Узел для процесса получения металла
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для электромагнитного перемешивания расплавленного металла, протекающего в стакане, установленном в промежуточном ковше. Разливочный узел содержит промежуточный ковш, погружной разливочный стакан (SEN) и электромагнитный перемешиватель, установленный снаружи SEN по его окружности, при этом электромагнитный перемешиватель имеет закрытую и цельную часть, окружающую SEN, которая снабжена катушками для создания вращающегося электромагнитного поля в SEN, и часть, окружающая SEN, образует закрытое в окружном направлении и цельное кольцо, через которое проходит SEN, причем электромагнитный перемешиватель выполнен с возможностью фиксированной установки относительно промежуточного ковша и относительно SEN. Изобретение позволяет создать устройство для вихревого движения металла под действием электромагнитного поля, которое максимально снизит риск возникающих неисправностей при эксплуатации разливочного узла. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в общем относится к получению металла и, в частности, к узлу для процесса получения металла.
Уровень техники
Погружные разливочные стаканы (SEN) используются для управления режимом протекания металла в кристаллизаторе слябовой литейной машины и, таким образом, для контроля качества сляба и готового изделия. Обычной практикой является подача аргона в SEN с целью предотвращения засорения этого стакана, обусловленного накапливанием оксидов на его внутренней стенке, и управления режимом протекания металла в кристаллизаторе.
Необходимость повышения качества изделий выявила определенные проблемы, возникающие при использовании обычных SEN, и в качестве эффективной меры для улучшения протекания металла в кристаллизаторе и, таким образом, повышения качества изделий был предложен стакан с вихревым движением металла.
В последние двадцать лет разрабатываются различные способы электромагнитного перемешивания расплавленного металла, протекающего в стакане, установленном в промежуточном ковше. Принципом работы электромагнитного перемешивателя, установленного снаружи стакана по его окружности, является создание вращающегося магнитного поля в этом стакане. В результате в расплавленном металле, протекающем в стакане, возникают вихревые электрические токи. Это приводит к появлению электромагнитной силы, вызывающей вращение находящегося в SEN металла в горизонтальной плоскости.
В документе CN 100357049С описан стакан с вихревым движением металла под действием электромагнитного поля. На подвижном механизме, установленном снаружи стакана по его окружности, обеспечены средства создания вихревого движения металла под действием электромагнитного поля.
Сущность изобретения
Из-за жестких условий, имеющих место в ходе процесса получения металла, например, процесса получения стали, для подвижных частей обычно существует более высокий риск возникновения неисправности, чем для неподвижных конструкций. Средства создания вихревого движения металла под действием электромагнитного поля, предложенные в документе CN 100357049C, как правило, необходимо перемещать из положения при литье после приблизительно каждого шестого цикла нагрева, так как в это время необходимо заменять стакан из-за износа. Это справедливо в общем для всех процессов получения металла. Таким образом, подвижный механизм необходимо перемещать вверх и вниз после небольшого числа циклов нагрева. В случае неисправности подвижного механизма, прекращение работы, необходимое для его замены, будет отрицательно сказываться на всем литейном узле.
С учетом сказанного выше, задача настоящего изобретения - предложить узел для процесса получения металла, позволяющий устранить или по меньшей мере смягчить проблемы, обусловленные существующим уровнем техники.
Поэтому предлагается узел для процесса получения металла, содержащий: промежуточный ковш, погружной разливочный стакан (SEN), предназначенный для выпуска расплавленного металла из промежуточного ковша, и электромагнитный перемешиватель, расположенный вокруг SEN, при этом электромагнитный перемешиватель имеет закрытую и цельную часть, окружающую SEN, которая снабжена катушками для создания вращающегося электромагнитного поля в SEN, причем электромагнитный перемешиватель выполнен с возможностью фиксированной установки относительно промежуточного ковша и относительно SEN.
То есть, закрытая и цельная часть, окружающая SEN, является нераскрываемой. Часть, окружающая SEN, образует закрытое в окружном направлении и цельное кольцо, через которое должен проходить SEN. Закрытая и цельная часть, окружающая SEN, не имеет подвижных элементов, что способствует увеличению срока службы электромагнитного перемешивателя. Если сравнивать с электромагнитными перемешивателями открытого типа, можно получить более высокую напряженность магнитного поля и уменьшить магнитное рассеяние.
