устройство для непрерывной разливки плоских стальных слитков
Классы МПК: | B22D11/00 Непрерывное литье металлов, те отливка изделий неограниченной длины B22D41/50 разливочные стаканы |
Автор(ы): | Стулов Вячеслав Викторович (RU), Одиноков Валерий Иванович (RU), Зубарев Михаил Елисеевич (RU), Матысик Виктор Алексеевич (RU), Новикова Татьяна Викторовна (RU), Щербаков Сергей Васильевич (RU), Плотников Алексей Петрович (RU), Чистяков Игорь Викторович (RU), Волков Константин Владимирович (RU) |
Патентообладатель(и): | Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2008-03-13 публикация патента:
20.01.2010 |
Устройство содержит промежуточный ковш, кристаллизатор с широкими и узкими гранями, глуходонный цилиндрический погружной разливочный стакан с эксцентрично расположенными вертикальными выходными отверстиями. В разливочном стакане выполнена камера перемешивания, а в выходных отверстиях стакана установлены вставки из износостойкого к размыванию жидкой сталью материала. Внутренний диаметр «d1» и наружный диаметр «d 2» разливочного стакана, диаметр «d3 » камеры перемешивания, высота «h0» и ширина «b» выходных отверстий разливочного стакана связаны соотношениями
d3/d1 =1,15-1,25; d2/d3=1,6-1,9; ·d3 2/8·b·h0=1,03-1,1. Для установки выходных отверстий под углом 2-10° к широким граням кристаллизатора в верхней части стакана выполнены центрирующие углубления. Расплав поступает в кристаллизатор через выходные отверстия стакана в виде струй, направленных по определенной траектории в сторону широких граней. В результате эффективного перемешивания металла в кристаллизаторе обеспечивается расширение сортамента разливаемых плоских стальных слитков и повышение их качества. 5 ил.
Формула изобретения
Устройство для непрерывной разливки плоских стальных слитков, содержащее промежуточный ковш, кристаллизатор с широкими и узкими гранями, глуходонный цилиндрический погружной разливочный стакан с эксцентрично расположенными вертикальными выходными отверстиями, направленными под углом =2-10° к широким граням, отличающееся тем, что в эксцентрично расположенных вертикальных выходных отверстиях разливочного стакана установлены вставки из стойкого к размыванию жидким металлом алюмоуглеродистого материала, в верхней расширенной части разливочного стакана симметрично по периметру выполнены попарно расположенные центрирующие углубления, определяющие угол расположения вертикальных выходных отверстий разливочного стакана, в разливочном стакане выполнена камера перемешивания, при этом внутренний «d1» и наружный «d 2» диаметры разливочного стакана, диаметр «d 3» камеры перемешивания, высота «h0 » и ширина «b» выходных отверстий разливочного стакана связаны соотношениями d3/d1=1,15-1,25; d2/d3=1,6-1,9; а на торцах узких граней кристаллизатора по всей его высоте выполнены углубления радиусом «r», связанные с шириной узкой грани «с» соотношением r/с=0,2-0,35.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к металлургии, в частности к процессу непрерывной разливки стали в охлаждаемый кристаллизатор.
Известно устройство для непрерывной разливки плоских слитков [1. А.с. СССР № 1816530. Устройство для непрерывной разливки плоских слитков / В.В.Стулов, Г.А.Николаев, О.В.Носоченко и др. Опубл. 1993. Бюл. № 19], принятое заявителем за прототип, содержащее промежуточный ковш, кристаллизатор с широкими и узкими гранями и глуходонный цилиндрический разливочный стакан с эксцентрично расположенными плоскими вертикальными выходными отверстиями для выпуска жидкого металла. Соотношения между шириной и высотой выходного отверстия, внутренним и наружным диаметром стакана, углом наклона оси выходного отверстия к горизонтальной плоскости, площадью поперечного сечения одного выходного отверстия, внутренней длиной широкой грани и длиной узкой грани установлены по соответствующим зависимостям.
Недостатки устройства для непрерывной разливки плоских слитков [1] заключаются в возможности размывания плоских вертикальных выходных отверстий в стакане жидким металлом, что не обеспечивает при разливке металла через стакан заданного его перемешивания в кристаллизаторе.
Кроме этого, отсутствие в разливочном стакане известного устройства [1] камеры перемешивания и центрирующих углублений в верхней расширенной части разливочного стакана не обеспечивает требуемого перемешивания металла в кристаллизаторе, из-за чего не обеспечивается качество плоских стальных слитков при разливке через стакан металла.
Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого устройства, заключается в:
1. Повышении стойкости погруженного разливочного стакана.
2. Обеспечении стабильных и заданных параметров скорости металла на выходе из вертикальных выходных отверстий разливочного стакана и перемешивание металла в кристаллизаторе, обеспечивающее повышение качества плоских стальных слитков.
Заявляемое устройство характеризуется следующими существенными признаками:
Ограничительные признаки: промежуточный ковш; кристаллизатор с широкими и узкими гранями; глуходонный цилиндрический погруженный разливочный стакан с эксцентрично расположенными вертикальными выходными отверстиями.
Отличительные признаки: в глуходонном цилиндрическом разливочном стакане в области внутренней поверхности эксцентрично расположенных вертикальных выходных отверстий, выполненных по определенному закону, установлены вставки из стойкого к размыванию жидким металлом материала, выполненного на основе алюмоуглеродистого материала, выполнена камера перемешивания; внутренний «d 1», наружный «d2» диаметры разливочного стакана, диаметр «d3» камеры перемешивания, высота «h0» и ширина «b» выходных отверстий разливочного стакана связаны соотношениями d3 /d1=1,15-1,25; d2/d3=1,6-1,9; в торцах узких граней по всей высоте кристаллизатора выполнены углубления радиусом «r», связанные с шириной узкой грани «с» соотношением r/с=0.2-0,35; в верхней расширенной части разливочного стакана симметрично по периметру выполнены попарно центрирующие углубления, соответствующие углу установки вертикальных выходных отверстий стакана с широкими гранями =2-10°.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого устройства и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.
