УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ СТРУИ МЕТАЛЛА ОТ ОКИСЛЕНИЯ ПРИ РАЗЛИВКЕ
DEVICE TO PROTECT METAL JET AGAINST OXIDATION IN CASTING

Изобретение относится к металлургии, а именно к устройствам защиты струи металла от вторичного окисления при разливании металла в процессе сифонного литья или при разливании металла в форму и тому подобное.
Наиболее близким к заявляемому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является устройство защиты струи металла от окисления при разливании по авт.св. СССР на изобретение за №1502173, опубл. 1989.08.23, МПК4 B22D 7/12, которое содержит выпускной стакан для подачи струи расплавленного металла, стакан установлен с кольцевым промежутком к внутреннему сечению огнеупорной трубы, которая выполнена гибкой и расположена сверху канала для приема расплавленного металла, газораспределительный узел для подачи инертного газа в указанный кольцевой промежуток. При этом огнеупорная труба выполнена в виде двух концентрически расположенных гофрированных оболочек-экранов из термостойкой газонепроницаемой ткани, которая закреплена к верхнему и нижнему фланцам. Газораспределительный узел для подачи инертного газа расположен по высоте посредине этих гофрированных оболочек-экранов, с двух сторон которых расположены поворотные рамки с цапфами для возможности смещения гофрированных оболочек-экранов также по высоте.
Основным недостатком этого устройства защиты струи металла от окисления при разливании является возможность прожигания огнеупорной трубы в виде гофрированных оболочек-экранов из термостойкой газонепроницаемой ткани от брызг металла, которые задерживаются в этих гофрах. А это приводит к снижению надежности защиты струи металла от вторичного ее окисления при прохождении ее через это устройство.
В основу изобретения положена задача усовершенствования устройства защиты струи металла от окисления при разливании путем исключения возможности прожигания огнеупорной трубы от брызг металла при сохранении гибкости этой огнеупорной трубы, что позволит повысить надежность защиты струи металла от вторичного ее окисления.
3
Поставленная задача решается тем, что устройство защиты струи металла от окисления при разливании содержит выпускной стакан для подачи струи расплавленного металла, который установлен с кольцевым промежутком к внутреннему сечению огнеупорной трубы, которая выполнена гибкой и расположена сверху канала для приема расплавленного металла, газораспределительный узел для подачи инертного газа в указанный кольцевой промежуток. При этом огнеупорная труба выполнена из мулито-кремнеземистого эластичного материала, при этом внутри огнеупорной трубы расположена сгораемая каркасная гильза, а снаружи огнеупорной трубы расположена бандажная проволока. Сгораемая каркасная гильза выполнена из картона. В поперечном сечении огнеупорная труба выполнена в виде эллипса для обеспечения поперечного хода выпускного стакана для подачи струи расплавленного металла. Внутренний диаметр (минимальный) огнеупорной трубы составляет от 3 до 4 диаметров струи расплавленного металла, а внешнее поперечное сечение огнеупорной трубы составляет от 1,0 до 1,15 внешнего поперечного сечения канала для подачи расплавленного металла в форму. Огнеупорность огнеупорной трубы, которая выполнена из мулито-кремнеземистого эластичного материала, составляет 1100-1600°С, а плотность ее материала составляет от 150 до 250 кг/м.
Выполнение огнеупорной трубы из мулито-кремнеземистого эластичного материала позволяет исключить возможность прожигания этой огнеупорной трубы от брызг металла как за счет отсутствия гофрированной поверхности внутри этой трубы, так и за счет большей огнеупорности трубы из мулито-кремнеземистого материала, который имеет волоконную структуру, а сама труба имеет гибкую и толстостенную форму. При этом расположение внутри огнеупорной трубы, сгораемой в первые секунды разлива метала, каркасной гильзы, а снаружи огнеупорной трубы расположение бандажной проволоки, позволяет обеспечить как необходимую форму этой трубы, так и необходимую ее гибкость при центрировании над ней многотонного ковша с металлом. И все это приводит к повышению надежности защиты струи металла от вторичного ее окисления при прохождении ее через это устройство.
