Металлопровод

 

О П И C A H И Й (;92931

Союз Советскик

Социалист нческнр

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. саид-ву и 737107 (22)Заявлено 10.10.80 (21) 2993540/22-02 с присоединением заявки М (23) Приоритет(53)М. Кл.

В 22 О 11/10

9вудврственвый квмвтет

СССР вв делам изабретеквв и открытка (53) УДК 621. .746.27 (088.8) Опубликовано 23.05,82. Бюллетень JA 1-9

Дата опубликования описания 25.05.82

Р " т"1" т

Н. Мангасаров с 4 тс .. q g! . т, ф1,.;.,:.,." ; qq ( АЗЙ ЛЙ :А

А.И, Чижиков, Б,В. Солодовников и Б (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54 ) МЕТАЛЛОПРОВОД

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в уст.ройствах при комплексной обработке жидкой стали, а также в различных устройствах, применяемых при непрерыв ной разливке стали, металлов и сплавов, в частности для непрерывной дегаэации металла в процессе поточной, разливки.

По основному авт. св. h 737107 известен металлопровод, состоящий из полой тепловой трубы, в централь ном канале которой неподвижно установлена огнеупорная трубка, а на концы надеты сменные огнеупорные втулки, изготовленные из нитрида бора, связанного окисью кремния, а с наружной стороны ее между втулками нанесен теплоизолирующий огнеупорный слой (1 ).

Недостатком известного металлопровода является то, что в раэливаемом через него металле содержится по" выаенное количество газов, вследствие невозможности удаления их во время разливки °

Цель изобретения - обеспечение непрерывной дегаэации металла в процессе его разливки.

Указанная цель достигается тем, что металлопровод, содержащий полую тепловую трубу, надетые на конце тепI0 ловой трубы сменные огнеупорные втулки, в центральном канале тепловой трубы установлена огнеупорная трубка, огнеупорная трубка и сменные огнеупорные втулки выполнены иэ нитрида бора, И. связанного окисью кремния, наружная

: ча.сть тепловой трубы, находящаяся между огнеупорными втулками, покрытаслоем огнеупорного материала, огнеупорная трубка выполнена пористой, причем на втулках и огнеупорной трубке по всей их длине со стороны тепловой трубы выполнены пазы, соединенные торцовой полостью, а каждая втул ка снабжена кольцевым коллектором с

3 92931 патрубками, соединенными с дегазирующей системой.

На фиг, 1 изображен металлопровод, общий вид; на фиг. 2 - сечение

А-А на фиг. 1.

Иеталлопровод состоит из металлического корпуса тепловой трубы 1, выполненного в виде двух металлических цилиндров разных диаметров, размещенных коаксиально с герметичными торцами. При этом полость между указанными металлическими цилиндрами соответствующим образом обработана и заполнена теплоносителем (не показан), а для диффузии конденсата на внутренней стенке тепловой трубы расположена диффузионная сетка 2. В центральном канале тепловой трубы установлена пористая огнеупорная трубка 3, выполненная из нитрида Gopa, связанного окисью кремния. Торцы тепловой трубы 1 закрыты огнеупорными втулками 4, выполненными из сплошного (плотного) нитрида бора, связанного окисью кремния. Втулки 4 предназначены, с одной стороны, для защиты от воздействия жидкого металла корпуса тепловой трубы в местах ввода в футеровку емкости для отбора металла и ввода металла в форму или кристаллизатор, а с другой стороны, для отвода газов, извлекаемых из жидкого металла, протекающего по огнеупорной трубке 3. Средняя часть внешней поверхности тепловой трубы, заключенная между втулками 4, покрыта теплоизолирующим слоем 5 из обычных огнеупорных материалов в зависимости от предстоящих условий работы трубы, в отдельных случаях и иэ нитрида бора, связанного окисью кремния. На внешней поверхности огнеупорной трубки 3 на всю ее длину выполнены продольные пазы 6 с глубиной 0,2-0,3 от толщины стенки трубки и шириной 1,01,2 от толщины стенки трубки 3. При этом шаг пазов составляет 1,0-1,5 от толщины стенки трубки 3. На внутренних поверхностях втулок 4 также выполнены пазй 7 с параметрами, аналогичными указанным выше - глубина

0,2-0,3, а ширина 1,0- 1,2 от толщины стенки втулки 4. На внутренних торцах втулок 4 также выполнены торцовые полости 8 глубиной 0,3-0,6 толщины стенки втулки 4, соединяющие продольные пазы 6 с пазами 7, а на противоположных концах каждой втул15

2О

25 зо

4 4 ки 4 на их внутренней поверхности выполнены кольцевые каналы 9 глубиной и шириной 0,3-0,6 от толщины стенки втулки 4. При этом иэ каналов 9 выведены по крайней мере по два отверстия 10 наружу втулок 4.

