устройство для непрерывной разливки прямоугольных стальных слитков

Формула изобретения

1. Устройство для непрерывной разливки прямоугольных стальных слитков, содержащее промежуточный ковш, кристаллизатор с широкими и узкими гранями, глуходонный цилиндрический погружной разливочный стакан с центральным каналом и эксцентрично расположенными вертикальными выходными отверстиями, отличающееся тем, что разливочный стакан выполнен напорным при соотношении F₁/2F₂ =1,05-1,1, где F₁ - площадь проходного сечения центрального канала разливочного стакана, F₂ - площадь выходного отверстия разливочного стакана, а вертикальные выходные отверстия разливочного стакана расположены под углом =3-8° к вертикальной оси, проходящей через центр разливочного стакана.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дно разливочного стакана с наружной и внутренней поверхностей выполнено конусным под углом ₁=3-8° к вертикальной оси, проходящей через центр разливочного стакана.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, а именно к устройствам для непрерывной разливки стали.

Известно устройство для непрерывной разливки прямоугольных стальных слитков [Патент РФ № 2315681], содержащее промежуточный ковш, кристаллизатор с широкими и узкими гранями и глуходонный цилиндрический погружной разливочный стакан с эксцентрично расположенными вертикальными выходными отверстиями, обеспечивающих подачу струй жидкого металла по траектории, определяемой формулой у=8·хⁿ (n=0,48-0,52; х - координата, проходящая через центр стакана параллельно оси выходного отверстия; у - координата, проходящая через внутреннюю поверхность отверстия стакана).

Недостаток известного устройства заключается в следующем:

1. Низкий срок службы погружного разливочного стакана, в частности при разливке сталей с повышенным содержанием марганца (17Г1С, 09Г2С) по причине размывания выходных отверстий.

2. Невозможность достижения скоростей жидкой стали в пристеночных слоях до значений 0,25-1,0 м/с, при которых наблюдаются положительные металлургические эффекты.

Заявляемое устройство направлено на повышение срока службы глуходонного цилиндрического погружного разливочного стакана с эксцентрично расположенными выходными отверстиями.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого устройства, заключается в следующем:

1. Улучшении перемешивания жидкой стали в горизонтальной плоскости кристаллизатора.

2. Повышении качества непрерывнолитых прямоугольных стальных слитков.

3. Повышении скорости разливки и производительности процесса получения стальных слитков.

Заявляемое устройство характеризуется следующими существенными признаками:

Ограничительные признаки: промежуточный ковш; кристаллизатор с широкими и узкими гранями; глуходонный цилиндрический погружной разливочный стакан с эксцентрично расположенными вертикальными выходными отверстиями.

Отличительные признаки: разливочный стакан выполнен напорным, при соотношении F₁/2F₂=1,05-1,1, где F ₁ - площадь проходного сечения центрального канала разливочного стакана, F₂ - площадь выходного отверстия разливочного стакана, а вертикальные выходные отверстия разливочного стакана расположены под углом =3-8° к вертикальной оси, проходящей через центр разливочного стакана. Кроме того дно разливочного стакана с наружной и внутренней поверхностей выполнено конусным под углом ₁=3-8° к вертикальной оси, проходящей через центр разливочного стакана.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого устройства и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.

Выполнение погружного разливочного стакана напорным обеспечивает достижение максимальных скоростей жидкой стали на выходе из эксцентрично расположенных выходных отверстий стакана и получение положительного металлургического эффекта, наблюдающегося при скоростях жидкой стали в пристеночных слоях кристаллизатора, равных 0,25-1,0 м/с.

В погружном разливочном стакане уменьшение соотношения F₁ /2F₂<1,05 (где F₁ - площадь проходного сечения центрального канала; F₂ - площадь одного выходного отверстия стакана) приводит к возможности уменьшения скорости жидкой стали на оси струи по причине размывания выходных отверстий стакана при разливке стали с повышенным содержанием марганца (09Г2С, 17Г1С) и др.) и недостижению положительного металлургического эффекта.

В погружном разливочном стакане увеличение соотношения F₁/2F₃>1,1 приводит к возможности переполнения стакана жидкой сталью и ее выливанию из стакана.

Расположение вертикальных выходных отверстий глуходонного погружного разливочного стакана под углом <3° к вертикальной оси, проходящей через центр стакана, уменьшает срок службы стакана по причине сравнительно интенсивного размывания нижней части выходных отверстий. В результате этого нарушается гидродинамика струй расплава и ухудшается перемешивание жидкой стали в горизонтальной плоскости кристаллизатора. Кроме этого наблюдается неравномерное оплавление корочки заготовки на глубине 200-300 мм от мениска жидкой стали с возможностью образования горячих продольных трещин в заготовке.

