ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ КОВШ ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА

Предлагаемая полезная модель относится к черной металлургии, а именно, к сталеплавильному производству, в частности, к конструкции промежуточных ковшей и может быть использована при непрерывной разливки стали на УНРС.
Известен промежуточный ковш по а.с. СССР №1715478, кл. B22D 11/10, включающий футерованный кожух, разливочный стакан-дозатор с огнеупорной втулкой, расположенной в его верхней части и стопор.
Недостатком известного технического решения являются дополнительные затраты на изготовление дополнительных элементов, их доставку на рабочую площадку с последующей прецизионной установкой в промежуточном ковше.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом), по мнению авторов, является промежуточный ковш машины непрерывного литья заготовок по а.с. СССР №1563840 кл. B22D 11/10, содержащий футерованную емкость с донным отверстием и установленным в нем разливочным стаканом, верхний торец которого расположен с превышением над днищем промежуточного ковша и снабжен кольцевой полостью.
Недостатком известного технического решения является низкое качество металла вследствие значительного количества неметаллических включений в расплаве и его неоднородности по химическому составу и микроструктуре слябов.
Задача, на решение которой направлено техническое решение -улучшение качества разливаемого металла за счет снижения количества неметаллических включений и неоднородности металла. При этом достигается получение такого технического результата, как снижение отбраковки слябов по неметаллическим включениям, снижение брака горячекатаного травленого и холоднокатаного проката по дефекту «плена», и получение дополнительной прибыли за счет снижения себестоимости разливки металла.
Вышеуказанные недостатки исключаются тем, что в промежуточном ковше для непрерывной разливки металла, содержащем футерованную емкость с донным отверстием и установленным в нем сталевыпускным устройством, верхний торец которого расположен с превышением над днищем промежуточного ковша и стопор, превышение верхнего торца сталевыпускного устройства над днищем промежуточного ковша составляет 0,03-0,05 номинального уровня жидкого металла.
Сопоставительный анализ предложенного технического решения с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного своим конструктивным выполнением, а именно, соотношением величины превышения верхнего торца сталевыпускного устройства над днищем промежуточного ковша и номинального уровня жидкого металла. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию полезной модели «Новизна».
Так как предлагаемая полезная модель может быть использована в промышленности, а проведение испытаний опытного образца уже показали положительные результаты, следовательно, данное техническое решение соответствует критерию полезной модели «Промышленная применимость».
Сравнительный анализ предложенного технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями, не позволил выявить существенные признаки, присущие заявленному решению. Отсюда следует, что заявленная совокупность существенных отличий позволяет обеспечить получение вышеуказанного технического результата.
Предложенное техническое решение будет понятно из следующего описания и приложенных к нему чертежей:
На фиг.1 - схематически изображен предлагаемый промежуточный ковш для непрерывной разливки металла;
На фиг.2 - изображен разрез А-А фиг.1.
Промежуточный ковш для непрерывной разливки металла включает футерованную емкость 1, с приемной 2 и разливочными 3,4 камерами, которые разделены перегородками 5, в которых выполнены верхний 6 и нижний 7 сквозные каналы. Каждая из разливочных камер 3 и 4 содержит донное отверстие 8 с установленным в нем сталевыпускным устройством 9, включающим промежуточный огнеупорный элемент 10 и стакан-дозатор 11, который сообщен с системой подачи аргона (на чертежах не показано), и стопор 12. Верхний торец -В- промежуточного огнеупорного элемента 10 (сталевыпускного устройства 9) расположен с превышением -h- над днищем -С- промежуточного ковша, составляющим 0,03-0,05 номинального уровня жидкого металла -Н-. В приемной камере 2 на днище ковша расположен струйный приемник-гаситель 13 (турбостоп), выполненный из термостойкого огнеупорного материала.
Промежуточный ковш для непрерывной разливки металла работает следующим образом.
Струя металла из сталеразливочного ковша (на рисунках не показан) поступает в струйный приемник-гаситель 13 (турбостоп), при этом обеспечивается гашение кинетической энергии струи, что исключает «размывание» футеровки днища, стен и перегородок в приемной камере 2 промежуточного ковша при его заполнении жидким металлом. Затем металлический расплав через сквозные верхние 6 и нижние 7 каналы перегородок 5, поступает в разливочные камеры 3 и 4 промежуточного ковша. Далее жидкий металл через промежуточный огнеупорный элемент 10 и стакан-дозатор 11 разливочных камер подается в кристаллизаторы (под уровень металла). Из кристаллизаторов вытягиваются непрерывнолитые слитки. По мере прохождения жидкого металла по стакан-дозатору 11, через последний в зону расположения стопора 12 подается защитный газ-аргон. Расход металла из промежуточного ковша регулируется при помощи стопоров 12 или шиберных затворов (на рисунках не показано).
