ДНИЩЕ СТАЛЕРАЗЛИВОЧНОГО КОВША

Полезная модель относится к металлургии, в частности к разливке стали, и может быть использована в сталеразливочных ковшах.
Днище сталеразливочного ковша является частью огнеупорной футеровки ковша. Огнеупорное днище сталеразливочного ковша может быть кирпичным, монолитным или состоящим из монолитных сегментов. Днище может быть изготовлено отдельно и установлено в ковш.
Известно днище сталеразливочного ковша (US 8110142 В2, С21С 5/44, B22D 41/08, 18.02.2008), состоящее из многих отдельных секций, причем каждая последующая секция располагается ниже, чем предыдущая, при этом лицевые поверхности секций могут быть как горизонтальными, так и наклонными. В самой нижней секции имеется отверстие для выпуска металла из ковша, а в бойном месте - усиление. Основной недостаток данного изделия заключается в том, что не определен оптимальный уклон поверхностей днища.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели, принятым за прототип, является огнеупорное днище сталеразливочного ковша (US 5879616, С21В 7/12, 11.06.1997), которое содержит наклонную поверхность, сопряженную с ней вертикальную поверхность, а также горизонтальную поверхность. Недостатками данного изобретения является уклон лицевой поверхности днища в 3° и более, а также произвольный размер перепада высоты между наклонной и горизонтальной поверхностями. При таком уклоне и наличии колодца при сталевыпускном отверстии разница в максимальной и минимальной толщине футеровки составит для 150-т сталеразливочного ковша более 150 мм, при этом объем футеровки днища будет существенно выше, чем у горизонтального днища средней толщины. Это приведет к уменьшению вместимости ковша и, следовательно, к снижению выхода годного металла. Кроме того, в данной конструкции отсутствует усиленное бойное место, которое, помимо защиты поверхности от износа, может задерживать шлак при разливке металла, способствуя уменьшению количества недоливов.
Задачей настоящей полезной модели является увеличение выхода годного металла.
Технический результат, достигаемый в заявляемой полезной модели, заключается в увеличении выхода годного металла за счет повышения вместимости сталеразливочного ковша и снижения количества недоливов металла из ковша.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в днище для сталеразливочного ковша, состоящем из сегментов, содержащем наклонный участок, сопряженный с нижним краем наклонного участка вертикальный участок и сопряженный с нижним краем вертикального участка горизонтальный участок с выполненным в нем отверстием под сталеразливочный гнездовой блок, в соответствии с полезной моделью наклонный участок имеет уклон в направлении отверстия под сталеразливочный гнездовой блок, с углом между поверхностями наклонного и горизонтального участков, составляющим 1°, а высота вертикального участка составляет 50 мм, при этом на наклонном участке расположено усиленное бойное место.
Поскольку плотность металла выше плотности шлака, а вязкость ниже, металл стекает по наклонной плоскости к сталевыпускному отверстию, при этом шлак оседает на наклонной плоскости и на выступающем бойном месте. Размер уклона днища 1° по направлению к сталевыпускному отверстию выбран на основании математического моделирования процесса разливки металла, натурных экспериментов, а также из условия минимизации толщины и объема футеровки днища. Уклон наклонной поверхности, равный 1°, является минимальным, обеспечивающим одновременное снижение массы металла, остающегося в ковше после разливки, и снижение объема футеровки днища ковша. Сокращение объема днища приводит к повышению вместимости ковша, что наряду со снижением количества недоливов обуславливает повышение выхода годного металла.
Высота вертикального участка днища H1 выбрана на основании математического и физического моделирования, а также из условия минимизации толщины и объема футеровки днища. При величине H1 больше 50 мм наибольшая толщина днища превысит 350 мм для 150-т сталеразливочного ковша, а объем днища превысит объем футеровки горизонтального днища средней толщины, что не позволит достичь технического результата. При величине H1 менее 50 мм, как показывают результаты математического моделирования и натурные эксперименты, шлак начинает попадать в промежуточный ковш, что приводит к снижению качества металла и выхода годного.
Усиленное бойное место, выполняя функцию защиты изделия от опережающего износа, также выполняет функцию задержки шлака. Во время разливки шлак осаждается на возвышающейся поверхности усиления, в то время как металл свободно стекает к сталевыпускному отверстию, уменьшая количество недоливов.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена изометрическая проекция, а на фиг. 2 - разрез устройства предлагаемой полезной модели.
Днище сталеразливочного ковша содержит наклонный участок (1), имеющий уклон α=1° к горизонтали по направлению к отверстию под сталеразливочный гнездовой блок, вертикальный участок (2) и горизонтальный участок (3) с отверстием (4) под сталевыпускной гнездовой блок, а также усиленное бойное место (5). Высота вертикального участка H1 составляет 50 мм. Вертикальный и горизонтальный участки вместе со стенкой стальковша образуют колодец (6) над сталевыпускным отверстием. Также в днище выполнены отверстия под продувочные блоки (7). В боковой поверхности днища имеется паз (8).
Для удобства транспортировки и установки в ковш днище сталеразливочного ковша изготавливается из отдельных сегментов, количество которых может быть любым, но предпочтительнее два или три. Установка днища, выполненного из сегментов, требует значительно меньше времени на монтаж по сравнению с кирпичным днищем. Днище устанавливается на арматурный слой футеровки стальковша, на который заранее нанесен выравнивающий слой огнеупорного порошка, а также выставлены гнездовые блоки. Зазоры между сегментами днища, днищем и стеной стальковша, а также между днищем и гнездовыми блоками заливаются огнеупорным бетоном. При этом благодаря уклону торцевой стенки днища и пазу в ней предотвращается всплытие днища во время эксплуатации.
При выпуске металла в ковш, струя металла воздействует на днище, при этом бойное усиление позволяет предотвратить опережающий износ футеровки в этой области. Во время разливки, когда в ковше остается небольшое количество металла под слоем шлака, происходит налипание шлака на наклонной поверхности днища ковша. При дальнейшем снижении уровня металла шлак также задерживается на выступающем бойном усилении. При этом металл, благодаря низкой по сравнению со шлаком вязкости, стекает к колодцу, образованному стенкой ковша, и вертикальной и горизонтальной поверхностями днища. Наличие столба металла над сталевыпускным отверстием в данном колодце позволяет предотвратить попадание шлака в выпускное отверстие. После выпуска в ковше остается только небольшой слой металла на горизонтальной поверхности днища. Таким образом, заявленное устройство позволяет повысить выход годного металла за счет снижения количества остающегося в ковше металла и за счет увеличения вместимости ковша.