрично расположенных выпускных отверстиях промковша.

Разливочный стенд, содержащий лаги с расположенным на них сталеразливочным ковшом для разливки металла в промежуточный ковш, который установлен на тележке и имеет выпускные отверстия в днище, отличающийся тем, что он снабжен направляющими, закрепленными на лагах и установленными на них рамами, каждая из которых размещена с возможностью перемещения от привода, закрепленного на лагах, в направлении, перпендикулярном продольной оси промежуточного ковша и совпадающим с поперечной осью промежуточного ковша.