Глубина пазов меньше нижнего предела (менее 0,2 толщины стенки огнеупорной трубки или втулки) приводит к большому гидравлическому сопротивлению для движения откачиваемых газов и снижению эффекта дегазации металла.

Глубина пазов больше верхнего предела (более 0,3 толщины стенки огнеупорной трубки или втулки) снижает прочность трубы и увеличивает частоту ее смены °

Ширина пазов меньше нижнего предела (менее l 0 толщины стенки огнеупорной трубки или втулки) снижает эффект дегазации.

Ширина пазов больше. верхнего предела (более 1 2 толщины стенки огнеупорной трубки или втулки) снижает эффект работы тепловой трубы и искажает ее геометрические размеры.

Глубина торцовой полости и кольцевого канала меньше нижнего предела (менее 0,3 толщины стенки втулки) приводит к уменьшению эффекта дегазации из-эа повышенного гидра влического сопротивления для отсасываемых газов.

Глубина торцовой полости и коль— цевого канала больше верхнего предела (более 0,6 толщины стенки втулки) приводит к ослаблению прочности втулки.

Ширина кольцевого канала меньше нижнего предела (менее 0,3 толщины стенки втулки) повышает гидравлическое сопротивление и снижает эффект дегазации.

Ширина кольцевого канала больше верхнего предела (более 0,6 толщины стенки втулки) понижает прочность концевой части втулки. !

Шаг пазов меньше нижнего предела (менее 1,0 толщины стенки струбки снижает эффект дегазации стали).

lilar пазов больше верхнего предела (более 1 g толщины стенки трубы) приводит к снижению ее прочности .

Втулки 4 с внешней стороны охвачены полными металлическими хомутами 11, в полость которых выходят отверстия 10 каналов 9. Хомуты 11 гер5 92931

Ф метично присоединяются к поверхности втулок 4 с помощью уплотнителей

12. Для подключения дегазационной системы в хомутах 11 выполнены патрубки 13. Таким образом, в предлагаемом металлопроводе подготовлен путь для прохода газа — пористая огнеупорная трубка 3, пазы 6, торцовые полости 8, пазы 7, кольцевые каналы 9, отверстия 10, полость хомутов 11 и 1О патрубки 13.

Работает металлопровод следующим образом.

Один из концов металлопровода огнеупорной втулки 4 вводится в ем- 15 кость, из которой следует транспортировать жидкий металл, а другой конец металлопровода вводится в емкость (форму, кристаллизатор и пр.).

При необходимости осуществляется уп- щ лотнение в местах ввода концов металлопровода.

При обычном разогреве разливочного устройства, в котором закрепляется на длину втулки 4 один конец металлопровода, тепловая труба 1 при необходимой температуре нагревателя, например пламени горелки, начинает действовать.

Процесс транспортировки металла зр по металлопроводу осуществляется обычными средствами — эа счет гравитационных сил, подъема вакуумом, сил давления, электромагнитных сил и др. 35

После того, как тепловая труба 1 с диффузионной сеткой 2 запущена и огнеупорная трубка 3, изготовленная из пористого нитрида бора, свя- 4О занного окисью кремния,разогрета, через патрубки 13 подключают ее к дегазирующей системе (вакуумной системе). К этому времени тепловой режим металлопровода стабилизируется благодаря теплоизоляции

Разливаемый металл, идущий по пористой огнеупорной трубке 3 под воздействием разрежения, равном 5-20 мм ртутного столба, созданного в пазах

6, подвергается вакуумной обработке: газы проходят через пористую стенку трубки 3, эвакуируются из металлопро-, вода по пазам 6, 7, полости 8, кольцевыми каналам 9, через отверстие 10 и полость хомута 11. При этом хомут

11 уплотнен уплотнителем 12.

Необходимо отметить, что специфика функционирования тепловой трубы 1

4 6 обеспечивает нормальную работу металлопровода ь условиях дегазации, для этого необходимо температуру подаваемого металла в разливочном ковше держать выше на 20-25 С обычной температуры.

