Конструирование систем защиты стали от вторичного окисления при разливке на МНЛЗ

Abstract. The problems of designing an induction heating system for heating a process fluid stream. Based on the analysis of the dependence of energy heater parameters of the frequency of the supply voltage and inductor technological restrictions on the heating temperature of the proposed algorithms select the power supply frequency and the power distribution along the length of the heater.

Key words: induction heating, designing, control, heat exchange.

УДК 621.746.047:669.054.2

КОНСТРУИРОВАНИЕ СИСТЕМ ЗАЩИТЫ СТАЛИ ОТ ВТОРИЧНОГО ОКИСЛЕНИЯ ПРИ РАЗЛИВКЕ НА МНЛЗ

Вдовин Константин Николаевич, д.т.н, проф. Магнитогорский государственный технический университет

(e-mail: vdovin@magtu.ru) Точилкин Василий Викторович, аспирант, Магнитогорский государственный технический университет (e-mail: tochilkin.vas@mail.ru) Умнов Виктор Иванович, ст. преподаватель, Иркутский национальный исследовательский технический университет

(e-mail: umnovvi61@rambler.ru) Точилкин Виктор Васильевич, д.т.н, проф., Магнитогорский государственный технический университет

Представлена разработка устройства, исключающего прохождение воздуха в струю металла при разливке и обеспечивающее рациональные параметры подачи аргона в кольцевую выемку огнеупорной трубы. Тем самым обеспечивается стабильность процесса разливки и повышение качества разливаемого металла.

Ключевые слова: машина непрерывного литья заготовок, сталеразли-вочный ковш, промежуточный ковш, защитная труба, потоки металла, аргон.

Применение защитных труб является одним из основных способов защиты потока металла от вторичного окисления при разливке на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Приоритетным направлением для обеспечения защиты стали системы сталеразливочный ковш - промежуточный ковш (ПК) МНЛЗ является совершенствование существующих устройств и разработка новых конструкций защиты от вторичного окисления [1, 2].

Подсистема защитной трубы сталеразливочного ковша (рис. 1, а) представляет собой керамическую трубу, имеющую коническое соединение с удлиненным стаканом шиберного затвора сталеразливочного ковша.

Рисунок 1 - Установка защитной трубы сталеразливочного ковша: а - без подачи аргона; б - с подачей аргона 1 - защитная труба; 2 - разливочный стакан;

3 - отверстие для подачи аргона; 4 - уплотнительное устройство;

5 - пазы для подачи аргона

Она позволяет реализовать следующие преимущества [3]:

- Повышение качества стали в результате значительного сокращения вторичного окисления металла между сталеразливочным и промежуточным ковшами и подвода металла под уровень в промежуточном ковше, что уменьшает его турбулентность и облегчает отделение неметаллических включений.

- Уменьшение затягивания погружного стакана ПК частицами оксида алюминия, что способствует увеличению времени разливки через ковш до его замены.

- Уменьшение образования настылей в промежуточном ковше и повышение стойкости его футеровки.

- Повышение безопасности работы, так как не происходит разбрызгивание металла.

- Многократное использование защитных труб.

Защитную трубу выполняют из огнеупорных материалов, позволяющих повторно использовать ее после очистки ее канала кислородом. В процессе разливки стали защитная труба поддерживается захватом манипулятора, закрепленным на тележке ПК или на металлоконструкциях разливочного участка.

Недостатком таких устройств защиты является низкое качество разливаемого металла за счет попадания в него газов, в частности азота. Между

внутренней поверхностью огнеупорной трубы и поверхностью стакана шиберного затвора в процессе разливки возникают зазоры. В результате происходит интенсивное насыщение разливаемого металла газами, в частности азотом, что приводит к снижению качества непрерывно литой заготовки. Труба (рис. 1, б) спроектирована с таким расчетом, что аргон вводится в кольцевую полость на ее верхнем фланце и по ряду пазов поступает в струю металла. При этом внутри защитной трубы создают положительное давление, что устраняет опасность подсоса воздуха между стаканом шиберного затвора и защитной трубой, а также способствует отделению неметаллических включений в промежуточном ковше. Кроме этого, сокращается опасность подсоса воздуха между плитами скользящего затвора сталеразливочного ковша.

Разработано устройство для защиты струи металла при разливке на МНЛЗ (рис. 2) [4, 5]. Устройство для защиты струи металла при разливке на МНЛЗ содержит огнеупорный стакан 1, с подводящим каналом 2, и наружной конусообразной поверхностью 3, огнеупорную трубу 4. Верхняя часть отверстия трубы 4 выполнена по форме контактирующего с ней участка конусообразной поверхности 3 стакана 1 и содержит кольцеобразную выемку 5 и отверстие 6 для подвода аргона, прокладку 7, расположенную по контактирующему участку стакана 1 и трубы 4. Верхняя часть прокладки 7 имеет верхнюю торцевую поверхность, расположенную по торцевой поверхности огнеупорной трубы 4. Нижняя торцевая поверхность прокладки 7 расположена над кольцеобразной выемкой огнеупорной трубы 4. Верхняя торцевая поверхность прокладки 7 выполнена с наружным диаметром (Б) не менее 1,2 диаметра (ё) отверстия огнеупорной трубы 4 в верхней своей части. Прокладка 7 выполнена из пластичного огнеупорного материала [6,7]. Отмеченное конструктивное выполнение прокладки 7 обеспечивает: надежную фиксацию трубы 4 относительно стакана 1 исключение прохождение воздуха в струю металла и рациональные параметры подачи аргона в кольцевую выемку 5 трубы 4. При этом надежная фиксация трубы 4 исключает возможность смещения трубы 4 относительно стакана 1 в течение всего цикла разливки стали из стале-разливочного ковша, что также приводит к повышению качества разливаемого металла [8].