Электромагнитный перемешиватель выполнен с возможностью фиксированной установки, или установки без возможности перемещения, относительно промежуточного ковша и относительно SEN. Электромагнитный перемешиватель выполнен с возможностью прикрепления к неподвижной конструкции, как правило - непосредственно или опосредованно к промежуточному ковшу.
При использовании неподвижно установленного электромагнитного перемешивателя закрытого типа можно обеспечить более высокую надежность узла.
Согласно одному варианту, часть, окружающая SEN, имеет сквозное отверстие, создающее канал для установки SEN, причем канал имеет непрерывную внутреннюю стенку, проходящую по его окружности.
Один вариант содержит затворное устройство для SEN, выполненное с возможностью прикрепления к промежуточному ковшу и установки ниже него.
Согласно одному варианту, электромагнитный перемешиватель выполнен с возможностью прикрепления к затворному устройству для SEN.
Согласно одному варианту, электромагнитный перемешиватель выполнен с возможностью прикрепления к нижней стороне затворного устройства для SEN.
Один вариант содержит соединительное устройство, причем SEN имеет первую часть, проходящую от промежуточного ковша, и вторую часть, которая с возможностью снятия прикреплена к первой части при помощи соединительного устройства.
Согласно одному варианту, электромагнитный перемешиватель выполнен с возможностью прикрепления к соединительному устройству.
Согласно одному варианту, электромагнитный перемешиватель выполнен с возможностью прикрепления к дну промежуточного ковша.
Согласно одному варианту, электромагнитный перемешиватель выполнен за одно целое с соединительным устройством.
Согласно одному варианту, процесс получения металла - это процесс получения стали.
Если говорить в общем, все термины, использованные в пунктах Формулы изобретения, должны пониматься в их обычном для данной области техники значении, если здесь явным образом не определено иное. Все указания элемента, устройства, компонента, средства и т. п. в единственном числе должны восприниматься как указание одного экземпляра из возможного множества таких элементов, устройств, компонентов, средств и т. п., если явным образом не указано иное.
Краткое описание чертежей
Теперь в качестве примера будут рассмотрены конкретные варианты реализации настоящего изобретения, со ссылкой на сопровождающие чертежи, из которых:
на Фиг.1 приведен схематичный продольный разрез примерного узла для процесса получения металла; и
на Фиг.2 приведен схематичный продольный разрез другого примерного узла для процесса получения металла.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
Далее настоящее изобретение будет рассмотрено более полно со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых показаны примерные варианты его реализации. Однако настоящее изобретение может быть воплощено во множестве других форм и не должно восприниматься как ограниченное приведенными здесь вариантами; эти варианты предоставлены только в качестве примера, чтобы сделать описание изобретения подробным и исчерпывающим, и они дадут полное представление об объеме этого изобретения специалистам в данной области техники. В этом описании аналогичные элементы указаны под аналогичными ссылочными номерами.
Настоящее изобретение относится к узлу для процесса получения металла, в типичном случае - для процесса непрерывного литья, например, для процесса получения стали, процесса получения алюминия или процесса получения металлического сплава.
Узел включает промежуточный ковш, SEN, предназначенный для выпуска расплавленного металла из промежуточного ковша, и электромагнитный перемешиватель, расположенный вокруг SEN. Электромагнитный перемешиватель выполнен с возможностью фиксированной установки относительно промежуточного ковша и относительно SEN. То есть, электромагнитный перемешиватель устанавливают без возможности перемещения относительно промежуточного ковша и SEN. В частности, электромагнитный перемешиватель выполнен с возможностью прикрепления к неподвижной конструкции, являющейся неподвижной как относительно промежуточного ковша, так и относительно SEN. Эта неподвижная конструкция может, например, представлять собой сам промежуточный ковш, затворное устройство для SEN, прикрепленное к промежуточному ковшу, или соединительное устройство, как правило, прикрепляемое к промежуточному ковшу и предназначенное для скрепления и фиксации двух вытянутых в длину частей SEN, как более подробно будет описано далее.
Когда этот узел используется, расплавленный металл заливается в промежуточный ковш из разливочного ковша. Поступлением в SEN расплавленного металла из промежуточного ковша можно управлять, как правило - с использованием стопорного стержня. Ниже SEN находится кристаллизатор, в который поступает расплавленный металл, и в котором этот металл частично кристаллизуется. Частично кристаллизованный металл затем перемещается вовне из кристаллизатора под действием силы тяжести, обычно - по формующим и охлаждающим валкам. В результате можно получить заготовки круглого или квадратного сечения или слябы.