Пример.
Разливку низкоуглеродистой стали производили на двухручьевой МНЛЗ методом «плавка на плавку» на стелеразливочном ковше емкостью 160 т через промежуточный ковш, емкостью 50 т при номинальном уровне жидкого металла. Общая высота промежуточного ковша составляла 1600 мм, а номинальный уровень жидкого металла поддерживался по высоте 1125-1175 мм.
Превышение верхнего торца сталевыпускного устройства над днищем промежуточного ковша (в диапазоне 30-65 мм) создавалось путем последовательной установки ряда упомянутых устройств (при очередной замене промежуточных ковшей). Сечение разливаемой заготовки составляло в среднем 250-1300 мм, средняя рабочая скорость разливки составляла 0,8 м/мин.
Выполнение верхнего торца -В- сталевыпускного устройства 9 над днищем -С- промежуточного ковша с превышением менее 0,03 номинального уровня -Н- жидкого металла приводит к тому, что поток жидкого металла в придонной области приобретая более высокую скорость и встретив на своем пути выступающую часть торца -В-, и практически не вступая с ним во взаимодействие, направляется в стакан - дозатор 11, унося с собой продукты раскисления жидкого металла, что негативно сказывается на качестве готовой продукции.
Выполнение верхнего торца -В- сталевыпускного устройства 9 над днищем -С- промежуточного ковша с превышением более 0,05 номинального уровня -Н- жидкого металла изменяет динамику потока расплава путем его завихрения в зоне выпускного отверстия, что обеспечивает возможность всплытия неметаллических включений, которые находятся в расплаве, но вместе с этим происходит более интенсивное разрушение (износ) огнеупорного материала, из которого изготовлено упомянутое устройство. Разрушение сталевыпускного устройства является причиной более частых его замен, уменьшения продолжительности межремонтных сроков промежуточных ковшей, а изготовление и поставка новых специальных конструкций сталевыпускных устройств, требует дополнительных финансовых затрат, что ведет к увеличению себестоимости разливки металла и как следствие - потерям дополнительной прибыли.
Отношение величин превышения верхнего торца сталевыпускного устройства над днищем промежуточного ковша -h- и номинального уровня жидкого металла -Н- было определено опытным путем в процессе опытных плавок, для проведения которых на заводе-изготовителе было закуплено несколько новых различных по высоте конструкций сталевыпускных устройств, обеспечивших снижение выхода несоответствующей продукции по дефекту «плена».
Результаты опытных испытаний, проведенных на одном из участков разливки жидкого металла, представлены в таблице №1.
Таблица №1
№№п/п испытаний
Превышение верхнего торца сталевыпускного устройства над днищем промежуточного ковша относительно номинального уровня жидкого металла, h/Н
Снижение брака по дефекту «плена»,%
Степень износа торца сталевыпускного устройства
1
0,025
0,5
в норме
2
0,030
1,3
в норме
3
0,040
1,4
в норме
4
0,050
1,6
в норме
5
0,055
1,3
повышенный износ, требуется замена
Отсюда следует, что при использовании предлагаемого технического решения во время разливки жидкого металла, поток расплава, приобретя в придонной области ламинарный характер, движется до взаимодействия с выступающей частью торцовой поверхности сталевыпускного устройства. В результате взаимодействия происходит завихрение потока расплава в данной зоне, содержащиеся в жидкой стали неметаллические включения коагулируют с последующим ростом своих размеров, что с одновременной подачей аргона создает благоприятные условия для их выделения. Одновременно эти частицы движутся к границе раздела сталь-шлак и поглощаются слоем шлака, следствием чего является повышение качества разливаемой стали. Промышленные испытания, проведенные на одном из участков разливки жидкого металла, показали, что при производстве холоднокатаного проката опытных плавок выход несоответствующей продукции по дефекту «плена» снизился в среднем на 1,4%.
Отсюда можно сделать вывод, что задача, на решение которой направлено техническое решение - выполняется, при этом достигается получение вышеуказанного технического результата.