ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ КОВШ ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА

Предлагаемая полезная модель относится к черной металлургии, а именно, к сталеплавильному производству, в частности, к конструкции промежуточных ковшей и может быть использована при непрерывной разливки стали на УНРС.
Известен промежуточный ковш для непрерывной разливки металла по патенту США №5169591, кл. B22D 41/02, 1992 г., включающий приемную и разливочную камеры, разделенные перегородкой, в которой выполнены верхний, средний и нижний ряды переливных каналов.
Недостатком известного технического решения является низкая степень перемешивания объема металла в разливочной камере, которая засоряется неметаллическими включениями, проникающими через переливные каналы из приемной камеры, что снижает эффективность разливки.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом), по мнению авторов, является промежуточный ковш двухручьевой машины непрерывного литья заготовок по патенту РФ №1790468, кл. B22D 11/10, включающий футерованный кожух, приемную и разливочные секции с выпускными стаканами, при этом секции разделены между собой перегородками с выполненными в них верхними и нижними сквозными каналами.
Недостатком известного технического решения является низкое качество металла и низкая стабильность процесса разливки металла, ввиду того, что каналы, выполненные в перегородках, служат только для подвода металла в разливочные секции и не способствуют организации направленного перемешивания металла для обеспечивающего ускоренное всплытие неметаллических включений и газов, содержащихся в расплаве (жидком металле) и последующей ассимиляции их защитным шлаком, и, следовательно, требуемую однородность металла по химическому составу и микроструктуре слябов.
Задача, на решение которой направлено техническое решение - улучшение качества разливаемого металла за счет снижения количества неметаллических включений и неоднородности металла. При этом достигается получение такого технического результата, как снижение отбраковки слябов по неметаллическим включениям, повышение эксплуатационного ресурса промежуточного ковша, снижение брака горячекатаного травленого и холоднокатаного проката по дефекту «плена» и как следствие - получение дополнительной прибыли.
Вышеуказанные недостатки исключаются тем, что в промежуточном ковше для непрерывной разливки металла, включающем футерованный кожух с приемной и разливочными камерами, разделенными перегородками, в каждой из которых выполнены верхний и нижний каналы, расстояние между противолежащими поверхностями перегородок приемной камеры составляет 1,3-1,8 номинального уровня жидкого металла, а соотношение площадей верхнего к нижнему каналу каждой разделительной перегородки составляет 1: 0,94-0,98; нижние каналы выполнены с уклоном 25-45° в направлении приемной камеры.
Сопоставительный анализ предложенного технического решения с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного своим конструктивным выполнением, а именно, соотношением расстояния между противолежащими поверхностями перегородок приемной камеры и номинального уровня жидкого металла. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию полезной модели «Новизна».
Так как предлагаемая полезная модель может быть использована в промышленности, а проведение испытаний опытного образца уже показали положительные результаты, следовательно, данное техническое решение соответствует критерию полезной модели «Промышленная применимость».
Сравнительный анализ предложенного технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями не позволил выявить существенные признаки, присущие заявленному решению. Отсюда следует, что заявленная совокупность существенных отличий позволяет обеспечить получение вышеуказанного технического результата.
Предложенное техническое решение будет понятно из следующего описания и приложенных к нему чертежей:
На фиг.1 - схематически изображен предлагаемый промежуточный ковш;
На фиг.2 - изображен разрез А-А фиг.1.
Промежуточный ковш для непрерывной разливки металла включает футерованный кожух 1, с приемной 2 и разливочными 3, 4 камерами, которые разделены перегородками 5 и 6, в которых выполнены верхний 7 и нижний 8 сквозные каналы. Расстояние -L- между противолежащими поверхностями -Р- и -О- перегородок 5, 6 приемной камеры 2 составляет 1,3-1,8 номинального уровня -Н- жидкого металла. А соотношение площадей верхнего 7 к нижнему 8 каналу каждой разделительной перегородки 5, 6 составляет 1: 0,94-0,98. Нижние каналы 8 выполнены с уклоном -α-, равным 25-45° в направлении приемной камеры 2. В приемной камере на днище ковша расположен струйный приемник-гаситель 9 (турбостоп), выполненный из высокостойкого огнеупорного материала.
Промежуточный ковш для непрерывной разливки металла работает следующим образом.
Струя металла из сталеразливочного ковша (на рисунках не показан) поступает в струйный приемник-гаситель 9 (турбостоп), при этом обеспечивается гашение кинетической энергии струи, что исключает «размывание» футеровки днища, стен и перегородок в приемной камере 2 промежуточного ковша в процессе разливки металла. Затем жидкий металл через сквозные верхние 7 и нижние 8 каналы перегородок 5, 6 поступает в разливочные камеры 3 и 4 промежуточного ковша. Далее жидкий металл через выпускные стаканы 10, 11 разливочных камер подается в кристаллизаторы (под уровень металла). Из кристаллизаторов вытягиваются непрерывнолитые слитки. Расход металла из промежуточного ковша регулируется при помощи стопоров 12 или шиберных затворов (на рисунках не показано).
Выполнение расстояния -L- между противолежащими поверхностями -Р- и -О- перегородок 5, 6 приемной камеры 2 менее 1, 3 номинального уровня -Н- жидкого металла приводит к размыву и разрушению перегородок из-за воздействия на последние интенсивных потоков горячего расплава в приемной камере 2. При разливке расплава поток жидкого металла в придонной области приобретает более высокую скорость и ни с чем не вступая во взаимодействие, проходя через каналы 7, 8, направляется в стакан-дозатор унося с собой продукты раскисления жидкого металла, что негативно сказывается на качестве готовой продукции.
Выполнение расстояния -L- между противолежащими поверхностями -Р- и -О- перегородок 5, 6 приемной камеры 2 более 1,8 номинального уровня -Н- жидкого металла приводит к уменьшению размеров разливочных камер, следствием чего является увеличение пути всплытия неметаллических включений и уменьшение времени, необходимого для их выделения (флотацию), что также нежелательно.
Соотношение площадей верхнего 7 к нижнему 8 каналу каждой разделительной перегородки 5, 6 как 1: 0,94-0,98, а выполнение нижних каналов 8 с уклоном -α-, равным 25-45° в направлении приемной камеры 2 промежуточного ковша определены опытным путем в результате проведения исследовательских работ.
Отсюда следует, что при использовании предлагаемого технического решения во время разливки жидкого металла, поток расплава проходя из приемной камеры через верхние и нижние каналы разделительных перегородок в разливочные камеры, приобретает ламинарный характер, в результате чего содержащиеся в жидкой стали включения коагулируют и размеры их растут, что создает благоприятные условия для их выделения. Одновременно эти частицы движутся к границе раздела сталь-шлак и поглощаются слоем шлака, следствием чего является повышение качества разливаемой стали. Промышленные испытания, проведенные на одном из участков разливки жидкого металла показали, что эксплуатационный ресурс промежуточного ковша увеличился в среднем на 12,5%, а при производстве холоднокатаного проката опытной плавки выход несоответствующей продукции по дефекту «плена» снизился на 2%.
Отсюда можно сделать вывод, что задача, на решение которой направлено техническое решение - выполняется, при этом достигается получение вышеуказанного технического результата.