На Фиг.1 показан первый примерный узел для процесса получения металла. Узел 1 содержит промежуточный ковш 3, который представляет собой металлургический сосуд, снабженный нижним выпускным отверстием 3а, и также содержит SEN 5. SEN 5 выполнен с возможностью установки в нижнем выпускном отверстии 3а промежуточного ковша 3, чтобы сделать возможным выпуск расплавленного металла из этого ковша.
SEN 5, приведенный в качестве примера, является цельным и проходит в кристаллизатор 11, установленный ниже промежуточного ковша 3 и этого SEN, в результате чего расплавленный металл, протекающий через SEN 5, может поступать в кристаллизатор 11 под действием силы тяжести. Примерный узел 1 может включать стопорный стержень 6, снабженный отверстием для впуска аргона, которое обеспечивает протекание аргона внутрь этого стопорного стержня. Стопорный стержень 6 имеет осевой канал, по которому может протекать аргон, и отверстие для выпуска аргона, которое связано с отверстием для впуска аргона, это обеспечивает протекание аргона через данный стопорный стержень в SEN 5. За счет этого можно управлять протеканием расплавленного металла внутри SEN 5 таким образом, чтобы избежать его засорения. Кроме того, стопорный стержень 6 может быть выполнен с возможностью перемещения вверх и вниз для регулирования расхода расплавленного металла, вытекающего из промежуточного ковша 3 в кристаллизатор 11 через SEN 5.
Помимо этого, узел 1, приведенный в качестве примера, включает электромагнитный перемешиватель 7 и затворное устройство 9 для SEN. Электромагнитный перемешиватель 7 относится к закрытому типу в том смысле, что он не имеет подвижных частей в области, окружающей SEN 5. То есть, закрытая и цельная часть электромагнитного перемешивателя 7, окружающая SEN, или его кольцевая концевая часть, которая расположена снаружи SEN 5 по его окружности, выполнена нераскрываемой. Таким образом, эта кольцевая концевая часть является цельной, при этом необходимо понимать, что эта часть может содержать некоторое число отдельных компонентов, например, сердечник магнита и катушки, намотанные вокруг этого сердечника. Кольцевая концевая часть создает канал для установки SEN 5. Можно сказать, что этот канал является непрерывным в окружном направлении, по всей его окружности. Так как электромагнитный перемешиватель 7 относится к закрытому типу, его нельзя раскрыть во время монтажа, установить вокруг SEN 5 с двух сторон и после этого закрыть. Вместо этого при монтаже электромагнитный перемешиватель 7 навинчивают на SEN 5 в его осевом направлении.
Затворное устройство 9 для SEN выполнено с возможностью перекрывания SEN 5. В частности, затворное устройство 9 для SEN выполнено с возможностью перекрывания SEN 5 в его поперечном направлении. Как правило, затворное устройство 9 для SEN используют только в аварийной ситуации, в случае, если стопорный стержень 6 нельзя привести в действие, или он разрушен. Согласно представленному примеру, затворное устройство 9 для SEN неподвижно прикреплено к нижней стороне промежуточного ковша 3. Электромагнитный перемешиватель 7 неподвижно прикреплен к затворному устройству 9 для SEN. Таким образом, электромагнитный перемешиватель 7 имеет опосредованное прикрепление к промежуточному ковшу 3. Согласно представленному примеру, электромагнитный перемешиватель 7 прикреплен к нижней стороне затворного устройства 9 для SEN. Электромагнитный перемешиватель 7 прикреплен к затворному устройству 9 для SEN при помощи крепежных элементов. Примеры подходящих крепежных элементов включают винты и болты.
На Фиг.2 показан другой примерный узел для процесса получения металла, обозначенный ссылочным номером 1'. Узел 1' аналогичен узлу 1, описанному выше со ссылкой на Фиг.1. А именно, узел 1' содержит промежуточный ковш 3, стопорный стержень 6, электромагнитный перемешиватель 7, SEN 5' и соединительное устройство 13, используемое при замене стакана.
Но SEN 5' не является цельным в отличие от SEN 5. SEN 5' включает первую часть 5а и вторую часть 5b. Первая часть 5а стакана и вторая часть 5b стакана выполнены с возможностью соединения при помощи соединительного устройства 13. Первая часть 5а стакана выполнена с возможностью соединения с промежуточным ковшом 3 или является его неотъемлемой частью. Вторая часть 5b стакана проходит в кристаллизатор 11.
