МУЛЬДА ДЛЯ ОТЛИВКИ ШИХТОВОЙ ЗАГОТОВКИ В ВИДЕ МНОГОГРАННИКА
MOULD FOR CASTING POLYHEDRON CHARGE BILLET

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к получению шихтовых заготовок в доменном цехе.
Известна машина для получения чушек, содержащая наклонный транспортер с мульдами, сообщенными между собой, питатель для подачи окатышей в мульды, заливочное устройство со сливным носком и устройство охлаждения, размещенное над мульдами, у которой мульда содержит ячейки, образованные внутренними поперечными и продольными перегородками, высота которых ниже сливной кромки мульды, перегородки и сливная кромка снабжены канавками, а наружная поверхность каждой ячейки конгруэнтна ее внутренней поверхности [1].
Существенными недостатками данной машины для получения чушек являются:
- высокая себестоимость шихтовой заготовки и, как следствие, конечного продукта стали в связи с высокими затратами на изготовление мульды;
- низкое качество шихтовых заготовок вследствие зарастания сливных канавок при переливе чугуна из ячейки в ячейку.
Известна также выбранная в качестве прототипа [2] мульда для отливки шихтовой заготовки в виде многогранника, содержащая корпус с бортом, перекрывающим зазор между смежными мульдами, поперечные перегородки, разделяющие объем мульды на ячейки со сферическим днищем, которая снабжена образующими ряды ячеек продольными перегородками с пазами, соединяющими одну с другой смежные ячейки, причем соединяющие ячейки пазы выполнены в поперечных перегородках и в борту мульды напротив крайних рядов ячеек, при этом днище каждой ячейки выполнено в виде шарового сегмента при соотношении радиуса сферы днища к высоте ячейки 1:(1,1-2,8), а соотношение суммарной полезной площади ячеек к площади сечения корпуса на верхнем уровне перегородок равно (0,6-0,8).
Существенными недостатками данной мульды для отливки шихтовой заготовки в виде многогранника являются:
- низкое качество и механическая прочность шихтовой заготовки из-за ограниченности перелива металла через соединяющие ячейки пазы;
- высокая себестоимость шихтовой заготовки в связи со сложностью формы мульды и в связи с этим низкой ее стойкостью;
- высокие трудозатраты при изготовлении качественной мульды в связи со сложностью формы.
Желаемыми техническими результатами изобретения являются:
- улучшение качества и механической прочности получаемой шихтовой заготовки;
- увеличение выхода годного за счет обеспечения требуемой прочности из-за формы шихтовой заготовки;
- снижение себестоимости выплавляемой стали за счет сокращения длительности плавки в связи с конфигурацией получаемой шихтовой заготовки.
1
2
а
Для этого предлагается мульда для отливки шихтовой заготовки в виде многогранника, содержащая корпус с бортом, перекрывающим зазор между смежными мульдами, поперечные перегородки, разделяющие объем мульды на ячейки, в которой количество ячеек равно двум, продольную перегородку мульды выполняют в виде сферического сегмента, при этом радиус сегмента R равен 0,31-0,35 длины ℓ нижней горизонтальной поверхности мульды, днище каждой ячейки выполняют горизонтальным при соотношении сторон :ℓ. равном 1:1,25, угол раскрытия боковой поверхности ячейки α со стороны а выполняют равным 60°, а угол раскрытия боковой поверхности ячейки β со стороны ℓ равным 65°, причем радиус сопряжения боковых сторон мульды R равен 0,23 длины ℓ нижней горизонтальной поверхности мульды, а толщина мульды δ составляет 0,22-0,25 стороны ℓ.
Заявляемые пределы подобраны экспериментальным путем.
Количество ячеек в мульде выбрано исходя из того, что при увеличении их количества более двух резко увеличивается масса мульды, что значительно увеличивает время простоев разливочной машины в период замены мульд, а при снижении количества ячеек менее двух резко возрастает масса шихтовой заготовки, что в конечном итоге приводит к увеличению затрат при ее дальнейшем переделе в сталеплавильном производстве. Увеличение количества ячеек при сохранении массы мульды также нецелесообразно в связи со значительным снижением качества шихтовой заготовки ввиду увеличения количества переливов, а снижение массы мульды со снижением количества ячеек приводит к резкому снижению производительности разливочной машины.
1
Продольная перегородка в виде сферического сегмента при радиусе сегмента R в пределах 0,31-0,35 длины ℓ нижней горизонтальной поверхности мульды обеспечивает оптимальный перелив расплава между ячейками мульды и исключает залипание шихтовой заготовки в мульде после заливки.
Горизонтальное днище ячейки мульды обеспечивает максимальную насыпную плотность шихтовых заготовок при складировании и засыпке в сталеплавильные агрегаты, причем отклонение соотношения сторон а:ℓ, равное 1:1,25, приводит к снижению саморазламываемости шихтовых заготовок при падении с ленты разливочной машины.
Углы раскрытия боковых поверхностей ячейки α со стороны a 60° и β со стороны ℓ 65° приняты исходя из того, что данные углы оптимально обеспечивают извлечение шихтовых заготовок из мульд.
2
Радиус R сопряжения боковых сторон мульды, равный 0,23 длины ℓ нижней горизонтальной поверхности мульды, обеспечивает максимальную стойкость мульды снятию внутренних напряжений металла мульды в период ее заливки и охлаждения.
Толщина мульды δ составляет 0,22-0,25 стороны ℓ и принята исходя из того, что при толщине менее 0,22 стороны ℓ резко снижается стойкость мульды, а при толщине 0,25 стороны ℓ снижается производительность разливочной машины, увеличивается вес мульды и, соответственно, увеличиваются затраты на производство шихтовой заготовки.
1
2
Заявляемая мульда для отливки шихтовой заготовки (фиг.1, фиг.2, фиг.3) с двумя ячейками, продольной перегородкой в виде сферического сегмента с радиусом R, равным 60 мм, высотой этой перегородки h, равной 50 мм, горизонтальным днищем каждой ячейки с размерами сторон а и ℓ, равными 140 и 175 мм, с радиусом сопряжения боковых сторон мульды R, равным 40 мм, толщиной мульды δ 40 мм была использована на разливочной машине производительностью 400 тыс. тонн в год. Заливка железоуглеродистого сплава в мульды разливочной машины предварительно обработанные известковым раствором, при скорости конвейера 8-14 м/мин, производилась не более чем на 25 мм выше продольной перегородки мульды, причем по ходу движения ленты из присадочных бункеров подавали оксидный материал с толщиной слоя не более 50 мм, который далее заливался железоуглеродистым сплавом со следующего разливочного носка.
Использование заявляемой мульды для отливки шихтовой заготовки позволило снизить отбраковку при разливке на 8% по причине улучшения качества и механической прочности; увеличить выход годного за счет обеспечения прочности (разламывания шихтовой заготовки на куски при транспортировке и перегрузке) с 97,1 до 99,7%; снизить себестоимость выплавляемой стали (при выплавке стали в 100-тонных дуговых электропечах с трансформатором мощностью 95 МВА в смеси с металлошихтой) за счет сокращения длительности плавки на 1,8-3 мин по сравнению с использованием шихтовых заготовок по прототипу.
Источники информации
1. Заявка №95105142 С21С 5/52, 5/28, В22 D3/00, 5/00.
2. Патент РФ №2032752 С22В 1/248, B22D 3/00.