УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА

Полезная модель относится к металлургической промышленности и может быть использована для защиты струи металла от вторичного окисления при разливке, а также для выплавки азотсодержащих сталей.
Известно устройство для защиты струи металла от вторичного окисления при непрерывной разливке, патент РФ на полезную модель №7353 (B22D 41/08, 1998). Оно состоит из огнеупорной трубы, верхняя часть которой имеет коническо-цилиндрическое расширение по внешней поверхности и коническое по внутренней поверхности, составной металлический кожух, штуцер для подачи газа. Первая часть металлического кожуха охватывает коническо-цилиндрический боковой участок трубы. Вторая часть выполнена в виде крышки, которая охватывает верхний край трубы. Крышка образует с торцевой поверхностью трубы коллекторную полость, а с ее внутренней конической поверхностью - кольцевое сопло. Коллекторная полость посредством канавки сообщается с газаподводящим штуцером. Для обеспечения кольцевого щелевого зазора между внутренней конической поверхностью трубы и крышкой выполнены выступы (пуклевки). Верхняя часть металлического кожуха фиксируется на другой части с помощью фиксатора.
Недостатком этого устройства является низкая эффективность защиты струи металла инертным газом, что приводит к подсосу атмосферного воздуха в трубу, а также сложная в изготовлении конструкция кожуха.
Известно устройство для защиты струи металла от вторичного окисления при непрерывной разливке, патент РФ на полезную модель №50892 (B22D 41/06, (2006.01)). Устройство включает разливочный стакан, установленный в днище сталеразливочного и/или промежуточного ковша и состыкованный с погружным металлопроводом, прокладку в виде кольца между разливочным стаканом и погружным металлопроводом. Погружной металлопровод имеет патрубок для подвода инертного газа, тангенциально соединенный с кольцевой проточкой погружного металлопровода. Погружной металлопровод укомплектован металлической обечайкой, выполненной в виде хомута.
К недостатку известного устройства следует отнести использование металлического хомута, жестко фиксируемого на воронке погружного металлопровода, т.е. трубы, при помощи болтового соединения. Во время эксплуатации трубы защиты струи металла температура в районе воронки может достигать 1000°C и вследствие различных коэффициентов температурного расширения материалов трубы и хомута, жесткая фиксация последнего повышает вероятность образования трещин в районе фиксации хомута и, соответственно, аварийного выхода изделия из эксплуатации.
Полезная модель решает задачу более надежной защиты струи металла от вторичного окисления, и если необходимо, то азотирование расплава металла азотсодержащими газами.
Технический результат заключается в предотвращении подсоса атмосферного воздуха через стыковочный узел к струе металла и повышении защиты струи металла от вторичного окисления, в возможности продувки расплава металла газообразным азотом.
С целью достижения технического результата отверстие в воронке трубы для штуцера выполнено сообщающимся с коллекторной полостью, образованной телом трубы и верхней частью металлической обечайки, а площадь сечения зазора между отверстием для штуцера и наружным диаметром самого штуцера составляет не более 50% площади сечения внутреннего диаметра штуцера. Диаметр канала, сообщающегося с кольцевой канавкой, выполнен равным диаметру внутреннего отверстия штуцера (Фиг. 1) или составляет до 70% от его диаметра (Фиг 2). Это необходимо для того, чтобы основной поток инертного газа направить в кольцевую канавку трубы, а под обечайку - вспомогательный. Тангенциальный подвод инертного газа закручивает поток газа, обеспечивая равномерное распределение газа в канале трубы.
Полезная модель предполагает использование составной металлической обечайки, нижняя часть которой фиксируется на трубе при помощи мертельного шва, компенсирующего разницу в термическом расширении материалов, и соответственно увеличивающего надежность изделия в эксплуатации.
Верхняя часть металлической обечайки позволяет направить часть потока инертного газа в коллекторную полость для дополнительной герметизации стыка трубы и разливочного стакана.
Устройство для непрерывной разливки металла, а конкретнее для защиты металла от вторичного окисления при разливке (фиг. 1) состоит из огнеупорной трубы 1, установленной на участке между промежуточным ковшом и кристаллизатором. Огнеупорная труба 1 имеет составную металлическую обечайку, нижняя 2 и верхняя 3 части которой соединены при помощи сварного шва. Нижняя часть металлической обечайки 2 охватывает конический участок и часть цилиндрического участка воронки трубы и фиксируется на трубе с помощью мертеля 4. Верхняя часть металлической обечайки 3 выполнена внахлест с нижней частью 2, охватывает цилиндрический участок трубы и верхнюю торцевую поверхность трубы. Верхняя торцевая поверхность составной металлической обечайки 3 имеет пуклевки 5, равномерно расположенные по поверхности обечайки, которые обеспечивают щелевой зазор до 2 мм между торцевой поверхностью трубы 1 и верхней торцевой частью металлической обечайки. В воронке трубы выполнено отверстие 6 для штуцера 7, который приварен к металлической обечайке 3. Отверстие 6 переходит в канал 8, соединяющийся с кольцевой канавкой 9. Зазор 10 между отверстием для штуцера 6 и штуцером 7 сообщается с коллекторной полостью 11, образованной телом воронки трубы и металлической обечайкой.
На фиг. 2 показан вид сверху на тангенциальное соединение кольцевой канавки 9 с патрубком 7 для подвода инертного газа.
При непрерывной разливке металл движется по каналу стакана-коллектора 12 и затем по каналу 13 трубы 1 (фиг. 3). Инертный газ из штуцера 7 поступает в отверстие 6, затем разделяется на два направления. Первый, основной поток направляется в канал 8 и кольцевую канавку 9, расположенную в стыке сопрягаемых конических поверхностей стакана и трубы, и образующую замкнутую полость с положительным давлением инертного газа, что обеспечивает изоляцию разливаемого металла от подсоса атмосферного воздуха и, соответственно, защищает металл от вторичного окисления. Для создания в кольцевой канавке 9 положительного давления инертного газа нижний торец стакана - коллектора 15 должен быть расположен ниже кольцевой канавки 9 не менее чем на 5 мм. Второй, вспомогательный поток газа через зазор 10 и коллекторную полость 11 попадает в стык между верхней частью трубы и стаканом-коллектором, образуя второе защитное круговое кольцо 14, способствующее дополнительной защите металла от вторичного окисления.
Заявляемое устройство можно использовать при производстве легированных азотсодержащих сталей. Азотирование происходит за счет подачи в патрубок азотсодержащего газа, например, азото-аргоновой смеси. Для обеспечения азотирования разливаемого металла азот должен попадать из кольцевой канавки 9 в канал трубы 13 (фиг. 4). Это достигается расположением нижнего торца 15 стакана-коллектора выше нижней границы кольцевой канавки 9. Под воздействием потока разливаемого металла, движущегося с высоким давлением, т.е. за счет возникающего эффекта эжекции газ подсасывается и увлекается во внутренний канал трубы. Нижний торец стакана-коллектора располагается выше нижней границы кольцевой канавки 9 на высоте не более 3 мм в целях сохранения достаточного давления вспомогательного потока газа, подаваемого во второе защитное кольцо 14.
Применение заявляемого устройства обеспечивает двухступенчатую защиту металла от вторичного окисления и в конечном итоге получение качественного металла.