Первая часть 5а стакана и вторая часть 5b стакана, например, могут иметь соответствующие расположенные напротив фланцы, которые образуют средство сопряжения этих двух частей. Соединительное устройство 13 может обеспечивать соединение двух фланцев друг с другом. При помощи соединительного устройства 13 вторую часть 5b стакана можно простым образом соединить с первой частью 5а стакана и отсоединить от нее, чтобы заменить эту вторую часть при необходимости. То есть, соединительное устройство 13 обеспечивает прикрепление второй части 5b стакана к первой части 5а стакана с возможностью снятия.
Электромагнитный перемешиватель 7 может быть прикреплен к соединительному устройству 13. Соединительное устройство 13, например, может иметь горизонтальную верхнюю поверхность, а электромагнитный перемешиватель 7 может быть выполнен с возможностью неподвижного прикрепления к этой горизонтальной верхней поверхности. Соединительное устройство 13 неподвижно прикреплено к SEN 5', который, в свою очередь, неподвижно прикреплен к промежуточному ковшу 3, и электромагнитный перемешиватель 7 неподвижно прикреплен к соединительному устройству 13. То есть, электромагнитный перемешиватель 7 имеет опосредованное соединение с промежуточным ковшом 3 или опосредованное прикрепление к нему.
В качестве альтернативы неподвижному прикреплению электромагнитного перемешивателя к соединительному устройству, он может быть неподвижно прикреплен непосредственно к промежуточному ковшу. В этом случае электромагнитный перемешиватель будет, как правило, прикреплен к нижней стороне, или дну, промежуточного ковша. В качестве еще одной альтернативы, электромагнитный перемешиватель можно выполнить за одно целое с соединительным устройством.
Выше основные особенности настоящего изобретения были описаны со ссылкой лишь на небольшое число примеров. Однако, как легко поймет специалист в данной области техники, помимо рассмотренных в равной степени возможны и другие варианты реализации настоящего изобретения, не выходящие за пределы его объема, который определен в пунктах приложенной Формулы изобретения.
1. Узел (1,1') для литья металла, содержащий:
промежуточный ковш (3);
погружной разливочный стакан (SEN) (5,5'), предназначенный для выпуска расплавленного металла из промежуточного ковша (3); и
электромагнитный перемешиватель (7), расположенный вокруг SEN (5,5'), при этом электромагнитный перемешиватель (7) имеет закрытую и цельную часть, окружающую SEN, которая снабжена катушками для создания вращающегося электромагнитного поля в SEN (5,5'), и часть, окружающая SEN (5,5'), образует закрытое в окружном направлении и цельное кольцо, через которое проходит SEN (5),
причем электромагнитный перемешиватель (7) установлен без возможности перемещения относительно промежуточного ковша (3) и относительно SEN (5,5').
2. Узел (1,1') по п. 1, в котором часть, окружающая SEN, имеет сквозное отверстие, создающее канал для установки SEN (5,5'), причем канал имеет непрерывную внутреннюю стенку, проходящую по его окружности.
3. Узел (1) по п. 1 или 2, в котором затворное устройство (9) для SEN выполнено с возможностью прикрепления к промежуточному ковшу (3) и расположения ниже него.
4. Узел (1) по п. 3, в котором электромагнитный перемешиватель (7) прикреплен к затворному устройству (9) для SEN.
5. Узел (1) по п. 4, в котором электромагнитный перемешиватель (7) прикреплен к нижней стороне затворного устройства (9) для SEN.
6. Узел (1') по п. 1 или 2, который дополнительно содержит соединительное устройство (13), причем SEN (5') имеет первую часть (5а), проходящую от промежуточного ковша (3), и вторую часть (5b), которая с возможностью снятия прикреплена к первой части (5а) при помощи соединительного устройства (13).
7. Узел (1') по п. 6, в котором электромагнитный перемешиватель (7) прикреплен к соединительному устройству (13).
8. Узел по п. 6, в котором электромагнитный перемешиватель (7) прикреплен к дну промежуточного ковша (3).
9. Узел (1') по п. 6, в котором электромагнитный перемешиватель (7) выполнен за одно целое с соединительным устройством (13).
10. Узел (1,1') по любому из пп. 1-9, в котором процесс получения металла представляет собой процесс получения стали.
