Устройство для снятия перегреварасплавленного металла

 

п118I 8737

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.03.78 (21) 2589411/22-02 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.04.81. Бюллетень № 13 (45) Дата опубликования описания 07.04.81 (51) М. Кл.

В 22D 11/04

В 22D 11/10

Государственный комитет (53) УДК 621.746.27 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения Л. А. Соколов, А. И. Тарасенко, 1О. А. Гусенков, С. If. Ефименко и А. М. Кондратюк

Центральный ордена Трудового Красного Знамени иаучцо-; -,:: исследовательский институт черной металлургии им. И. П. Бардина (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНЯТИЯ ПЕРЕГРЕВА

РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к устройствам для снятия перегрева расплавленного металла.

Известно устройство для снятия перегрева расплавленного металла, представляющее охлаждаемый вибратор, выполненный в виде концентрично расположенных труб, причем наружная труба снабжена со стороны рабочего конца сферическим дном, над которым расположен торец внутренней трубы. Отвод тепла производится за счет охладителя, циркулирующего внутри данного устройства. Чтобы виброохладитель не охлаждал верхний слой металла и не происходило вследствие этого образование корочки металла на мениске, последний совмещен с обогревателем (1).

Устройство имеет следующие недостатки.

Работа нагревателя связана с большой затратой электроэнергии — порядка 35—

40 кВт на один нагреватель. Устройство сложно в изготовлении и эксплуатации. В кристаллизаторах малого сечения вообще невозможно применять подобные нагреватели. Жидкий металл представляет собой агрессивную среду с высокой точкой плавления. Поэтому нагреватель, погруженный .в жидкий металл, быстро выходит из строя. .Как показали исследования, вибрация не устраняет роста корочки на поверхности устройства.

Известно устройство для снятия перегрева расплавленного металла, представляющее собой металлический охлаждаемый вибратор, выполненный в виде концентрично расположенных труб, причем наружная труба снабжена со стороны рабочего конца сферическим дном, над которым распо1О ложен открытый торец внутренней трубы.

Отвод тепла производится за счет охладителя, циркулирующего внутри данного устройства. Наружная труба вибратора снабжена теплоизоляцией по всей ее длине (2).

15 Как показали исследования, наличие изоляции не устраняет роста корочки на поверхности устройства. Вместе с тем изоляция существенно снижает теплоотвод от устройства, заметно снижая эффективность

20 его работы. Устройство сложно в изготовлении и эксплуатации, как следствие этого, наблюдается его низкая работоспособность.

Известно устройство, которое взято за

25 прототип, представляющее собой механический активатор. Активатор выполнен в виде соосно расположенных одна в другой труб, причем наружная труба снабжена со стороны конца конусообразным дном, над

30 которым расположен открытый торец внут818737

3 ренней трубы. Отвод тепла производится за счет охладителя, циркулирующего внутри данного устройства..Рабочая поверхность наружной трубы покрыта защитным слоем. Внутри наружной трубы жестко установлены направляющие втулка и ребра, Активатор совершает как вращательное, так и возвратно-поступательное движение.

Жидкий металл вибрируют двумя колебаниями разной частоты. Глубина проникновения колебаний в жидкий металл зависит от конусности дна головки. Вибрация в данном устройстве необходима для увеличения эффективности обработки металла и предотвращения налипания металла на поверхность механического активатора (3).

Однако устройство сложно в изготовлении и эксплуатации и, как следствие этого, имеет низкую работоспособность.

Наличие защитного слоя на поверхности активатора увеличивает термическое сопротивление его наружной стенки. Это приводит к снижению охлаждения активатором жидкой стали.

Как показали исследования, на наружных поверхностях такого рода устройства, погруженных в жидкий металл, происходит непрерывный рост корочки. Если устройство не удалить из жидкого металла, непрерывно растущая корочка сомкнется с вытягиваемой из кристаллизатора оболочкой слитка и произойдет авария.

Таким образом, известные устройства не обеспечивают требуемое снятие перегрева жидкого металла в кристаллизаторе и непрерывное отпадание накристаллизовавшейся корочки с поверхности устройства внутрь лунки слитка. Поэтому эти устройства не в состоянии уменьшить ликвацию и пористость центральной зоны слитка.

Цель изобретения — улучшение качества отливаемого слитка и упрощение конструкции устройства.

Цель достигается тем, что наружная труба выполнена в виде перевернутого усеченного конуса, образующая внешней поверхности которого расположена под углом

13 — 20 к оси симметрии конуса, а образующая внутренней поверхности — под углом

7 — 10 .

