УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СТРУИ МЕТАЛЛА ОТ ВТОРИЧНОГО ОКИСЛЕНИЯ ПРИ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКЕ

Полезная модель относится к области черной металлургии, а именно к устройствам для защиты струи металла от вторичного окисления при непрерывной разливке стали.
Известно устройство, содержащее разливочный стакан с конусной внешней поверхностью, установленный в днище сталеразливочного и/или промежуточного ковша, состыкованный с соответствующей конусной внутренней поверхностью погружного металлопровода, прокладку в виде кольца, расположенную между конусными поверхностями разливочного стакана и погружного металлопровода, углы наклона которых выполнены различными - угол наклона конусной поверхности разливочного стакана выполнен больше угла наклона поверхности погружного металлопровода на 2-6°, патрубок установлен с наклоном в сторону разливочного стакана под углом 45-80° к продольной оси погружного металлопровода и с отклонением от диаметральной поверхности погружного металлопровода на угол +15° (RU 2200645, B22D, 11/047, опубл.2003.).
Недостатком данного устройства является то, что движение защитного газа возможно лишь по кольцевой проточке, что делает невозможным истечение защитного газа в нижние слои для более надежной защиты струи металла от вторичного окисления, а также сложность конструкции, а именно необходимость точной установки подводящего патрубка в двух плоскостях, что повышает трудоемкость изготовления изделия.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для защиты струи металла от вторичного окисления при непрерывной разливке, включающее в себя разливочный стакан, установленный в днище сталеразливочного и/или промежуточного ковша и состыкованный с погружным металлопроводом, прокладку в виде кольца, расположенную между разливочным стаканом и погружным металлопроводом, а также патрубок для подвода защитного газа. (RU 50892.. B22D 11/06, опубл. 2005).
Недостатком данной конструкции является то, что защитный газ распространяется лишь в области проточки, а при динамической работе устройства, когда герметичность нарушается от вибрации, опускание защитного газа в нижние слои затруднительно. Это приводит к тому, что струя металла при выходе из сталеразливочного стакана насыщается азотом и кислородом из воздуха, что повышает угар легкоокисляемых элементов, например, кальция и увеличивает общее содержание газов в стали.
Задачей полезной модели является повышение надежности защиты струи металла от вторичного окисления, снижение степени угара легкоокисляемых элементов, таких как кальций и алюминий, и снижение содержания газов в металле.
п
п
п
п
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для защиты струи металла от вторичного окисления, содержащем разливочный стакан с конусной внутренней поверхностью, установленный в днище сталеразливочного и/или промежуточного ковша, состыкованный с погружным металлопроводом, патрубок для подвода защитного газа, внутри которого, согласно полезной модели, расположена металлическая труба с установленным внутри нее пульсатором, выполненным в виде жестко прикрепленного перпендикулярно оси патрубка стержня, ось которого расположена на расстоянии от выходного среза патрубка равном (3-5)Д, а диаметр пульсатора (d) равен (0,15-0,30)Д, где Д -внутренний диаметр патрубка, мм.
Технический результат, который может быть получен при использовании полезной модели заключается в том, что при расположении внутри патрубка для подачи защитного газа металлической трубы с пульсатором происходит обтекание потоком газа пульсатора и образуется вихревой след, причем вихри истекают с определенной периодичностью. Выходящие из выходного среза патрубка вихри отходят вверх и вниз по металлопроводу, что повышает однородность защитной струи, устраняет зоны эжекции воздуха в защитную трубу и тем самым повышает защитные свойства инертной атмосферы, устраняет насыщение металла кислородом, снижая при этом потери легкоокисляемых элементов, таких как кальций и алюминий, от вторичного окисления. Наложение пульсаций на струю газа приводит к тому, что при выходе газа из патрубка пульсации передаются металлопроводу и он тоже становится излучателем колебаний, способствующих перемешиванию металла, образованию гомогенного прогретого шлака без образования бурунов и оголения зеркала металла в промежуточном ковше.
