МЕТАЛЛОПРИЕМНИК ПРОМЕЖУТОЧНОГО КОВША

Полезная модель относится к металлургии, в частности, к непрерывной разливке стали, и может быть использована в промежуточных ковшах установок непрерывной разливки стали.
Известны устройства, предназначенные для увеличения стойкости огнеупорной футеровки промежуточного ковша и изменения характера течения и направления потоков жидкой стали в нем, обычно именуемые «металлоприемник».
Согласно патенту RU 2400327, в котором такое устройство именуется «приемный колодец», оно содержит опорную плиту, имеющую верхнюю ударную поверхность, и боковые стенки, хотя бы одна из которых выполнена с возможностью полного прилегания к огнеупорной футеровке одной из боковых стен промежуточного ковша. При этом суммарная площадь наружных поверхностей металлоприемника, прилегающих к огнеупорной футеровке промежуточного ковша, составляет не менее 30% от общей наружной поверхности металлоприемника. А хотя бы одна из его боковых стенок имеет высоту не менее 75% от высоты рабочего пространства промежуточного ковша, и одна из стенок приемного колодца частично или полностью имеет высоту меньше этого уровня.
Недостатками известной конструкции является большой вес изделия из-за высоких боковых стенок, также не определены оптимальные толщины основания и боковых стенок. Еще одним недостатком являются отверстия в боковых стенках, которые ослабляют ее конструкцию, что может привести к преждевременному разрушению стенки, и, следовательно, сокращению серийности разливки.
Задачей настоящей полезной модели является уменьшение удельного расхода огнеупоров без потери стойкости металлоприемника.
Технический результат, достигаемый в заявляемой полезной модели, заключается в снижении массы металлоприемника за счет определения оптимального соотношения толщин основания и стенок металлоприемника на основе учета интенсивности потоков металла на элементы металлоприемника.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в металлоприемнике для промежуточного ковша, образованного основанием, задней, передней и боковыми стенками, в соответствии с полезной моделью стенки выполнены цельными, передняя и боковые стенки имеют равную высоту, меньшую, чем высота задней стенки, при этом толщина основания составляет не менее 150 мм, толщина передней и боковых стенок составляет 0,45-0,60 толщины основания, а толщина задней стенки - 0,65-0,70 толщины основания.
Толщина основания выбирается в зависимости от массовой скорости поступающего в промковш металла, с учетом фактора стойкости металлоприемника. Чем выше скорость, тем больше следует выполнять толщину основания, и наоборот. Минимальная толщина основания 150 мм определялась на основании расчета напряжений, возникающих в металлоприемнике при воздействии струи металла. При толщине основания металлоприемника меньше 150 мм повышается вероятность разрушения металлоприемника в месте падения струи металла из сталеразливочного ковша, что не позволит достичь технического результата, и может вызвать аварийную ситуацию (проход металла).
Толщины стенок металлоприемника подбирались на основании результатов математического моделирования и эмпирических данных. Анализ распределения потоков металла показал, что после отражения струи металла от основания металлоприемника поток направляется к стенкам, и, отражаясь от них, устремляется вверх и наружу из пространства металлоприемника. При этом часть потока, направленного к задней стенке металлоприемника, после отражения от стенки перенаправляется обратно к входящему потоку, образую контур рециркуляции. Таким образом, задняя стенка испытывает наибольшее воздействие потоков металла по сравнению с боковыми и передней стенками. На основании рассчитанных значений напряжений, возникающих на стенках металлоприемника от воздействия потоков металла, а также на основании промышленных испытаний были определены оптимальные значения толщин стенок металлоприемника: для передней и боковых стенок она составляет 0,45-0,6 толщины его основания, а для задней стенки - 0,65-0,7 толщины основания, при этом толщина передней и боковых стенок, за счет отсутствия ослабляющих их отверстий, может быть оптимизирована без потери стойкости металлоприемника. При толщине передней и боковых стенок меньше 0,45 толщины основания потоки металла из сталеразливочного ковша могут разрушить эти стенки, что приведет к нарушению равномерности распределения металла между ручьями и прерыванию серии разливки. Увеличение толщины передней и боковых стенок больше 0,6 толщины основания нецелесообразно с точки зрения испытываемых ими напряжений и приведет к повышению веса изделия. Уменьшение толщины задней стенки менее 0,65 толщины основания может привести к размытию задней стенки и проходу металла через арматурную футеровку промковша, что повлечет за собой аварийное прекращение разливки. При толщине задней стенки больше 0,7 толщины основания при неизменной стойкости увеличивается вес изделия, что повышает удельный расход огнеупоров.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется на фиг. 1, где изображена изометрическая проекция, и фиг .2, где изображен разрез предлагаемой полезной модели. Металлоприемник состоит из основания 1, передней 2, задней 4 и боковых 3 стенок. Основание 1 приемной емкости имеет форму прямоугольника. Задняя стенка 4 металлоприемника повторяет форму и наклон задней стенки промковша для более плотного встраивания в футеровку. Передняя и боковые стенки металлоприемника имеет толщину H1, составляющую 0,45-0,6 от толщины основания H. Задняя стенка имеет толщину H2, которая составляет 0,65-0,7 от толщины основания H.
Металлоприемник устанавливается основанием на арматурную футеровку промковша, задней стенкой вплотную к стенке промежуточного ковша, после чего производится нанесение рабочего слоя футеровки промковша. При этом металлоприемник надежно закрепляется в рабочей футеровке за счет сил адгезии.
Металл поступает в промежуточный ковш из сталеразливочного ковша открытой или закрытой струей. При этом кинетическая энергия струи гасится в приемной емкости металлоприемника и благодаря утолщенному основанию и наличию задней стенки, большей толщины, чем боковые и передняя стенки, футеровка промежуточного ковша в приемной зоне надежно защищается от преждевременного размытия. Затем металл из приемной емкости через переднюю и боковые стенки поступает в пространство промковша, равномерно распределяясь между ручьями. При этом траектория движения металла обеспечивает усреднение температуры и химического состава металла, а также всплытие неметаллических включений.