ПОГРУЖНОЙ СТАКАН

Полезная модель относится к металлургии, к устройствам для разливки металла, оснащенных механизмами быстрой замены стаканов.
Из уровня техники известен стакан для непрерывной разливки стали (Патент RU №2146186, 14.06.1995, B22D 41/54), который может использоваться в механизме быстрой замены стакана. Разливочный стакан имеет корпус с каналом для разливки металла, манжету, расположенную на корпусе и предназначенную для защиты от разъедания, а внизу корпуса боковые отверстия для разливаемого металла.
Стакан такой конструкции менее защищен от термических нагрузок, возникающих в процессе его эксплуатации в разливочном узле.
Известен огнеупорный стакан (WO 00/32337) с металлической обечайкой, причем пространство между обечайкой и телом стакана заполнено материалом. При температуре окружающей среды материал твердый, при высоких температурах деформируется. Назначение материала заключается в снижении термомеханического напряжения и возникновения трещин.
Указанная конструкция стакана не решает проблему возникновения трещин. При использовании стакана в устройстве замены возникает напряжение изгиба на шейке соединения пластины и трубчатой части, и как результат появление трещин.
Наиболее близким аналогом является изобретение (Евразийский патент №006691, 20.01.2003, B22D 41/50), в котором представлен разливочный стакан, содержащий трубчатую часть, плиту с верхней и нижней поверхностями, а также две опорные поверхности.
Недостаткам аналога является, во-первых, то, что при эксплуатации такого стакана в месте сопряжения трубчатой части с плитой, а также на самой плите образуются микротрещины и трещины, возникающие от термомеханического напряжения и вибрации поступающей расплавленной стали. Во-вторых, наклонные поверхности стакана не защищены металлической обечайкой. В данном случае наклонные поверхности огнеупорного изделия испытывают непосредственное осевое усилие, оказываемое пружинами устройства быстрой замены стакана.
Задачей настоящей полезной модели является создание конструкции погружного стакана, который способен выдерживать термомеханические напряжения, испытываемые в устройстве быстрой замены.
Технический результат при использовании предлагаемой полезной модели заключается в увеличении срока службы стакана без снижения его прочностных свойств.
Погружной стакан (фиг.1) выполнен в виде трубчатой части (1) с металлопроводящим каналом (2), плиты (3), имеющей параллельные верхнее (4) и нижнее (5) основания, две опорные поверхности (6, 7), боковые промежуточные поверхности (8, 9). Плита стакана имеет усиленную часть (3). Погружной стакан укомплектован металлической обечайкой (15), закрывающей часть плиты и верхнюю часть трубы стакана. Для надежного крепления металлической обечайки (15) на стакане применяется огнеупорный клей (16). Отверстия (17,18) на обечайке предназначены для удаления излишков клея. Для защиты от термических ударов стакан выполнен с покрытием из огнеупорного теплоизоляционного картона (19). Стакан выполнен из огнеупорного корундографитового материала, причем имеет шлаковый пояс (12) из углеродистого материала с добавкой диоксида циркония и переходные слои (13, 14) для снижения термических напряжений между указанными составами.
В процессе эксплуатации стакана, наиболее уязвимым местом является место сопряжения трубчатой части (1) и плиты (3) погружного стакана. Возникновение трещин в этой части стакана происходит от постоянных динамических и термических нагрузок, вызванных потоком расплавленного металла. Предлагаемая конструктивная особенность погружного стакана, а именно, сопряжение радиусом R1 от 2 мм до 10 мм между нижним основанием (5) и трубчатой частью (1) не вызывает напряжение изгиба в месте соединения плиты и трубчатой части. Стакан имеет большее сопротивление растрескиванию за счет наличия сопряжения радиусом R2 не более 15 мм между нижним основанием (5) и опорными поверхностями (6, 7) и сопряжения радиусом R3 не более 30 мм между опорными поверхностями и промежуточными поверхностями (8, 9) плиты стакана.
Предпочтительный вариант исполнения стакана представлен на фиг.2, в котором опорные поверхности (10, 11) выполнены радиусом R4 не менее 40 мм. Указанный погружной стакан снабжен металлической обечайкой (15), пространство между обечайкой и огнеупором заполняется материалом, обеспечивающим надежную фиксацию обечайки на теле стакана, который способен выдерживать термомеханические напряжения, возникающие в процессе эксплуатации, а имеющиеся на стакане сопряжения препятствуют возникновению трещин на плите стакана.
Погружной стакан выполнен составным неразъемным огнеупорным изделием, причем составная плита выполнена таким образом, что ее контактная поверхность имеет состав, отличающийся повышенной износостойкостью, для исключения повреждения стыковочной поверхности при замене стакана в разливочном устройстве.
В соответствии с настоящей полезной моделью на фиг.3 представлен стакан, выполненный из огнеупорного корундографитового материала. Трубчатая часть (1) такого стакана имеет шлаковый пояс (12), выполненный из материала, устойчивого к разъеданию шлаком, который находится на поверхности металла. Указанный стакан имеет переходные слои (13, 14). Стакан выполнен из эрозионно-стойких огнеупорных материалов. Трубчатая часть (1) погружного стакана выполнена с металлопроводящим каналом (2). Плита имеет усиленную часть (3). Погружной стакан укомплектован металлической обечайкой (15), закрывающей часть плиты и верхнюю часть трубы стакана. Для надежного крепления металлической обечайки (15) на стакане применяется огнеупорный клей (16). Металлическая обечайка, повторяющая форму стакана, имеет радиусы R5, R6, R7 от 2 до 30 мм. Погружной стакан для непрерывной разливки стали имеет два выпускных отверстия (19), через которые происходит равномерное вытекание расплавленной стали.
Для защиты от термических ударов при разогреве стакана предусмотрено покрытие из эластичного огнеупорного теплоизоляционного картона (19), толщиной в среднем от 2 до 6 мм. В зависимости от условий эксплуатации толщина огнеупорного картона может быть увеличена до 10-12 мм. Указанный стакан снабжен металлической обечайкой (15), пространство между обечайкой и огнеупором заполняется материалом, обеспечивающим надежную фиксацию обечайки на теле стакана, и способным выдерживать термомеханические напряжения, возникающие в процессе эксплуатации, а имеющиеся на стакане сопряжения препятствуют возникновению трещин на плите стакана.
Вариант осуществления полезной модели заключается в следующем. Погружной стакан устанавливается в механизме быстрой смены стаканов и фиксируется с помощью пружинного прижимного механизма (на фигурах не указано). Сверху к плите стакана встык присоединяется стакан-дозатор. Разливаемый металл из промежуточного ковша через совмещенные каналы стакана-дозатора и погружного стакана поступает в кристаллизатор, где затвердевает, и вытягивается в виде заготовки.
Использование предлагаемой полезной модели позволило повысить стойкость стакана в среднем на 15%. Составной погружной стакан предлагаемой конструкции с указанными сопряжениями, усиленной плитой, шлаковым поясом, а также с комплектацией огнеупорным теплоизоляционным картоном позволяет разливать сталь разного сортамента.