МЕТАЛЛОПРИЕМНЫЙ КОЛОДЕЦ ПРОМЕЖУТОЧНОГО КОВША

Полезная модель относится к области металлургии, в частности, к непрерывной разливке металла.
Известен металлоприемник промежуточного ковша для непрерывной разливки металла, содержащий стаканообразную емкость, имеющую дно и замкнутую боковую стенку воронкообразной формы. Внешняя поверхность боковой стенки состоит из частей, отличающихся между собой углами наклона, а внутренняя поверхность - из частей, отличающихся между собой углами наклона и выступающих навстречу друг другу частей, замкнутая боковая стенка сделана трапециеподобной формы в горизонтальном разрезе части внешней и соответствующей ей части внутренней поверхностей, на противоположных частях боковой стенки сделаны проемы. При этом все соединенные части внутренней боковой поверхности расположены относительно друг друга под углом 90 градусов (UA 51118 от 15.05.2008 г., МПК B22D41/00).
Описываемая в патенте UA 51118 модель металлоприемника, у которого две противоположные части боковой стенки, обращенные к длинным стенам промковша (в т.ч. к так называемой «дельте» - трапециевидной выемке длинной непрямолинейной стены промковша), примыкают к ним (закрепляются в футеровке промежуточного ковша), фактически разделяют пространство разливочной зоны промковша на две изолированные части, что затрудняет выравнивание температур по длине промковша и, соответственно, способствует возникновению застойных зон и перепадов скоростей разливки по разным ручьям. При ударе о дно металлоприемника струя металла, разливаемого из сталеразливочного ковша, отражается равномерно во все стороны (360°) относительно оси падения струи, а не только (и не столько) в направлении проемов металлоприемника. Отражаясь от задней (трапециевидной) и передней (противоположной ей) частей боковой стенки, потоки металла с разными скоростями закручиваются навстречу друг другу и сталкиваются вблизи проемов, как следствие, ненаправленный, неравномерный характер истечения металла из металлоприемника в разливочную зону промковша, что отрицательно сказывается на футеровке промежуточного ковша. Кроме того, образование двух изолированных пространств может послужить причиной образования значительного остатка металла в одной из изолированных половин промковша по окончании разливки, в случае не одновременного прекращения разливки ручьев («закрытия» ручьев), расположенных в изолированных половинах промковша.
Известен также металлоприемник для непрерывной разливки металла, состоящий из опорной плиты, имеющей верхнюю ударную поверхность, и боковых стенок, хотя бы одна из которых выполнена с возможностью полного прилегания к огнеупорной футеровке одной из боковых стен промежуточного ковша. Опорная плита и стенки могут быть выполнены одним изделием или из отдельных частей. Опорная плита может быть выполнена в форме многоугольника. Суммарная площадь наружных поверхностей металл оприемника, прилегающих к футеровке промковша, составляет не менее 30% от общей наружной поверхности металлоприемника, а хотя бы в одной из боковых стенок имеется отверстие. Одна из боковых стен имеет высоту не менее 75% от высоты рабочего пространства промковша (RU 2400327 от 27.04.2009 г., МПК B22D 41/00).
Описываемая в патенте RU 2400327 модель металлоприемника не обеспечивает равномерного распределения потоков расплавленного металла с локализацией турбулентности и формированием струи в заданном направлении в зависимости от конструкции промежуточного устройства.
Наиболее близким, принятым за прототип, является металлоприемник промежуточного ковша, содержащий корпус в виде замкнутой емкости, которая состоит из многоугольного днища, передней, задней и боковых стенок с переливным окном в одной из них. Днище замкнутой емкости имеет форму неправильного шестиугольника, симметричного относительно вертикальной поперечной оси, в котором боковые стенки примыкают к передней стенке. От задней стенки отходят промежуточные стенки, примыкающие к боковым стенкам. По крайней мере, одно переливное окно выполнено на каждой боковой стенке (UA 72707 от 20.02.2012 г., МПК B22D 41/00).
Изложенная в патенте UA 72707 модель металлоприемника промежуточного ковша не обеспечивает скорого гашения турбулентного потока расплавленного металла в объеме изделия, его равномерного течения в заданном направлении в объем промежуточного ковша. Как следствие повышается износ огнеупорной футеровки промежуточного ковша.
Существенным ограничением длительности работы футеровки промковша может служить частичное разрушение стенок металлоприемного колодца в силу того, что они подвергаются следующим нагрузкам в течение длительного периода времени: химическая эрозия; механическое разрушение; гидродинамическое воздействие. Запас прочности металлоприемного колодца при разливке сверхдлинных серий является одним из основных параметров при проектировании его конструкции. Находясь в агрессивной среде жидкого металла в течение длительного промежутка времени, металлоприемный колодец подвергается значительным тепловым и статическим нагрузкам. При этом неравномерный износ его стенок, днища и выпускных отверстий может существенно изменить гидродинамику ванны промежуточного ковша.