Выполнение каркасной гильзы из картона позволяет обеспечить ее выгорание в первые секунды разлива металла.
Выполнение в поперечном сечении огнеупорной трубы в виде эллипса позволяет обеспечить возможность поперечного хода выпускного стакана для подачи струи расплавленного металла при центрировании над этой трубой многотонного ковша с металлом.
Выполнение внутреннего диаметра (минимального) огнеупорной трубы от 3 до 4 диаметров струи расплавленного металла, а внешнего поперечного сечения огнеупорной трубы от 1,0 до 1,15 внешнего поперечного сечения канала для подачи расплавленного металла в форму, позволяет обеспечить как необходимую оптимальную толщину этой трубы, так и необходимый промежуток между внутренней ее поверхностью и струей металла.
3
Выполнение огнеупорной трубы из мулито-кремнеземистого эластичного материала с температурой огнеупорности в 1100-1600°С и плотностью этого материала от 150 до 250 кг/м позволяет обеспечить необходимую огнеупорность этой трубы, что исключает возможность ее прожигания.
Изложенное выше подтверждает наличие причинно-следственных связей между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом.
Данная совокупность существенных признаков позволяет, по сравнению с прототипом по устройству защиты струи металла от окисления при разливании, обеспечить исключение возможности прожигания огнеупорной трубы от брызг металла при сохранении гибкости этой огнеупорной трубы. Это позволяет, в свою очередь, повысить надежность защиты струи металла от вторичного ее окисления. Кроме того, обеспечиваются упрощение и надежность фиксации газораспределительного узла над огнеупорной трубой.
По мнению авторов, заявляемое техническое решение отвечает критерию изобретения «новизна» и «изобретательский уровень», потому что совокупность существенных признаков, которые характеризуют заявляемое устройство защиты струи металла от окисления при разливании, является новой и не вытекает из известного уровня техники.
Заявляемое изобретение поясняется чертежом, на котором одинаковые элементы обозначены одинаково и где на: Фиг.1 показана схема использования устройства защиты струи металла от окисления при разливании в его разрезе, вид сбоку; Фиг.2 - огнеупорная труба, вид сбоку в разрезе; Фиг.3 - огнеупорная труба с круговым поперечным сечением, вид сверху; Фиг.4 - огнеупорная труба с эллипсным поперечным сечением, вид сверху; Фиг.5 - вид газораспределительного узла с газоподводящим штуцером, вид сбоку в разрезе; Фиг.6 - газораспределительный узел с газоподводящим штуцером, вид сверху в разрезе.
3
Предпочтительный вариант устройства защиты струи металла от окисления при разливании в соответствии с Фиг.1 содержит выпускной стакан 1 для подачи струи 2 расплавленного металла из ковша 3. Выпускной стакан 1 расположен с кольцевым промежутком 4 к внутреннему сечению огнеупорной трубы 5, которая выполнена гибкой и расположена сверху канала 6 для приема расплавленного металла, например в виде керамической воронки, которая расположена на центровом канале (не показано) установки сифонного литья. Над огнеупорной трубой 5 расположен газораспределительный узел 7 для подачи инертного газа, например аргона, через газоподводящий штуцер 8, в указанный кольцевой промежуток 4. Газораспределительный узел 7, например, в соответствии с Фиг.5-6, выполнен в виде двух полуколец 9, 10 с клещевым соединением 11, при этом в указанных полукольцах 9, 10 выполнены соответствующие газораспределительные кольцевые пазы 12, 13, которые соединены с газоподводящим штуцером 8. Огнеупорная труба 5, в соответствии с Фиг.4, выполнена в поперечном сечении эллиптической формы для обеспечения поперечного хода выпускного стакана 1 при подаче струи расплавленного металла и из мулито-кремнеземистого эластичного и волоконного материала. Внутри огнеупорной трубы 5 расположена сгораемая каркасная гильза 14 из картона, а снаружи огнеупорной трубы 5 расположена бандажная проволока 15. Внутренний диаметр (минимальный) огнеупорной трубы 5 составляет от трех до четырех диаметров струи расплавленного металла, а внешнее поперечное сечение огнеупорной трубы 5 составляет от 1,0 до 1,15 внешнего поперечного сечения канала 6 для подачи расплавленного металла в форму (не показано). Огнеупорность огнеупорной трубы 5, которая выполнена из мулито-кремнеземистого эластичного материала, составляет 1100-1600°С, а плотность ее материала составляет от 150 до 250 кг/м. В качестве бандажной проволоки 15 используется вязальная проволока.