Расположение оси пульсатора перпендикулярно оси патрубка для подвода защитного газа обеспечивает равномерность схода вихрей с одинаковой периодичностью, что обеспечивает однородное распределение защитной атмосферы в пристеночной области металлопровода и значительно снижает насыщение струи кислородом и потери легкоокисляемых элементов.
п
Расположение оси пульсатора на расстоянии менее 3Д от выходного среза патрубка нецелесообразно, так как при смене сталеразливочного ковша во время разливки плавка на плавку происходит захлестывание металлом пульсатора и его заметалливание.
п
При расположении пульсатора на расстоянии более 5Д происходит частичное сглаживание пульсаций, вследствие чего уменьшается мощность воздействия струи на расплав, что снижает эффект перемешивания, увеличивается насыщение металла газами за счет того, что покровный шлак над приемной ванной становится более неоднородным с образованием свищей и зон с оголенным металлом.
п
п
Выбор диаметра пульсатора (d) менее 0,15 внутреннего диаметра патрубка (Д) нецелесообразен, так как приводит к образованию незначительного вихревого потока и недостаточному перемешиванию защитной атмосферы, что способствует насыщению металла газами.
п
При выборе диаметра пульсатора более 0,30Д снижается интенсивность перемешивания металла, так как периодические пульсации, образующиеся при обтекании пульсатора накладываются на хаотические пульсации, которые образуются при обтекании газовым потоком стенок патрубка, что приводит к сглаживанию пульсаций, вследствие чего перемешивание защитной газовой атмосферы снижается, снижается эффективность ее работы, что ведет к эжекции воздуха.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен поперечный разрез устройства, на фиг 2 разрез А-А.
Устройство для защиты струи металла от вторичного окисления при непрерывной разливке включает в себя огнеупорный разливочный стакан 1, установленный в днище сталеразливочного и/или промежуточного ковша (ковш на чертеже не показан) и состыкованный с погружным металлопроводом 2, снабженным патрубком 3 для подвода защитного газа, в который вставлена металлическая труба 4 с установленным в нее пульсатором 5, выполненным в виде жестко прикрепленного перпендикулярно оси патрубка стержня, например, с помощью сварки
п
п
Предлагаемая полезная модель испытана на сортовой МНЛЗ ОАО «ЗСМК» (пример, вариант 3 таблицы). В выходной патрубок для подачи защитного газа вставляется труба с пульсатором. При внутреннем диаметре патрубка равном 10 мм диаметр пульсатора равен 2,5 мм (d=0,25Дп). С помощью сварки пульсатор жестко крепится к металлической трубе, которую вставляют в патрубок так, что расстояние от оси пульсатора до выходного среза патрубка равно 40 мм (4Д). Используемый защитный газ аргон подавали через устройство в ковш емкостью 350 т.
Наилучшие результаты по угару элементов (кальция, алюминий), а также наименьшее увеличение содержания азота в металле достигнуто при использовании устройства с заявляемыми параметрами.
Устройство промышленно применимо в металлургическом производстве и позволяет защитить металл от вторичного окисления и насыщения его азотом при разливке на МНЛЗ.
Таблица
Номер опыта
Внутренний диаметр патрубка (Д<sub>п</sub>), мм
Диаметр пульсатора (d<sub>п</sub>), мм
Отношение диаметра пульсатора к диаметру патрубкаdn/Дп
Расстояние от оси пульсатора до выходного среза патрубка, мм
Угар, % Кальция Алюминия, % относ. % масс
Увеличение содержания азота в стали, % масс
1
10
1,3
0,13
20
55,6
0,0030
0,0008
2
10
1,5
0,15
30
50,0
0,0020
0,0002
3
10
2,5
0,25
40
44,8
0,0010
0,0001
4
10
3,0
0,30
50
46,7
0,0022
0,0002
5
10
4,0
0,40
60
53,3
0,0025
0,0004
прототип
…
…
…
…
62,0
0,0030
0,0010