Технический результат, достигаемый в заявляемой полезной модели, заключается в увеличении стойкости огнеупорной футеровки промежуточного ковша в зоне падения струи металла, в локализации зоны турбулентности, возникающей вследствие падения струи металла в объеме металлоприемного колодца.
Указанный технический результат достигается тем, что металлоприемный колодец промежуточного ковша, содержащий опорную плиту, переднюю, заднюю и боковые стенки с переливными проемами, согласно предлагаемой полезной модели, на ударной поверхности опорной плиты имеется выступ, расположенный продольно между передней и задней стенками, имеющий форму треугольника в поперечном сечении, при этом каждая боковая стенка внутри колодца образована двумя поверхностями - наклонной и вертикальной, а в ее верхней части выполнен переток, образованный двумя гранями, сходящимися в направлении к оси проема с образованием угла между ними более 90°.
Опорная плита выполнена толщиной 1,1-2,5 толщины боковой стенки. Заявляемые пределы толщины оптимальны для придания дополнительной прочности изделия в зоне непосредственного падения струи.
Особенностью заявляемого металлоприемного колодца является то, что его опорная плита содержит выступ, выполненный в виде рассекателя потока, расположенный продольно (по всей длине колодца), имеющий в поперечном сечении форму треугольника. Другая особенность заключается в том, что боковые стенки внутри колодца образованы двумя поверхностями - наклонной и вертикальной. Заявляемый внутренний профиль изделия способствует снижению нагрузки на дно при падении струи металла. Расположенный в продольном направлении между передней и задней стенками выступ, а также особая конфигурация боковых стенок изделия позволяют разделить турбулентный поток металла на отдельные локальные вихри, которые взаимно гасятся в силу их случайности образования и разнонаправленности движения. Наличие перетоков в боковых стенках, позволяет исключить зарастание на ней настылей из металла и шлака, за счет того, что они могут быть полностью погружены в металл.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, не исключающими другие варианты в пределах формулы предлагаемого изобретения.
На фиг.1 показан вид сверху металлоприемного колодца 1, содержащий опорную плиту 2, переднюю стенку 3, заднюю стенку 4, боковые стенки 5 с переливными проемами 6, и выполненный на ударной поверхности опорной плиты выступ 7 в виде рассекателя потока металла.
Фиг.2 - поперечное сечение Α-A по переливным проемам 6, где показано, что выступ 7 имеет форму треугольника и что боковая стенка 5 образована двумя поверхностями: наклонной 8 и вертикальной 9.
Фиг 3. - разрез Б-Б по оси симметрии металлоприемного колодца 1, на котором в верхней части боковой стенки 5 выполнен переток, образованный двумя гранями 10, сходящимися в направлении к оси проема с образованием угла между ними более 90°.
Металлоприемный колодец встраивается в конструкцию промежуточного ковша благодаря задней стенке 4, наружный профиль которой повторяет внутренний профиль боковых стен промежуточного ковша. При этом исключена возможность смещений изделия относительно места падения струи металла или всплытия изделия, обеспечивается надежная фиксация металлоприемного колодца за счет закрепления задней стенки изделия в рабочем слое футеровки промежуточного ковша. Металлоприемник устанавливается таким образом, чтобы образовавшийся зазор между ним и арматурным слоем ковша в верхней части был одинаков. Зазор между колодцем и арматурным слоем заполняется после окончания выполнения рабочего слоя промковша увлажненной массой.
Металл из сталеразливочного ковша попадает в металлоприемный колодец 1 промежуточного ковша через трубу (на чертеже не указана), защищающую расплав от вторичного окисления и разбрызгивания. Металл движется в виде компактной струи вертикально вниз. В объеме металлоприемного колодца 1 струя металла разбивается треугольным выступом 7 и отражается, что приводит к изменению направления движения потоков, горизонтально или вниз по днищу колодца к боковой стенке. Боковая стенка образована двумя поверхностями - наклонной и вертикальной, что уменьшает скорость течения металла и направляет его в сторону поступающего металла. Возникающая при столкновении потоков поступающего и отраженного металла дополнительная турбулентность гасится, выравнивается совокупное движение потока металла.
В верхней части боковой стенки 5 выполнен переток, образованный двумя гранями 10, сходящимися в направлении к оси проема с образованием угла между ними более 90°.
Вышеперечисленные признаки обеспечивают равномерное распределение гидродинамических потоков металла с локализацией турбулентности и формированием струи в заданном направлении, в результате происходит плавное заполнение металлом промежуточного ковша, вследствие чего уменьшается износ его футеровки.
Таким образом, достигается получение указанного в предлагаемом изобретении технического результата.