Нижний предел значений угла наклона внешней образующей наружного конуса был взят несколько больше, чем угол самоторможения конусов и клиньев.

При угле конуса, равном или меньшим углу самоторможения, отпадания кристаллизующейся корочки не происходит. В этом случае толщина корочки на конусе непрерывно увеличивается. Если конус не удалить из жидкого металла, наступит момент, когда наружная поверхность корочки сомкнется с движущейся из кристаллизатора оболочкой слитка. Последнее во избежание аварии не допустимо.

5 ю

Верхний предел взят из практики эксплуатации устройства. Практика показала, что увеличение угла конусности более чем на 20 прн постоянном диаметре конуса приводит к существенному уменьшению охлаждающей поверхности устройства и глубины его- погружения. Необходимо, чтобы температура внешней поверхности наружного конуса повышалась от его меньшего основания к большему. При этом на 0,1 м длины образующей этой поверхности температура должна увеличиваться вдвое. Это достигается тем, что угол наклона внутренней образующей наружного конуса к его оси симметрии составляет

7 — 10 соответственно.

При величине угла большей 10 не будет достигнут требуемый перепад температур по толщине стенки, при угле, меньшем

7, возможно оплавление медной стенки.

Разнотолщинность стенки наружного полого конуса приводит к тому, что температура наружной поверхности конуса вблизи

его большего основания будет почти в два раза больше, чем вблизи меньшего основания. Как показали расчеты, толщина корочки у большего основания конуса будет заметно тоньше и ее сила давления на конус соответственно меньше. Это является благоприятным фактором с точки зрения

«сползания» корочки с конуса.

Как показала практика, разнотолщинность стенки наружного полого конуса и наличие угла наклона образующей его наружной поверхности, большего, чем угол с амоторможения, обеспечивает непрерывное отпадание кристаллизующейся корочки с наружной поверхности конуса внутрь жидкой фазы без какой-либо вибрации.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, продольный разрез.

Устройство состоит из соосно расположенных одна в другой труб. Наружная труба 1 имеет дно 2, над которым расположен открытый торец 3 внутренней трубы

4. Внутренняя труба 4 служит для подачи охладителя к устройству. Внешняя образующая о наружной трубы 1 образует с осью симметрии конуса угол, равный 13, а внутренняя образующая 6 наружного конуса образует с осью симметрии конуса угол, равный 7 . Наружная образующая 7 внутреннего конуса 4 параллельна внутренней образующей наружного конуса.

Перед погружением устройства в металл подают охладитель по внутренней трубе и отводят его по конусообразному зазору между наружной и внутренней трубами.

Устройство работает следующим образом.

При нахождении устройства в жидком металле на наружной поверхности конуса накристаллизовывается корочка чашеобразной формы. При усадке корочки возникает сила вдоль наружной поверхности ко818737

Формула изобретения

Составитель Л. Соколов

Техред И. Заболотнова

Редактор С. Титова

Корректоры: В. Нам и 3. Тарасова

Заказ 626/6 Изд. № 265 Тираж 869 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3(-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 нуса. Благодаря этой силе корочка сползает с конуса и погружается в жидкий металл. Снятие перегрева жидкого металла в этом случае происходит как за счет кристаллизации корочки, так и благодаря ее последующему расплавлению. При этом образуются центры кристаллизации, ведущие к измельчению структуры и устранению осевой рыхлости и ликвации литого металла.

Преимущество изобретения состоит в том, что оно не нуждается в дополнительных источниках энергии какой-либо вибрации, просто в изготовлении, удобно в эксплуатации. Это обеспечивает высокую надежность устройства в работе.

Устройство для снятия перегрева расплавленного металла в кристаллизаторе установки непрерывной разливки, содержатцее наружную трубу с закрытым дном и соосно установленную в нем с зазором внутреннюю трубу с открытыми торцами, отличающееся тем, что, с целью улуч5 щения качества отливаемого слитка и упрощения конструкции устройства, наружная труба выполнена в виде перевернутого усеченного конуса, образующая внешней поверхности которого расположена под

10 углом 13 — 20 к оси симметрии конуса, а образующая внутренней поверхности— под углом 7 — 10 .

Источники информации

) принятые во внимание при экспертизе

1. Германн Э. Непрерывное литье. Металлургиздат, 1961, с. 487, рис. 1466.

2. Там же, с. 487, рис. 465.

20 3. Авторское свидетельство СССР № 422525, кл. В 22D 11/00, 1972 (прототип).