ГНЕЗДО СТАКАНА ПРОМЕЖУТОЧНОГО КОВША 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 стакан для разливки металлов и сплавов по а.с. СССР №456677 кл. B22D 11/10, содержащий корпус и закрепленную в нем втулку.
Недостатком известного технического решения является недостаточная эксплуатационная надежность разливочного узла при его применении в современных технологиях непрерывной разливки стали.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом), по мнению авторов, является гнездо стакана для ковша со стопорной разливкой стали по а.с. СССР №415084 кл. B22D 11/10, состоящее из верхней и нижней частей.
Недостатком известного технического решения является следующее. Во время разливки жидкого металла футеровка промежуточного ковша разогревается, при этом верхняя часть гнезда стакана подвергается механическому воздействию со стороны верхнего рабочего слоя футеровки в связи с ее температурным расширением (удлинением). В результате этого в нижней, цилиндрической части стакана-дозатора возникают трещины (нарушается его целостность), через которые происходит утечка защитного газа - аргона. Уменьшение подачи аргона в полость стакана-дозатора ведет к отложению неметаллических включений на поверхности седловины стакана, ее зарастанию и изменению массовой скорости разливки жидкого металла. Отрыв неметаллических включений от поверхности седловины стакана-дозатора и их попадание в жидкий металл способствует в дальнейшем появлению такого дефекта прокатанной полосы, как «плена». Для улучшения (нормализации) слива расплава приходиться прожигать проходное отверстие стакана кислородом, что влечет за собой окисление жидкого металла и увеличение отбраковки готовой продукции по дефекту «несоответствующая продукция» и т.д.
Задача, на решение которой направлено техническое решение - обеспечение заданной эксплуатационной надежности (целостности) стакана гнезда промежуточного ковша для непрерывной разливки металла. При этом достигается получение такого технического результата, как снижение потерь металла по дефекту «плена» и «несоответствующая продукция».
Вышеуказанные недостатки исключаются тем, что в гнезде стакана промежуточного ковша для непрерывной разливки металла, состоящем из верхней и нижней частей, установленных в донном отверстии футерованной емкости, верхняя часть гнезда снабжена внутренней проточкой, при этом нижняя часть гнезда установлена в упомянутой проточке с образованием кольцевой полости, ширина которой составляет 10÷30 мм.
Сопоставительный анализ предложенного технического решения с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного своим конструктивным выполнением, а именно, шириной кольцевой полости гнезда стакана промежуточного ковша. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию полезной модели «Новизна».
Так как предлагаемая полезная модель может быть использована в промышленности, а проведение испытаний опытных образцов 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 изображено гнездо стакана промежуточного ковша для непрерывной разливки металла.
Гнездо стакана промежуточного ковша для непрерывной разливки металла, состоит из верхней 1 и нижней 2 частей, установленных в донном отверстии 3 футерованной емкости 4. Верхняя часть 1 гнезда снабжена внутренней проточкой 5, при этом нижняя часть 2 гнезда установлена в упомянутой проточке 5 с образованием кольцевой полости 6, ширина -а- которой составляет 10÷30 мм. Нижняя часть стакана 7 поджата к днищу корпуса 8 промежуточного ковша с внешней стороны при помощи механизма 9 быстрой замены погружного стакана 10, а верхняя часть прикреплена к нижней части 2 гнезда с помощью мертеля.
Гнездо стакана промежуточного ковша для непрерывной разливки металла работает следующим образом.
