КОЖУХ РАЗЛИВОЧНОГО СТАКАНА

Настоящая полезная модель относится к разливочным стаканам, применяемым в металлургическом производстве при перемещении расплавленного металла из верхнего металлургического сосуда в нижний металлургический сосуд, а более конкретно - к кожуху, являющемуся наружной оболочкой разливочного стакана.
Корпус (тело) разливочного стакана, как правило, представляет собой трубчатую деталь, ограниченную с одной стороны плитой с отверстием, которое вместе с внутренней полостью трубчатой детали формирует канал разливки. Плита снабжена опорными поверхностями, которые используются для того, чтобы посредством толкателей зафиксировать разливочный стакан в необходимом для осуществления литья положении.
Для уменьшения трещинообразования корпус стакана, выполняемый из огнеупорного материала, может быть заключен в кожух (металлическую оболочку), который непосредственно контактирует с указанными толкателями и, как правило, выполнен из металла.
Однако литье металла сопровождается агрессивным химическим, тепловым и другими воздействиями, и даже при наличии металлической оболочки нахождение стакана в агрессивных условиях литья, вибрации и потока жидкого металла может привести к образованию трещин в области сопряжения трубчатой детали с плитой корпуса в результате чрезмерных термических, механических и/или термомеханических напряжений. В некоторых случаях такие трещины приводят к разрушению стакана. Даже если трещины невелики, дросселирование, вызванное протеканием жидкого металла в стакане, создает пониженное давление и, как следствие, приводит к существенному всасыванию окружающего воздуха, что сказывается на дефектности металла. В случае, когда литье осуществляется в рабочей атмосфере таких газов как аргон, гелий и др., наличие трещин приводит к изменению состава рабочей атмосферы и повышению дефектности металла. Кроме того, за счет комбинированного действия кислорода и высоких температур огнеупорный материал может существенно окисляться в местах входа кислорода, то есть на уровне трещины. Это окисление еще больше увеличивает местное разрушение огнеупорного материала и расширяет трещину, так что возникает необходимость прекращения разливки.
Таким образом, существует задача создания кожуха для разливочного стакана, конструкция которого позволяла бы уменьшить образование трещин в корпусе в процессе литья металла.
В заявке WO 2011000468 (опубликована 06.01.2011; МПК B22D 41/56, ближайший аналог) раскрыта конструкция металлического кожуха для разливочного стакана, включающая трубчатый элемент для размещения в нем трубчатой детали корпуса, ограничивающей канал разливки, и основание с полостью для размещения плиты корпуса, имеющей отверстие, ограничивающее канал разливки, при этом основание соединено с концом трубчатого элемента и имеет две опорные поверхности с выпуклым дугообразным профилем. Указанные опорные поверхности обеспечивают размещение толкателей под углом к оси канала разливки для повышения стойкости к возникающим в процессе работы механическим напряжениям.
Недостатком аналога является относительно низкая устойчивость изделия к растрескиванию, сложная для изготовления форма изделия, а также невозможность обеспечения подвода газа в канал разливки с целью формирования необходимой для снижения дефектности получаемого металла атмосферы.
Настоящая полезная модель направлена на устранение недостатков известных технических решений.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в снижении трещинообразования в разливочном стакане, предназначенном для осуществления процесса литья.
Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается в конструкции заявленного кожуха разливочного стакана за счет того, что он содержит трубчатый элемент и полое основание, соединенное с концом трубчатого элемента с образованием внутреннего пространства для размещения корпуса стакана с каналом разливки, при этом основание имеет нижнюю поверхность, сопрягающуюся с верхней частью трубчатого элемента, а также две опорные поверхности, расположенные с двух сторон канала разливки и имеющие в продольном сечении выпуклый дугообразный профиль, причем в основании со стороны нижней поверхности с двух сторон от канала разливки выполнены уступы, в которых размещены стержневые элементы, формирующие упомянутые опорные поверхности кожуха разливочного стакана.
Также предусмотрены частные случаи реализации полезной модели, согласно которым:
- в основании выполнено сквозное отверстие для подачи газа в канал разливки, проходящее через стержневой элемент во внутреннюю полость основания, при этом отверстие ограничено патрубком, сопрягающимся с внутренней поверхностью основания;
- уступы имеют горизонтальную и вертикальную поверхности, с которыми контактируют стержневые элементы;
- основание имеет верхнюю поверхность, ориентированную параллельно нижней поверхности основания и перпендикулярно оси канала разливки.
