УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СТРУИ МЕТАЛЛА ОТ ВТОРИЧНОГО ОКИСЛЕНИЯ ПРИ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКЕ

Полезная модель относится к области черной металлургии и может быть использована для защиты струи жидкого металла от вторичного окисления при непрерывной разливке.
Известны устройства для защиты струи металла от вторичного окисления при непрерывной разливке, например, RU 50892 B22D 11/06 (2006.01) [1], RU 2229955 B22D 11/106, 2004 [2], RU 2200645 B22D 11/106, 2003 [3], RU 7353 B22D 41/08, 1998 [4].
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является устройство RU №7353 B22D 41/08, 1998 [4].
Оно содержит огнеупорную трубу, имеющую в верхней части коническо-цилиндрическое по внешней поверхности и коническое по внутренней поверхности уширение, металлический кожух, а также патрубок для подвода защитного газа. Металлический кожух, охватывающий снаружи верхнюю часть трубы образует с ее торцевой поверхностью коллекторную полость, а с ее внутренней конической поверхностью - кольцевое сопло. Патрубок соединен с коллекторной полостью через проточку в огнеупорной трубе. Огнеупорная труба стыкуется соосно со стаканом-коллектором, установленным в днище сталеразливочного ковша. Огнеупорная труба предназначена для защиты от вторичного окисления металла в результате его взаимодействия с азотом и кислородом воздуха.
Недостатком известного устройства неравномерное заполнение защитным газом периметра кольцевого сопла вследствие малого угла раскрытия струи, выходящей в коллекторную полость. Это приводит к подсосу атмосферного воздуха в огнеупорную трубу, насыщению металла азотом и кислородом, ухудшению его качества.
Задачей полезной модели является устранение указанного недостатка и улучшение качества металла.
Технический результат заключается в предотвращении подсоса атмосферного воздуха к струе металла и повышении надежности защиты разливаемого металла от вторичного окисления.
Для достижения технического результата в патрубок для подвода защитного газа встроен излучатель акустических колебаний, формирующий акустическое поле в потоке защитного газа. Акустическое возбуждение значительно увеличивает угол раскрытия газовой струи за счет преобразования ее в вихревые потоки, что дает возможность защитному газу быстро и равномерно заполнять коллекторную полость и далее кольцевое сопло по периметру. Радиально расположенные гофры крышки металлического кожуха, опирающиеся на торец огнеупорной трубы, обеспечивают гарантированный объем коллекторной полости и формируют многоручьевой направленный поток защитного газа в кольцевое сопло, усиливая положительный эффект акустики. В результате создается достаточное газовое уплотнение стыка сопрягаемых поверхностей стакана-коллектора и огнеупорной трубы для предотвращения подсоса атмосферного воздуха к струе металла.
Полезная модель поясняется примером выполнения устройства, представленным на фиг. чертежа в продольном сечении.
Устройство для защиты струи стали от вторичного окисления при непрерывной разливке включает в себя огнеупорную трубу 1, стыкуемую соосно с огнеупорным стаканом-коллектором 2, установленным в днище сталеразливочного (ковш на чертеже не показан). Верхнюю часть огнеупорной трубы 1 охватывает металлический кожух, состоящий из обечайки 3, охватывающей коническо-цилиндрический боковой участок трубы, и крышки 4, охватывающей верхний край трубы, причем крышка образует с торцевой поверхностью трубы коллекторную полость 5, а с ее внутренней конической поверхностью-кольцевое сопло 6. Коллекторная полость 5 через проточку 7 в огнеупорной трубе 1 сообщается с газоподводящим патрубком 8, в который с помощью резьбовой муфты встроен акустический излучатель 9. На поверхности крышки 4 выполнены радиальные гофры 10, которыми крышка опирается на торцевую поверхность огнеупорной трубы 1. Обечайка 3 садится на трубу 1 с помощью огнеупорного мертеля для обеспечения герметичности, таким же способом крышка 4 садится на обечайку 3. Патрубок 8 со встроенным с помощью резьбовой муфты акустическим излучателем 9 приваривается к металлической обечайке 3. К акустическому излучателю 9 подсоединен шланг 11 для подачи защитного газа.
Акустический излучатель 9 состоит из резонатора, выполненного в виде полого цилиндра, закрытого с торцов диафрагмами с отверстием в центре. Защитный газ, попадая под давлением в резонатор, генерирует акустическое поле. Частота акустических колебаний струи газа зависит от размеров резонатора и диаметра отверстия в диафрагмах. При диаметре отверстия в диафрагмах составляющего 1,0-1,5 диаметра газоподводящего патрубка 8 и внутреннем диаметре резонатора, составляющем 1,8-2,2 его высоты, создается акустическое поле с частотой 100-4000 Гц и мощностью до 60 ДБ, что позволяет обеспечить достижение технического результата.
Устройство для защиты струи металла от вторичного окисления работает следующим образом.
При подготовке устройства к работе на огнеупорную трубу 1 устанавливают снизу обечайку 3 с посадкой на огнеупорный мертель. К металлической обечайке 3 приварен газоподводящий патрубок 8 со встроенным акустическим излучателем 9. Сверху на обечайку 3 одевается крышка 4 с посадкой на огнеупорный мертель. Собранное устройство устанавливают соосно стакану-коллектору 2 с замыканием их поверхностей по конусу. К акустическому излучателю 9 присоединяют шланг 11 для подачи защитного газа. В процессе работы устройства защитный газ, например, аргон, подается через шланг 11 под давлением 0,2-1,3 МПа в акустический излучатель 9 где создается акустическое поле. Акустически возбужденный защитный газ через проточку 7 устремляется в коллекторную полость 5, распределяясь радиальными гофрами крышки на ручьи быстро и равномерно заполняет ее и кольцевое сопло 6, создавая в узле стыка сопрягаемых конических поверхностей трубы 1 и стакана 2 газовое уплотнение, препятствующее подсосу атмосферного воздуха в защитную трубу. Кроме этого, защитный газ частично инжектируясь во внутренний канал огнеупорной трубы 1, разрушает за счет акустического эффекта ламинарный пограничный слой оксидной пленки, присутствующий на поверхности металла и защищает его от вторичного окисления.
Испытание заявляемого устройства на машине непрерывного литья заготовки при разливке металла из стальковша в промежуточный ковш показало его эффективность, обеспечив получение металла, соответствующего требованиям стандарта.
Источники информации:
1. RU 50892 B22D 11/06 (2006.01) [1],
2. RU 2229955 B22D 11/106, 2004 [2];
3. RU 2200645 B22D 11/106, 2003 [3];
4. RU 7353 B22D 41/08, 1998 [4].