УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СТРУИ МЕТАЛЛА ПРИ ВЕРХОВОЙ РАЗЛИВКЕ В ЦИЛИНДРИЧЕСКУЮ ИЗЛОЖНИЦУ
APPARATUS FOR PROTECTING A METAL JET WHEN CASTING FROM THE TOP INTO A CYLINDRICAL CASTING MOULD

Изобретение относится к металлургии, а именно к разливке сталей и сплавов, и может быть использовано в цехах металлургических заводов для защиты струи металла от воздействия атмосферного воздуха в процессе разливки сталей и сплавов в изложницу сверху.
Известно устройство для защиты струи металла при разливке стали, содержащее распределительный коллектор, подводящие патрубки, внутреннее, направленное под углом к струе металла, и наружное, выполненное под углом 31-35° к оси устройства, кольцевые сопла и две перегородки. Первая перегородка разделяет коллектор на две изолированные полости. Вторая перегородка - перфорированная и разделяет каждую полость на две сообщающиеся между собой камеры - приемную и расходную (см. авт. свид. RU №2168389 С1, кл. B22D 7/12, 11/106, опубл. 1999).
Недостатком известного устройства является то, что оно направлено на экранирование открытой струи металла при разливке при этом не исключает затягивание атмосферного воздуха путем его инжекции внутрь устройства. Также не описан механизм крепления устройства к сталеразливочному ковшу или изложнице и не обеспечивает герметичность конструкции сталеразливочный ковш - устройство защиты струи - изложница.
Известно устройство для защиты струи металла при разливке стали, содержащее выпускной стакан для подачи струи расплавленного металла и газораспределительный узел для подачи инертного газа. Выпускной стакан установлен с кольцевым промежутком относительно внутреннего сечения огнеупорной трубы, в который подается газ, огнеупорная труба выполнена гибкой из мулито-кремнеземистого эластичного материала и расположена над каналом для приема расплавленного металла. Внутри огнеупорной трубы расположена каркасная сгораемая гильза, а снаружи - бандажная проволока (см. авт. свид. RU №2410191 С2, кл. B22D 7/12, опубл. 2008).
Недостатки известного устройства заключаются в следующем: сложность изготовления; состоит из двух независимых частей, которые могут перемещаться относительно друг друга и нарушить целостность конструкции; не описан механизм крепления газораспределительного узла к ковшу; для полной изоляции струи металла от атмосферы ковш вместе газораспределительным узлом опускают на огнеупорную трубу, создавая при этом значительную нагрузку на керамическую воронку центрового канала сифонного литья, что может привести к разрушению и нарушению целостности сифонной проводки. Это устройство выбрано в качестве прототипа.
В основу изобретения поставлена задача оптимизации прототипа для защиты струи металла от воздействия атмосферного воздуха в процессе верховой разливки металла в цилиндрическую изложницу.
Предлагаемое устройство отличается от прототипа тем, что оно изготовлено из керамического волокна в виде крышки, выполненной с возможностью установки непосредственно на верхний торец цилиндрической изложницы, без дополнительного крепления к сталеразливочному ковшу, при этом оно содержит горизонтальную полку, а его цилиндрическая часть, горизонтальная полка и конусообразная часть образуют единое целое, причем в конусообразной части выполнены два отверстия: отверстие для подачи защитного газа аргона, выполненное на боковой поверхности конусообразной части на расстоянии ½ высоты образующей, и приемное отверстие, выполненное в центре конусообразной части с возможностью сопряжения с шиберным каналом сталеразливочного ковша.
Технический результат предлагаемого изобретения - расширение технологических возможностей процесса верховой разливки металла в цилиндрические изложницы, изоляция струи металла и поверхности наполняемого слитка от воздействия атмосферного воздуха и дополнительное утепление прибыльной части слитка после завершения разливки.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, на которых изображено:
фиг. 1 - Эскиз устройства для защиты струи металла при разливке в изложницу, внешняя сторона;
фиг. 2 - Устройство для защиты струи металла при разливке в изложницу, внешняя сторона;
фиг 3 - Устройство для защиты струи металла при разливке в изложницу, внутренняя сторона;
фиг 4 - Устройство для защиты струи металла установлено на изложницу (перед разливкой);
фиг 5 - Устройство для защиты струи металла при разливке в изложницу в работе;
фиг 6 - Устройство для защиты струи металла при разливке в изложницу после разливки;
фиг 7 - Устройство для защиты струи металла при разливке в изложницу после разливки.
На фиг. 1 изображено устройство для защиты струи металла при его верховой разливке в цилиндрическую изложницу, содержащее цилиндрическую часть 3, горизонтальную полку 1, конусообразную часть 2 и образуют единое целое. В конусообразной части выполнены два отверстия: отверстие для подачи защитного газа аргона 4, выполненное на боковой поверхности конусообразной части на расстоянии 1/2 высоты образующей, и приемное отверстие 5, выполненное в центре конусообразной части с возможностью сопряжения с шиберным каналом сталеразливочного ковша. Устройство защиты представляет собой плотно прилегающую к верхнему торцу изложниц крышку с отверстиями. Цилиндрическая часть устройства 3, обращенная к изложнице, плотно устанавливается на верхний торец изложницы и частично перекрывает ее по наружной поверхности, что обеспечивает центровку устройства с изложницей. Перед началом разливки металла через отверстие 4 изложница наполняется защитным газом аргоном с помощью газоподводящей трубки. В начальный период разливки сталеразливочный ковш устанавливается строго соосно с приемным отверстием 5 устройства защиты и плотно прижимается к нему путем опускания сталеразливочного ковша. В процессе разливки в образовавшемся внутреннем объеме изложницы и устройства защиты возникает и поддерживается избыточное давление, что исключает влияние атмосферного воздуха на жидкий металл. Устройство защиты струи находится в установленном положении до полной кристаллизации слитка и за счет свойств материала выполняет задачу по дополнительному утеплению прибыльной части слитка. После полного затвердевания слитка устройство защиты отделяется от слитка.
Данное устройство защиты струи металла прошло опытное опробование на ПАО «Русполимет». Внешний вид разливочного устройства представлен на фиг. 2 и 3. Внешний вид устройства, установленного на верхний торец цилиндрической изложницы перед началом разливки, представлен на фиг. 4. Были проведены опытные плавки с применением данного устройства защиты струи металла. Внешний вид устройства и особенности его расположения (сталеразливочный ковш - устройство защиты - изложница), гарантирующего высокую степень изоляции жидкого металла от воздействия атмосферного воздуха, в процессе верховой разливки металла изображен на фиг. 5. Внешний вид защитного устройства защиты струи после эксплуатации изображен на фиг. 6 и 7. Для оценки эффективности работы устройства защиты струи металла при верховой разливке в изложницу был произведен осмотр состояния поверхности полученного слитка и внешнего вида устройства на предмет целостности после эксплуатации. Полученный цилиндрический слиток массой 7200 кг полностью удовлетворяет требованиям технологической документации ПАО «Русполимет» и создает более благоприятные условия для последующего переплава в печах спецэлектрометаллургии (вакуумно-дуговой и электрошлаковый переплавы). Внешний вид и состояние устройства защиты струи позволяет повторное его использование. Таким образом, при применении предлагаемого устройства для защиты струи металла появляется возможность получения более плотного цилиндрического слитка, а также снижается уровень неметаллических включений, образующихся из-за вторичного окисления в процессе разливки металла.