Далее полезная модель подробно поясняется на возможном примере осуществления со ссылками на фигуры.
На фиг. 1 показан общий вид кожуха разливочного стакана снизу.
На фиг. 2 показан вид кожуха разливочного стакана снизу.
На фиг. 3 показан поперечный разрез кожуха разливочного стакана в рабочем положении.
Кожух разливочного стакана включает нижний трубчатый элемент (1), образующий канал разливки (2), в котором размещается трубчатая деталь корпуса разливочного стакана (не показана), а также полое основание (3), соединенное с верхним концом трубчатого элемента (1) и предназначенное для размещения плиты корпуса разливочного стакана (не показана). Таким образом, трубчатый элемент (1) и основание (3) кожуха образуют единую полость, в которой размещается огнеупорный корпус (тело) разливочного стакана.
Основание (3) имеет прямоугольную форму и снабжено параллельными верхней торцевой (4) и нижней (5) поверхностями, ориентированными перпендикулярно оси канала (2) разливки.
По краям основания (3) со стороны ее нижней поверхности (5) выполнены уступы (6), расположенные симметрично с двух сторон относительно канала (2) разливки. Уступы (6) образуют прямоугольные выемки и имеют сопряженные горизонтальную (6а) и вертикальную (6b) поверхности уступов, соединяющие боковые поверхности (7) основания с ее нижней поверхностью (5). В углах указанных уступов (6) размещены стержневые элементы (8), предпочтительно металлические, связанные с горизонтальной (6а) и вертикальной (6b) поверхностями и проходящие по существу по длине уступов (6), предпочтительно на всю ширину основания (3). Стержневые элементы (8) имеют форму поперечного сечения, близкую к эллипсу. При этом свободные поверхности стержневых элементов (8) образуют опорные поверхности (8а) для контакта кожуха с толкателями (на чертежах не показаны). Опорные поверхности (8а) в вертикальном сечении (см. фиг. 3), проходящем параллельно оси канала разливки (2) и перпендикулярно стержневым элементам (8), имеют выпуклый дугообразный профиль.
В основании также может быть выполнено одно или несколько сквозных отверстий (9) для подачи газа в канал разливки (2). Каждое из указанных отверстий проходит во внутреннюю полость основания (3) через стержневой элемент (8) под углом примерно 45° по отношению к оси разливки и ограничено патрубком (10), сопрягающимся с внутренней полостью основания (3). Таким образом, при наличии отверстия один стержневой элемент (8) выполнен сегментированным, как показано на фиг. 1, 2.
Кожух разливочного стакана может быть выполнен из металлического материала, предпочтительно стали.
Устройство работает следующим образом.
Для установки и поддержания устройства в рабочем положении используют толкатели, которые подводят снизу под углом примерно 45° по отношению к оси разливки и приводят в контакт с опорными поверхностями (8а) стержневых элементов (8). При этом прикладываемое усилие от толкателей распределяется между горизонтальной (6а) и вертикальной (6b) поверхностями уступов (6) основания (3). В рабочем положении расплавленный металл из верхнего металлургического сосуда направляется в нижний сосуд через трубчатую деталь корпуса разливочного стакана, установленную в канале разливки (2), образованную огнеупорным корпусом стакана (не показан) и проходящую через основание (3) и трубчатый элемент (4) кожуха.
При необходимости через патрубки (10) с отверстиями (9) в канал разливки (2) подают инертный газ (например, аргон) для создания в трубчатой детали корпуса разливочного стакана защитной атмосферы расплава с целью дальнейшего снижения трещинообразования в самом разливочном стакане при заданных параметрах дефектности получаемого металла.
Благодаря описанной конструкции кожуха разливочного стакана, снабженного опорными дугообразными опорными поверхностями, образованными стержневыми элементами, обеспечивается снижение трещинообразования разливочного стакана в процессе разлива металла за счет перераспределения прилагаемых к опорным поверхностям усилий, а также быстрого отвода тепла от контактирующих с ними участков разливочного стакана, являющихся концентраторами напряжений, при заданных параметрах дефектности получаемого металла.