Расположение вертикальных выходных отверстий глуходонного погружного разливочного стакана под углом >8° к вертикальной оси, проходящей через центр стакана, ухудшает перемешивание жидкой стали в горизонтальной плоскости кристаллизатора, уменьшает теплообмен в верхней части кристаллизатора и ухудшает качество получаемых прямоугольных стальных слитков.

Выполнение дна стакана конусным под углом ₁=3-8° улучшает гидродинамику жидкой стали в горизонтальной плоскости кристаллизатора по причине уменьшения сопротивления потоков расплава, омывающих стакан.

Выполнение дна стакана с наружной поверхностью, расположенной под углом ₁<3° к вертикальной оси, проходящей через центр погружного разливочного стакана, ухудшает перемешивание жидкой стали в горизонтальной плоскости кристаллизатора по причине увеличения сопротивления потоков расплава, омывающих стакан. Кроме этого возможный перекос разливочного стакана при его установке в кристаллизатор приводит к отрицательному влиянию на корочку заготовки.

Выполнение дна стакана наружной поверхностью, расположенной под углом ₁>8° к вертикальной оси, проходящей через центр напорного погружного разливочного стакана, приводит к нецелесообразному уменьшению толщины стенки дна стакана и как результат уменьшению прочности и срока эксплуатации стакана.

Выполнение дна стакана с внутренней поверхностью конусной под углом ₁=3-8° уменьшает интенсивность и неравномерность размывания выходных отверстий при разливке сталей с повышенным содержанием марганца (17Г1С, 09Г2С и др.) по причине уменьшения интенсивности удара струи жидкой стали в дно стакана и улучшения гидродинамики расплава в стакане.

Выполнение дна стакана с внутренней поверхностью конусной и расположенной под углом ₁<3° к вертикальной оси, проходящей через центр погружного разливочного стакана, приводит к интенсивному размыванию выходных отверстий и дна стакана разливаемой сталью с повышенным содержанием марганца (17Г1С, 09Г2С).

Выполнение дна стакана с внутренней поверхностью конусной и расположенной под углом ₁>8° к вертикальной оси, проходящей через центр погруженного разливочного стакана, ухудшает гидродинамику расплава в области выходных отверстий стакана и увеличивает интенсивность и неравномерность размывания дна стакана.

На фиг.1 показано устройство для непрерывной разливки прямоугольных стальных слитков; на фиг.2 - сечение А - А на фиг.1; на фиг.3 - внешний вид напорного глуходонного цилиндрического разливочного стакана с эксцентрично расположенными выходными отверстиями; на фиг.4 - сечение В - В на фиг.3.

Заявляемое устройство для непрерывной разливки прямоугольных стальных слитков состоит из промежуточного ковша 1, напорного глуходонного цилиндрического погружного разливочного стакана 2 с центральным каналом 3, эксцентрично расположенными вертикальными выходными отверстиями 4 с внутренней поверхностью 5, дна стакана 6 с наружной 7 и внутренней поверхностью 8, кристаллизатора 9 с широкими 10 и узкими гранями 11. Отношение F₁/2F₂=1,07, где F₁ - площадь проходного сечения центрального канала разливочного стакана, F₂ - площадь выходного отверстия разливочного стакана. Отверстия 4 расположены под углом 4° к вертикальной оси. Дно разливочного стакана с наружной и внутренней поверхностей выполнено конусным под углом 5°.

Предварительно в кристаллизатор 9 устанавливается напорный цилиндрический разливочный стакан 2 с эксцентрично расположенными вертикальными выходными отверстиями 4, направленными под углом в сторону широких граней 10, а также приспособление - затравка, предотвращающая выливание жидкой стали.

Работа устройства для непрерывной разливки прямоугольных стальных слитков заключается в следующем.

Жидкая сталь из промежуточного ковша 1 через напорный цилиндрический разливочный стакан 2 с центральным каналом 3, с глухим дном 6 и внутренней поверхностью 8, эксцентрично расположенными вертикальными выходными отверстиями 4 с внутренней поверхностью 5 поступает в кристаллизатор 9 и наполняет его. После достижения заданного уровня расплава в кристаллизаторе 9 и формирования заготовки производят ее вытягивание. Жидкая сталь, вытекающая струями из эксцентрично расположенных вертикальных выходных отверстий 4 напорного разливочного стакана 2, обеспечивает перемешивание расплава в горизонтальной плоскости кристаллизатора вдоль широких 10 и узких 11 граней вокруг наружной поверхности 7 дна 6 стакана 2.