Установка в глуходонном цилиндрическом разливочном стакане в области внутренней поверхности эксцентрично расположенных вертикальных выходных отверстий, вставок из стойкого к размыванию жидким металлом материала обеспечивает стабильность скорости металла «v» на выходе из вертикальных выходных отверстий и постоянство угла подачи « » в сторону широких граней настильных по определенной траектории струй, а также высокоэффективное перемешивание металла в кристаллизаторе.
Наличие в глуходонном цилиндрическом разливочном стакане камеры перемешивания позволяет сформировать потоки жидкого металла, поступающие в вертикальные выходные отверстия, а также при одном и том же наружном диаметре разливочного стакана приблизить настильные по определенной траектории струи к широким граням и направить струи под меньшим углом « » в сторону широких граней. В результате увеличивается эффективность теплообмена металла в кристаллизаторе и его перемешивание.
Уменьшение соотношения d3/d1 <1,15 (где d3 - диаметр камеры перемешивания, d 1 - внутренний диаметр разливочного стакана) не позволяет сформировать потоки жидкого металла, поступающие в вертикальные выходные отверстия, а также приблизить настильные струи без увеличения наружного диаметра разливочного стакана в сторону широких граней кристаллизатора.
Увеличение соотношения d 3/d1>1,25 приводит к нецелесообразному увеличению объема камеры перемешивания, сопровождающемуся уменьшением напора и скорости жидкого металла на выходе из разливочного стакана.
Уменьшение соотношения d2/d3 <1,6 (где d2 - наружный диаметр разливочного стакана, d3 - диаметр камеры перемешивания) приводит к нецелесообразному уменьшению толщины стенки разливочного стакана и невозможности получения настильных по определенной траектории струй. В результате уменьшается прочность разливочного стакана и не обеспечивается заданное перемешивание металла в кристаллизаторе.
Увеличение соотношения d2/d3>1,9 приводит к нецелесообразному увеличению наружного диаметра «d2» глуходонного цилиндрического разливочного стакана и его массы, что ограничивает область его применения.
Уменьшение соотношения - площадь проходного сечения камеры перемешивания; 2·b·h 0 - сумма площадей проходных сечений двух эксцентрично расположенных вертикальных выходных отверстий) приводит к нецелесообразному уменьшению скорости жидкого металла на выходе из вертикальных выходных отверстий, уменьшению теплообмена металла в кристаллизаторе и эффективности его перемешивания.
Увеличение соотношения приводит к уменьшению расхода металла в кристаллизатор через вертикальные выходные отверстия по сравнению с заданным расходом металла по причине уменьшения площадей проходных сечений вертикальных выходных отверстий.
Выполнение в торцах узких граней по всей высоте кристаллизатора углублений необходимо для улучшения качества плоских стальных слитков.
Уменьшение соотношения r/с<0,2 (где r - радиус углубления; с - ширина узкой грани кристаллизатора) не обеспечивает заданной равномерности скорости потоков жидкого металла относительно узкой грани по причине натекания и торможения потоков металла на узкой грани. В результате наблюдается неравномерное поле температур в корочке заготовки, формируемой вдоль узкой грани, приводящее к растрескиванию металла.
Увеличение соотношения г/с>0,35 приводит к нерациональному уменьшению площади поперечного сечения кристаллизатора и производительности разливки, а также увеличивает затраты времени на изготовление и ремонт рабочей поверхности узких граней.
Выполнение в верхней расширенной части разливочного стакана симметрично по периметру попарно центрирующих углублений, соответствующих углу установки вертикальных выходных отверстий стакана с широкими гранями =2-10°, обеспечивает подачу в кристаллизатор настильных струй под заданным углом =2-10° в сторону широких граней и получение качественных плоских стальных слитков.
На фиг.1 приведен внешний вид заявляемого устройства, на фиг.2 - сечение А-А фиг.1; на фиг.3 - внешний вид глуходонного цилиндрического погруженного разливочного стакана с эксцентрично расположенными вертикальными выходными отверстиями; на фиг.4 - сечение Б-Б фиг.3; на фиг.5 - вид сверху разливочного стакана.
Устройство состоит из промежуточного ковша 1 с глуходонным цилиндрическим разливочным стаканом 2 с эксцентрично расположенными вертикальными выходными отверстиями 3 со вставками 4, камерой перемешивания 5, верхней расширенной части 6 с парами центрирующих углублений 7, кристаллизатора 8 с широкими 9 и узкими гранями 10 с углублениями 11.
Предварительно к промежуточному ковшу 1 присоединяется глуходонный разливочный стакан 2 верхней расширенной частью 6 с парой центрирующих углублений 7, который заводится в кристаллизатор 8.
Устройств работает следующим образом. Жидкий металл из промежуточного ковша 1 через напорный глуходонный разливочный стакан 2 с камерой перемешивания 5 через эксцентрично расположенные вертикальные выходные отверстия 3 со вставками 4 поступает в кристаллизатор 8 в виде настильных по определенной траектории струй и направленных под углом « » в сторону широких граней 9 с их омыванием и дополнительным перемешиванием металла относительно узких граней 10 с углублениями 11. Получаемый в процессе непрерывной разливки металла с его перемешиванием в кристаллизаторе 8 плоский слиток непрерывно вытягивается из кристаллизатора.
Класс B22D11/00 Непрерывное литье металлов, те отливка изделий неограниченной длины
Класс B22D41/50 разливочные стаканы