В другом варианте, в соответствии с Фиг.3, огнеупорная труба 5 может быть выполнена в поперечном сечении круговой формы 16 с круговой каркасной гильзой 17, а в качестве бандажной проволоки 15 может быть использована вязальная проволока.
Также в одном из вариантов газораспределительный узел 7 может быть выполнен в виде крышки с газоподводящим штуцером 8 инертного газа.
Также огнеупорная труба 5 может быть выполнена в поперечном сечении другой формы, например, в виде многоугольника.
Предпочтительный вариант выполнения устройства защиты струи металла от окисления при разливании работает следующим образом.
Перед началом разливания металла из ковша 2 огнеупорная труба 5 устанавливается сверху на канале 6 для приема расплавленного металла, например на керамическую воронку центрового канала сифонного литья. Ковш 3 располагают выходным отверстием выпускного стакана 1 в верхней части огнеупорной трубы 5 соосно. Устанавливают на ковш 3 (или шиберный затвор) и вокруг выпускного стакана 1 газораспределительный узел 7, который также расположен сверху огнеупорной трубы 5. Неполностью открывают выходное отверстие (шиберный затвор) ковша 3. При этом в первые секунды картонная каркасная гильза 14 сгорает. После этого опускают ковш 3 с газораспределительным узлом 7 на огнеупорную трубу 5 до полной изоляции струи металла от атмосферы и открывают штуцер 8 подачи инертного газа аргона через газораспределительные кольцевые пазы 12, 13 газораспределительного узла 7 в кольцевой промежуток 4 огнеупорной трубы 5. Дальше открывают выходное отверстие (шиберный затвор) ковша 3 полностью - начинается разливка металла. Неточности расположения ковша 3 по высоте и в горизонтальной плоскости над огнеупорной трубой 5 легко компенсируются податливостью мулито-кремнеземистого материала этой трубы 5, что исключает нарушение герметичности изоляции струи металла от окружающей среды. После наполнения форм ковш 3 с газораспределительным узлом 7 поднимают, закрывают его выходное отверстие и перемещают на другую позицию. Испытание такого устройства защиты струи металла от окисления при разливании показало, что в процессе разливания металла наросты окислов на кромке выпускного стакана 1 не образуются, что создает предпосылки для исключения попадания окисленных порций металла внутрь литьевой системы и в слитки (изделия) и предотвращения образования продуктов взаимодействия компонентов металла с окисленными порциями металла. Кроме того, обеспечивается экология при разливке металла из-за полного исключения разбрызгивания металла и исключения теплового излучения при этом.
Хотя здесь показаны и описаны варианты, которые признаны лучшими для осуществления настоящего изобретения, специалистам в данной отрасли техники будет понятно, что можно осуществлять разнообразные изменения и модификации, а элементы можно заменять на эквивалентные, не выходя при этом за пределы объема притязаний по этому изобретению.
Соответствие заявляемого технического решения критерию изобретения «промышленная применимость» подтверждается указанным примером выполнения устройства защиты струи металла от окисления при разливании.