Устройство для подачи и перемешивания стали в кристаллизаторе установки непрерывной разливки
DEVICE FOR STEEL SUPPLY AND MIXING IN CRYSTALLIZER OF CONTINUOUS CASTING PLANT

Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывной разливке стали.
Наиболее близкими к заявленному устройству является устройство, подробно описанное в работе [Шахов С.И., Смоляков А.С, Рогачиков Ю.М. Работа по применению электромагнитного перемешивания при непрерывной разливки стали. Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации, 2015, (10), с. 79-84.], содержащее промежуточный ковш, глуходонный или прямоточный стакан, кристаллизатор, вокруг которого имеется устройство для электромагнитного перемешивания жидкого металла, а также устройство по патенту SU 609591 A, B22D 41/62, 05.06.1978.
Недостаток известного устройства заключается в большой стоимости электромагнитной установки и необходимой экологической защите обслуживающего персонала от электромагнитного излучения.
Заявляемое устройство содержит разливочный ковш с прямоточным погружным стаканом, вставленным с зазором в глуходонный стакан, находящийся на плаву в жидкой стали и имеющий криволинейные окна для выхода жидкого металла в вертикальный кристаллизатор. При выходе жидкой стали из плавающего глуходонного стакана в вертикальный кристаллизатор создается реактивная сила, вращающая плавающий глуходонный стакан вокруг прямоточного погружного стакана. При этом струи жидкой стали, выходящие из окон плавающего глуходонного стакана, изменяя свое направление в горизонтальной плоскости, способствуют интенсивному перемешиванию стали в объеме вертикального кристаллизатора, что способствует получению однородной структуры кристаллизирующейся стали при вытягивании непрерывной заготовки из вертикального кристаллизатора.
Технический результат, получаемый при осуществлении заявленного устройства, заключается в его простоте конструкции, а, следовательно, в значительно меньшей стоимости и повышенной экологической безопасности.
Ограничительные признаки: разливочный ковш, погружной прямоточный стакан, вертикальный кристаллизатор.
Отличительные признаки: прямоточный погружной стакан установлен внутри глуходонного стакана, находящегося на плаву в жидкой стали и имеющего окна криволинейной конфигурации.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого устройства и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.
Вследствие того, что удельный вес керамики в 3 раза меньше удельного веса стали, то керамический плавающий глуходонный стакан будет по закону Архимеда удерживаться на плаву в жидкой стали. Жидкая сталь, попадая в плавающий глуходонный стакан из прямоточного погружного стакана, будет вытекать со скоростью, корреспондируемой со скоростью вытягивания непрерывного слитка из вертикального кристаллизатора через криволинейные окна, образуя реактивную силу, приводящую во вращение плавающий глуходонный стакан. При вращении плавающего глуходонного стакана, струи жидкой стали, вытекающие из его окон, будут перемешивать металл в вертикальном кристаллизаторе и равномерно омывать стенки вертикального кристаллизатора в горизонтальном сечении. Такая конструкция заполнения вертикального кристаллизатора жидкой сталью, состоящая из плавающего глуходонного и погружного прямоточного стаканов, значительно проще и дешевле, чем электромагнитное перемешивание.
На чертеже приведен внешний вид устройства. Заявляемое устройство состоит из разливочного ковша 1 с погружным прямоточным стаканом 2, глуходонного погружного стакана, находящегося на плаву в жидкой стали 3 с криволинейными выходными отверстиями 4 и накладных разъемных шайб 5, вертикального кристаллизатора 6.
Работа устройства: жидкий металл (сталь) из ковша 1 через погружной прямоточный стакан 2 поступает в глуходонный погружной стакан 3, находящийся на плаву в жидкой стали, откуда через криволинейные окна 4 выходит в вертикальный кристаллизатор 6. Траектория выхода стали из глуходонного стакана в вертикальный кристаллизатор осуществляется таким образом, чтобы создавалась реактивная сила, приводящая во вращение плавающий глуходонный стакан вокруг погружного прямоточного стакана. Вследствие этого, струи жидкой стали, выходящие из окон глуходонного стакана, будут перемешивать жидкий металл и равномерно омывать в горизонтальной плоскости стенки вертикального кристаллизатора. Глубина погружения глуходонного стакана в жидкую сталь определяется как самой массой плавающего глуходонного стакана, так и массой накладных разъемных шайб 5. Скорость выхода металла из окон глуходонного стакана определяется, исходя из скорости вытягивания слитка из вертикального кристаллизатора, площади сечения выходящего слитка и площади сечения окон глуходонного стакана, из которых поступает сталь в вертикальный кристаллизатор.