УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛА ОТ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ОКРУЖАЮЩЕЙ АТМОСФЕРОЙ

Полезная модель устройства для защиты металла от взаимодействия с окружающей атмосферой, при его технологических переливах из одной металлургической емкости в другую, относится к металлургии, конкретно к устройствам для разливки металлов и сплавов.
Актуальной проблемой разливки металлов является наличие взаимодействия между компонентами расплава и окружающей его атмосферы, которое может происходить за счет подсоса газа встык между сопряженными поверхностями элементов литниковой системы. В результате взаимодействия металла с азотом и кислородом атмосферы образуются нитридные и оксидные включения, вследствие чего резко понижается качество металла. Известно, что в процессе разливки металлов и сплавов используются устройства для защиты металла от взаимодействия с окружающей атмосферой при перемещении расплава из одной металлургической емкости в другую. Эти металлургические емкости включают в себя ковши, промежуточные разливочные устройства (промковши), кристаллизаторы, изложницы и т.д. Конструкция и геометрическая форма таких устройств может существенно изменяться в зависимости от условий разливки и требований заказчика. [1]
Из уровня техники известно изобретение (патент ЕР 0094926), в соответствии с которым внутренняя поверхность огнеупорной трубы в месте контакта с разливочным стаканом имеет ряд вертикально расположенных каналов, через которые подается инертный газ с целью предотвращения вторичного окисления металла и охлаждения огнеупорного изделия. Недостатком этой разливочной трубы является то, что в процессе разливки газопроводящие каналы заполняются жидким металлом, что затрудняет эжекцию инертного газа.
В US 2003/0020216 описывается огнеупорная разливочная труба, которая формирует часть металлопроводящего канала и включает в себя, как минимум, одну плоскую контактную поверхность, способную сочленяться со второй плоской контактной поверхностью другого огнеупорного изделия. При этом на первой и второй плоских контактных поверхностях, расположенных перпендикулярно направлению движения расплава, изготавливаются углубления определенной геометрической формы. В процессе перемещения по заданной траектории второй контактной поверхности огнеупорного изделия относительно первой контактной поверхности огнеупорной трубы с целью формирования единого металлопроводящего канала описанные выше углубления на сопрягающихся поверхностях соединяются и образуют канал для подачи инертного газа, частично окружающий металлопроводящий канал. Однако в процессе перемещения огнеупорного изделия относительно огнеупорной трубы образуемый газопроводящий канал может закупориваться металлом. Поэтому в патенте US 2003/0020216 предлагается изготавливать дополнительный желоб на второй плоской поверхности сопряжения с целью продувки и очистки канала для подачи инертного газа. Несмотря на все описанные выше решения, не исключается возможность полного или частичного перекрытия газоподводящего канала в процессе эксплуатации, что может привести к попаданию воздуха в металлопроводящий канал.
Известна защитная труба (патент ЕР 0370095), принятая в качестве прототипа, предназначенная для разъемного соединения со стаканом-коллектором сталеразливочного ковша в процессе разливки металла, включающая в себя тело в форме трубы, изготовленное из плотного материала, имеющее верхний и нижний концы и проходящий между ними металлопроводящий канал. Внутренняя поверхность верхнего конца трубы частично выполнена в виде усеченного конуса, соответствующего форме и размерам стакана-коллектора. В этом изделии инертный газ подается через пористое кольцо, впрессованное и обожженное вместе с трубчатым телом,
расположенное на части внутренней конической поверхности верхнего конца трубы, сверху и снизу окруженное плотным огнеупорным материалом и приспособленное к сопряжению с нижним концом стакана-коллектора. К недостаткам прототипа следует отнести то, что высота газопроницаемой вставки не позволяет организовать эффективную защиту металла от взаимодействия с окружающей атмосферой по всей поверхности сопряжения огнеупорных изделий.
Технический результат при использовании предлагаемой полезной модели заключается в улучшении качества разливаемого металла вследствие предотвращения растворения в нем компонентов газовой атмосферы, а также увеличении срока службы защитного устройства, за счет снижения скорости зарастания его металлопроводящего канала.
Указанный технический эффект достигается тем, что устройство для защиты металла от взаимодействия с окружающей атмосферой при его технологических переливах из одной металлургической емкости в другую (фиг. 1), содержит верхнюю (1) и нижнюю (2) концевые части и разливочный канал (3), расположенный между верхней (1) и нижней (2) концевыми частями до выходного отверстия (4), выполненного в нижней концевой части (2).
Верхняя концевая часть (1) устройства (8) снаружи защищена стальной обечайкой (5), установленной с образованием кольцевого канала (6), сообщенного с патрубком (7) для подвода инертного газа, а внутренняя поверхность верхней концевой части (1) устройства (8) имеет возможность сопрягаться с внешней поверхностью разливочного стакана, установленного в металлургической емкости. При этом верхняя концевая часть (1) устройства по всей толщине на 10-100% высоты стальной обечайки (5) выполнена из газопроницаемого огнеупорного материала (9). Наличие газопроводщего слоя по всей, либо по значительной части высоты стальной обечайки, и по всей толщине устройства для защиты металла от взаимодействия с окружающей атмосферой обеспечивает эффективную защиту металла от
эжекции химически активных компонентов окружающей газовой среды между поверхностями контакта компонентов литниковой системы и их растворения в расплаве, что повышает качество металла.
В соответствии с предлагаемой полезной моделью инертный газ поступает через патрубок (7) в кольцевой канал (6), расположенный между стальной обечайкой (5) и верхней концевой частью устройства (1). Далее через газопроницаемый огнеупорный материал (9) он поступает к внутренней поверхности верхней концевой части устройства (8), имеющей возможность сопрягаться с внешней поверхностью разливочного стакана, установленного в металлургической емкости. Это снижает вероятность образования продуктов реакций компонентов расплава с азотом и водородом, их отложения на стенках металлопроводящего канала, что обеспечивает максимальную компактность струи и равномерную скорость движения жидкости в нем.
Для предотвращения утечки инертного газа пространство между телом устройства для защиты металла от взаимодействия с окружающей атмосферой (10) и обечайкой (5) сверху и снизу от газоподводящего канала (6) заполнено газоплотным огнеупорным материалом (11).
С целью равномерного распределения давления инертного газа по периметру на внешней поверхности газопроницаемой части (9) верхней концевой части (1) устройства выполнено кольцевое углубление (12) соосно патрубку (7) для подвода инертного газа.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Смирнов А.Н. и др. Непрерывная разливка сортовой заготовки: Монография. / А.Н. Смирнов, С.В. Куберский, А.Л. Подкорытов, В.Е. Ухин, А.В. Кравченко, А.Ю. Оробцев - Донецк: Цифровая типография, 2012 - 417 с.
2. Патент ЕР 0094926.
3. Патент US 2003/0020216
4. Патент ЕР 0370095