Во время разогрева футеровки рабочего слоя промежуточного ковша происходит температурное расширение футеровки. Этот процесс продолжается, даже более интенсивно, в начале разливки стали на промежуточном ковше. Струя металла из сталеразливочного ковша (на рисунках не показан) поступает в струйный приемник-гаситель (турбостоп), при этом обеспечивается гашение кинетической энергии струи, что исключает «размывание» футеровки днища, стен и перегородок промежуточного ковша при его заполнении жидким металлом. Верхняя часть гнезда 1 стакана 7 подвергается механическому воздействию от «термического роста» футеровки 4 днища 8 (особенно от верхнего рабочего слоя) в направлении продольной оси от центра промежуточного ковша. В результате этого верхняя часть 1 стакана перемещается относительно его нижней части 2 на ширину -а- кольцевой полости 6, при этом какого-либо механического воздействия на стакан 7 не происходит. Далее жидкий металл через стакан 7 подается в кристаллизатор (под уровень металла). Из кристаллизатора вытягиваются непрерывно литые слитки. По мере прохождения жидкого металла по стакану 7, через последний в зону расположения стопора 11 подается защитный газ-аргон. Расход металла из промежуточного ковша регулируется при помощи стопоров 11 или шиберных затворов (на рисунках не показано).
Пример.
Разливку низкоуглеродистой стали производили на двухручьевой МНЛ3 методом «плавка на плавку» на стелеразливочном ковше емкостью 350 т через промежуточный ковш, емкостью 65 т при номинальном уровне жидкого металла.
Выполнение ширины -а- кольцевой полости 6 верхней 1 и нижней 2 частей гнезда сталеразливочного ковша менее 10 мм ведет к растрескиванию (разрушению) нижней части стакана 7 в результате механического воздействия на него со стороны верхнего рабочего слоя футеровки в связи с ее температурным расширением (удлинением) при разливке металла. Это влечет за собой утечку защитного газа - аргона, зарастание поверхности седловины стакана-дозатора 7 и как следствие - возникновение аварийной ситуации, что негативно сказывается на качестве готовой продукции.
Выполнение ширины -а- кольцевой полости 6 более 30 мм приводит к увеличению габаритных размеров верхней 1 и нижней 2 частей гнезда промежуточного ковша, увеличенному расходу огнеупорного материала, из которого изготовлены упомянутые части гнезда, а это, в свою очередь, требует дополнительных финансовых затрат, что приводит к увеличению себестоимости разливки металла и как следствие - потерям дополнительной прибыли.
Ширина -а- кольцевой полости 6 гнезда стакана промежуточного ковша для непрерывной разливки металла, величиной 10÷30 мм, была определена опытным путем в процессе опытных плавок, для проведения которых на заводе-изготовителе было закуплено несколько новых, различных по геометрическим параметрам, гнезд стакана промежуточного ковша. Гнезда с шириной кольцевой полости верхней и нижней частей от 10 мм и больше обеспечивали заданную герметичность стаканов, что позволило достичь снижения потерь металла по дефекту «плена» и «несоответствующая продукция».
Результаты опытных испытаний, проведенных на одном из участков разливки жидкого металла, представлены в таблице №1.
Таблица №1
№№п/п испытаний
Ширина кольцевой полости, мм
Наличие трещин в стакане-дозаторе
1
6
имеются
2
10
отсутствуют
3
20
отсутствуют
4
30
отсутствуют
5
35
отсутствуют
Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволяет за счет наличия в гнезде промежуточного ковша кольцевой полости, величина которой составляет 10÷30 мм, предотвратить механическое воздействие со стороны рабочего слоя футеровки (при его температурном расширении) на разливочный стакан, тем самым обеспечивая его заданную эксплуатационную надежность.
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 25%, а по дефекту «несоответствующая продукция» в среднем на 1,8%. Вместе с этим, в результате промышленных испытаний удалось достичь оптимизацию конструктивных параметров (внешних и внутренних диаметров) частей гнезда стакана промежуточного ковша, что позволило снизить затраты на их закупку на заводе-изготовителе, следствием чего явилось снижение себестоимости разливки металла и в результате - получение дополнительной прибыли.
Отсюда можно сделать вывод, что задача, на решение которой направлено техническое решение - выполняется, при этом достигается получение вышеуказанного технического результата.