При использовании данного устройства на МНЛЗ предварительно на трубу 4 в верхней части устанавливают прокладку 7. Используя манипулятор, трубу 4 фиксируют на стакане 1. При этом форма выполнения сопрягаемых поверхностей и соответствие геометрических размеров конструктивных элементов позволяет обеспечить надежную фиксацию трубы 4 в стакане 1. Затем из отверстия 6 подают аргон, а через подводящий канал 2 стакана 1 подают жидкий металл.

На рис. 3 представлено модернизированное устройство. Отличительная особенность - выполнение нижней торцевой поверхности 4 прокладки 2 в виде наклонной конусной поверхности, прилегающей к стакану 1. Рацио-

нальное расположение нижней торцевой поверхности 4 прокладки 2 над кольцевой выемкой позволяет обеспечить подачу аргона по всей поверхности трубы в зоне кольцевой выемки и оптимальную отсечку воздуха. Кроме того, надежная фиксация трубы 3 в стакане 1, а также осевая центровка их полостей, обеспечивает в процессе разливки формирование струй металла технологически заданной конфигурации без нарушения её сплошности, при этом исключаются боковые смещения струй металла в трубе 3 и размыв огнеупоров трубы 3. Это также позволяет повысить качество разливаемого металла за счёт исключения попадания в него частиц огнеупорных материалов.

Рисунок 2 - Устройство для за- Рисунок 3 - Модернизированное уст-щиты струи металла при разливке ройство для защиты струи металла на МНЛЗ при разливке на МНЛЗ: 1 - стакан; 2 -

прокладка; 3 - защитная труба; 4 -нижняя торцевая поверхность прокладки

Разработанная конструкция модернизированного устройства для защиты струи металла при разливке на машине непрерывного литья заготовок исключает прохождение воздуха в струю металла при разливке и обеспечивает рациональные параметры подачи аргона в кольцевую выемку огнеупорной трубы, что позволяет повысить качество разливаемого металла.

Список литературы

1. Вдовин, К. Н. Непрерывная разливка стали. Гидромеханика машин непрерывного литья заготовок: монография / К. Н. Вдовин, В. В. Точилкин, И. М. Ячиков. - Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г. И. Носова, 2014. - 348 с.

2. Вдовин, К. Н. Основные направления при конструировании огнеупорных элементов для защиты от вторичного окисления стали при разливке на МНЛЗ/ К. Н. Вдовин, В. В. Точилкин, О. А. Марочкин [и др.] // Новые огнеупоры. - 2014. - № 3. - С. 69.

3. Маки, Ж. Последние достижения в области разливочных огнеупорных систем / Ж. Маки, С. Задковски, Р. Брук // Достижения в области непрерывной разливки стали: Труды международного конгресса: Пер. с англ. Евтеева Д.П., Колыбанова И.Н. - М.: Металлургия, 1987. - С. 77 - 90.

4. Вдовин, К. Н. Новые вставки из пластичных огнеупоров для защиты струи металла при разливке на МНЛЗ / К. Н. Вдовин, В. В. Точилкин, О. А. Марочкин [и др.] // Новые огнеупоры. - 2014. - № 7. - С. 41- 43.

5. Vdovin, K. N. New Plastic Refractory Linings for Protecting a Metal Stream During Pouring into a CBCM / K. N. Vdovin, O. A. Marochkin, V. V. Tochilkin [et al.] // Refractories and Industrial Ceramics. - 2014. - Vol. 55, № 4. - Р. 318 - 320.

6. Марочкин, О.А. Разработка устройства для защиты струи металла при разливке на машине непрерывного литья заготовок/ О.А. Марочкин В.В. Точилкин, В.И. Умнов //Современные инновации в науке и технике. 4-ая Международная научно-практическая конференция (17 апр. 2014г.). - Курск, 2014, Т. 3, С.69 - 72.

7. Вдовин, К. Н. Применение пластичных огнеупоров усовершенствованной конструкции для защиты струи металла при разливке на сортовых МНЛЗ / К. Н. Вдовин, В. В. Точилкин, О. А. Марочкин // Новые огнеупоры. - 2014. - № 1. - С. 3 - 5.

8. Патент на полезную модель РФ 102552, МПК B22D 41/08. Устройство для защиты струи металла при разливке на машине непрерывного литья заготовок / В. А. Би-геев, К.Н. Вдовин, В.В. Точилкин, А.Б. Великий, Д.В. Кащеев, О.А. Марочкин, А.А.Хоменко, С В. Шевченко. Заявлено 07.10.2010. Опубл. 10.03.2011. Бюл. № 3.

Vdovin Konstantin Nikolaevich, doctor of technical Sciences, Professor Magnitogorsk state technical University

Tochilkin Vasily Viktorovich, postgraduate student, Magnitogorsk state technical University

DESIGNING SYSTEMS TO PROTECT THE STEEL FROM REOXIDATION WHEN TEEMING AT CONTINUOUS CASTING MACHINE

Abstract. Presented to provide a device that excludes the passage of air into the stream of metal during casting and providing rational parameters of the argon flow into the annular recess of the refractory tube. This ensures the stability of the casting process and improving the quality of the cast metal.

Key words: continuous casting machine), steelpouring ladle, intermediate ladle, protective pipe, metal flows, argon.