Применяют следующие теплоносители (рабочие жидкости): для разливки высокоуглеродистых сталей, в том числе чугуна, — литий (интервал рабочих температур 1150- 1600О С); для разливки ниэкоуглеродистых сталеи - барий (и нтер вал рабочих температур 1 l501900 С); для разливки цветных металлов и их сплавов применяют цезий или калий (интервал рабочих температур их близок друг к другу и находится в пределах 600-1100 С) .

Материал для корпуса тепловой трубы и материал для диффузии конденсата выбирается в соответствии с примененным теплоносителем (рабочей жидкостью).

Работа предлагаемого металлопровода может быть продемонстрирована на конкретном примере следующим образом.

При непрерывной отливке биметаллических листовых заготовок сечением

180 <800 мм из двух сталей: в центре заготовки сталь марки Ст. 3, а в наружных слоях - сталь марки XlGH10T.

Сталь подают в кристаллизатор из отдельных раэливочных устройств. При этом одно из них отстоит от кристаллизатора сравнительно на большом расстоянии, равном 3,0-3,5 м. На этом участке установлен металлопровод, один конец которого вмонтирован в разливочное устройство, другой - выведен в кристаллизатор. Температура разливаемого металла для внутреннего ° слоя (сталь марки ст.3) равна 1590 С, температура металла (сталь марки

Х18Н10Т) для внешнего слоя и подава" емого с помощью тепловой трубы равна 1580 С. После запуска с помощью газовой горелки тепловой трубы 1 (которой разогревалось и разливочное устройство), а следовательно, и разогрева пористой огнеупорной трубки 3 начинается разливка металла с одновременным включением вакуума через патрубки 13. К этому времени в кристаллизатор уже подается слиток для Центрального слоя, отливаемый в другом, верхнем кристаллизаторе. Таким образом, иэ металлопровода поступает дегазированный металл, которым зали929314

Формула изобретения

7 аают кругом центральный слиток, создавая внешний слой готовой биметалпической заготовки. Величина разрежения, создаваемого вакуумной системой составляет 5-15 мм ртутного столба. s

Скорость вытягивания биметаллической непрерывной заготовки составляет

0,50-0,55 м/мин, при этом расход металла, проходящего пад воздействием гравитационных сил через металлопро-! вод в два раза больше, чем расход металла для центрального слоя потому, что во столько же. раэ больше металла во внешних слоях готовой биметаллической заготовки. Завершается разлив- 15 ка отключением вакуума и остановкой вытягивания заготовки. К этому времени верхний слиток, образующий центральный слой заготовки, уже вышел из своего кристаллизатора. m

Целесообразно после разливки металла с вакуумированием двух-трех плавок продувать металиопровод инерт.ным газов через патрубки 13 с целью очищения огнеупорной трубки от эа- 2$ грязнений, что обеспечит более эффективную Последующую дегазацию металла с лучшим удалением неметаллических включений.

Реализация предлагаемого иэобре- зв тения наряду с высокой стабильностью поддержания температуры металла на выходе иэ металлопровода, исключением .необходимости подвода энергии, исключением необходимости в охладителе, 3 высокой термической и механической стойкостью огнеупорной трубки и втул8 ки, большой протяженностью металло1 провода, не влияющей на ее работоспособность, обеспечивает непрерывную дегаэацию металла в потоке при длительной непрерывной разливке стали и сплавов по методу "плавка на плавку", при этом резко сокращается содержание газов и неметаллических включений в разливаемом металле.

Ожидаемый эуономический эффект от использования предлагаемого металлопровода обеспечивается за счет снижения брака готовой продукции.

Брак из-за несвариваемости внутреннего и внешнего слоев биметаллической заготовки снижается с 10 до 24.

Металлопровод по авт. св.1 737107, отличающийся тем, что, с целью обеспечения непрерывной дегазации.металла в процессе его разливки, огнеупорная трубка выполнена пористой, причем на втулках и огнеупорной трубке по всей их длине со стороны тепловой трубы выполнены пазы, соединенные торцовой полостью, а каждая втулка снабжена кольцевым коллектором с патрубками, соединенными с дегазирующей системой.

Источники информации, принятые во внимание. при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 737107, кл. В 22 0 11/10, 1978.

929314

Составитель Г. Борисов

Техред М. Рейвес

Корректор М Шароши

Редактор C. Патрушева

Заказ 33б7/15

Тираж 853 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент"„ г. Ужгород, ул. Проектная, 4