Устройство для подачи и перемешивания стали в кристаллизаторе установки непрерывной разливки
APPARATUS FOR SUPPLYING AND MIXING STEEL IN THE CRYSTALLISER OF A CONTINUOUS CASTING UNIT

Изобретение относится к металлургии, в частности, к непрерывной разливке стали.
Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство, описанное в патенте на изобретение №2741611, опубл. 27.01.2021 г., содержащее прямоточный погружной стакан, установленный на разливочном ковше, отличающееся тем, что оно содержит глуходонный стакан, установленный с зазором на прямоточном погружном стакане с возможностью вращения относительно последнего, выполненный из керамики, обеспечивающий возможность удержания его на плаву в жидкой стали в кристаллизаторе, причем в глуходонном стакане выполнены криволинейные выходные окна, направленные вдоль образующей глуходонного стакана в горизонтальном сечении.
Недостатком такого устройства является недостаточная интенсивность перемешивания жидкого металла в объеме вертикального кристаллизатора, что мало способствует получению однородной структуры кристаллизующейся стали.
Заявленное устройство содержит прямоточный погружной стакан, установленный на разливочном ковше, а глуходонный вращающийся стакан выполнен с квадратным поперечным сечением и эксцентрично расположенными выходными окнами, снабжен механизмом принудительного вращения, а на внешней его донной части крестовиной.
Технический результат, получаемый при осуществлении заявленного устройства, заключается в повышении однородности структуры непрерывного слитка благодаря возможности интенсифицировать и регулировать скорость вращения глуходонного стакана в требуемом диапазоне, который эффективен для данного технологического процесса.
Ограничительные признаки: разливочный ковш, вертикальный кристаллизатор, прямоточный погружной стакан, глуходонный вращающийся стакан, выполненный из керамики.
Отличительные признаки: глуходонный вращающийся стакан имеет квадратное поперечное сечение, эксцентрично расположенные выходные окна, снабжен механизмом принудительного его вращения и на внешней его донной части крестовиной.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого устройства и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.
Устройство содержит разливочный ковш с прямоточным погружным стаканом, вставленным с зазором в глуходонный погружной стакан, имеющий поперечное сечение в виде квадрата и эксцентрично расположенные окна для выхода жидкой стали в кристаллизатор. При выходе металла из глуходонного стакана в кристаллизатор из-за эксцентричности окон создается реактивная сила, способствующая вращению глуходонного стакана вокруг прямоточного стакана. Кроме того, интенсивность перемешивания повышается за счет граней квадрата стакана, а скорость вращения глуходонного стакана может регулироваться двигателем постоянного тока, передающего вращательный момент стакану через редуктор, передающая шестерня которого закреплена на подвижном глуходонном стакане. Наличие во внешней донной части крестовины тоже способствует повышению интенсивности перемешивания жидкого металла. Регулирование заданной скорости вращения так же способствует дополнительному более интенсивному перемешиванию металла, следовательно, получению однородной мелкозернистой структуры вытягиваемого из кристаллизатора непрерывного слитка.
Вследствие того, что погружной глуходонный вращающийся стакан имеет квадратное поперечное сечение, то при его вращении от струй, вытекающих из эксцентрично расположенных окон и создающих момент, перемешивание жидкого металла в кристаллизаторе будет проходить не только за счет меняющих свое расположение струй, выходящих из окон глуходонного стакана, но и за счет вращения граней стакана, увеличивая тем самым интенсивность перемешивания.
Кроме того, погружной глуходонный стакан может быть выполнен с возможностью принудительного вращения, например, приводом вращения через редуктор от двигателя постоянного тока, скорость вращения которого может устанавливаться, например, реостатом через двигатель постоянного тока.
Наличие крестовины в донной части глуходонного стакана также дополнительно способствует повышению интенсивности перемешивания жидкого металла в кристаллизаторе.
На фигуре приведен внешний вид устройства непрерывной разливки. Устройство состоит из разливочного ковша 1 с погружным прямоточным стаканом 2, глуходонного погружного стакана квадратного поперечного сечения 3 с эксцентричными выходными отверстиями 4, кристаллизатора 5, редуктора 6, упорного подшипника 7, двигателя 8, крестовины 9.
Работа устройства: жидкий металл из ковша 1 через погружной прямоточный стакан 2 поступает в глуходонный погружной стакан 3 квадратного поперечного сечения, откуда через эксцентричные окна 4 выходит в кристаллизатор 5. Выходящие из эксцентричных окон струи жидкого металла создают вращательный момент, приводящий в движение (вращение) глуходонный стакан. Вследствие вращения глуходонного стакана, струи выходящего из окон жидкого металла будут создавать эффект его перемешивания, которое дополнительно усиливается квадратными гранями вращающегося глуходонного стакана. Глубина погружения глуходонного стакана регулируется как самой массой стакана, так и грузовыми шайбами. Глуходонный стакан приводится во вращение двигателем постоянного тока 8. Вертикальное положение вращающегося стакана контролируется упорным подшипником 7 и шестерней редуктора 6. Двигателем постоянного тока 8 можно плавно менять обороты вращения в процессе вытягивания слитка из кристаллизатора, подбирая нужную скорость вращения, для получения качественной структуры непрерывного слитка.
Крестовина 9 способствует созданию вихревых потоков в объеме жидкого металла в кристаллизаторе, находящегося ниже донной части глуходонного стакана, что также способствует получению качественного слитка.