Устройство для подвода металла в кристаллизатор

 

(19)RU(11)639189(13)C(51)  МПК ⁵    _B22D11/10Статус: по данным на 17.12.2012 - прекратил действиеПошлина:

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДВОДА МЕТАЛЛА В КРИСТАЛЛИЗАТОР

Изобретение относится к металлургии, конкретно к непрерывной разливке металлов и сплавов. Известно устройство для подвода металла в кристаллизатор, выполненное в виде огнеупорного глуходонного стакана с боковыми выходными отверстиями, оси которых расположены под углом к горизонтали. Известное устройство обеспечивает эффективную защиту расплава от вторичного окисления и улучшает условия разливки. В случае равных расстояний от стакана до стенок кристаллизатора в направлении всех отверстий известное устройство позволяет получать минимальное развитие неравномерности фронта затвердевания и турбулентности мениска металла в кристаллизаторе, что обуславливает возможность разливки с максимально допустимыми скоростями и удовлетворительное качество заготовок. Однако практика непрерывной разливки часто сталкивается со случаями, когда струи необходимо подавать на различные расстояния до стенок кристаллизатора. Такие случаи более всего характерны для разливки металлов и сплавов в заготовки прямоугольного сечения - подачи металла тремя и большим числом наклонных струй и т.д. Использование известного устройства для указанных условий приводит к тому, что струи металла поступают к затвердевающей оболочке на различной высоте от мениска и с различной интенсивностью, что обуславливает значительное развитие неравномерности фронта затвердевания и турбулентности мениска металла в кристаллизаторе. Вследствие этого приходится снижать скорость разливки, а отлитые заготовки характеризуются в ряде случаев низким качеством. Цель изобретения - повышение надежности процесса разливки и качества заготовок. Достигается это тем, что устройство содержит боковые отверстия разных диаметров, причем приведенный диаметр большего отверстия в 1,1-2,5 раза превышает диаметр меньшего отверстия, а угол наклона меньшего отверстия в 1,2-2,7 раза превышает угол наклона большего отверстия. На фиг.1 изображен общий вид устройства; на фиг.2 - вид А на фиг.1. Устройство 1 состоит из промежуточного ковша 2 со стопором 3 и установленного в ковш 2 глуходонного огнеупорного стакана 4 с выходными отверстиями 5, оси которых наклонены под углом α ₂ и отверстиями 6, оси которых наклонены под углом α ₁ к горизонтальной плоскости. Диаметры отверстий 5 обозначены через d₂, отверстий 6 - через d₁, причем d₁больше d₂ в 1,1-2,5 раза, а угол α ₂ больше угла α₁ в 1,2-2,7 раза. Значения углов и диаметров отверстий определяют из следующих соотношений:
; = где α_1,2,3...n - угол наклона оси 1,2,3...n выходного отверстия к горизонтальной плоскости;
l_1,2,3,....n - горизонтальная проекция отрезка прямой от оси стакана до стенки кристаллизатора по оси 1,2,3...n отверстия;
d_1,2,3...n - диаметр 1,2,3....n отверстия. Указанные соотношения получены на основе исследования закономерностей распределения цилиндрической струи в стесненном пространстве жидкой фазы непрерывного слитка. Такое исследование, выполненное методом гидравлического моделирования, дает следующую зависимость скорости потока на оси струи от ее длины
(W^x_ось) = B где W^х_ось - скорость потока на оси струи, м/с;
- безразмерная длина струи, в калибрах. Здесь х - размерная длина струи;
d - диаметр струи, м;
А и В - постоянные. Представим эту зависимость в виде
(W^x_ось)^A=B . В соответствии с ней скорость потока на оси струи диаметром d₁ из стакана, отстоящего на х₁ от стенки кристаллизатора, составит в месте встречи струи с оболочкой сляба
(W^x_ось)^A=B ,
Аналогично для струи диаметром d₂, истекающей из стакана на расстояние х₂ до встречи с оболочкой сляба, скорость потока составит в месте встречи
^.
Из условия равенства скоростей потоков W=W на оси струй y различных мест оболочки сляба получаем
= . Накладывая на последнее равенство условие встречи струй с оболочкой сляба на одной и той же высоте с учетом возможных вариаций угла наклона; и диаметра струи, получаем приведенные выше соотношения, где вариации учтены коэффициентами 0,8-1,2 и 0,9-1,1 cоответственно для первого и второго соотношений. Устройство работает следующим образом. Из промежуточного ковша 2 металла 9 поступает в стакан 4, расход металла при этом регулируется стопором 3, и далее через два отверстия 5 и два отверстия 6 соответственно к широким В = 2l₁ и узким А = 2l₂ граням затвердевшей корочки 7 заготовки струями диаметром d₂ и d₁ под углами α ₂ и α₁ на одной и той же высоте Н от мениска 8 металла 9 в кристаллизаторе 10 с одной и той же интенсивностью. Устройство 1 предпочтительно использовать вместе с покрытием мениска 8 металла 9 в кристаллизаторе 10 слоем шлака 11. Пример конкретного выполнения устройства, не исключающий другие варианты выполнения. Подают сталь через удлиненный погружной стакан с диаметром проводящего канала 70 мм в кристаллизатор сечением 230 x 290 мм. Стакан имеет четыре выходных отверстия в виде щелей высотой 80 мм, наклоненных вниз. Предлагаемый стакан выполнен с отверстиями разного приведенного диаметра. При этом со стороны ближних граней (по размеру 230 мм) толщина щели составляет 15 мм (приведенный диаметр 27 мм) и ее ось наклонена под углом 30^o к горизонтали; со стороны дальних граней (по размеру 290 мм) толщина щели равна 20 мм (приведенный диаметр 32 мм) и наклон ее оси составляет 25^o.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДВОДА МЕТАЛЛА В КРИСТАЛЛИЗАТОР, выполненное в виде огнеупорного глуходонного стакана с боковыми выходными отверстиями, оси которых расположены под углом к горизонтали, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности процесса разливки и качества заготовок, огнеупорный стакан содержит боковые отверстия разных диаметров, причем приведенный диаметр большего отверстия в 1,1 - 2,5 раза превышает диаметр меньшего отверстия, а угол наклона меньшего отверстия в 1,2 - 2,7 раза превышает угол наклона большего отверстия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2