МЕТАЛЛОПРИЕМНИК ПРОМЕЖУТОЧНОГО КОВША

Полезная модель относится к металлургии, в частности к непрерывной разливке стали, и может быть использована в промежуточных ковшах установок непрерывной разливки стали.
Известен металлоприемник промежуточного ковша (ЕР 2537609 А1, B22D 41/00, 23.06.2011), состоящий из основания и боковых стенок, полностью окружающих основание и имеющих открытые проемы. При этом бойное место может быть выполнено плоским или возвышающимся над основанием (усиленным). Недостатком известной конструкции является повышенный износ футеровки противолежащей стенки промежуточного ковша в приемной зоне и связанная с этим низкая серийность разливки. Кроме того, не определены оптимальные размеры открытых проемов в стенках металлоприемника.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели, принятым за прототип, является металлоприемник (RU 2400327), который в патенте назван «приемный колодец», и содержит опорную плиту, имеющую верхнюю ударную поверхность, и боковые стенки, хотя бы одна из которых выполнена с возможностью полного прилегания к огнеупорной футеровке одной из боковых стен промежуточного ковша. При этом боковые стенки имеют высоту не менее 75% от высоты рабочего пространства промежуточного ковша, и, хотя бы одна из боковых стенок приемного колодца частично или полностью имеет высоту меньше этого уровня, либо в ней имеется как минимум одно отверстие.
Основным недостатком известной конструкции является низкая стойкость металлоприемника из-за отсутствия бойного усиления, что повышает расход огнеупоров и снижает серийность разливки. Кроме того, наличие отверстий в боковых стенках, без определения их оптимальных размеров, приводят к ослаблению конструкции, что может также привести к преждевременному разрушению стенки, и, следовательно, сокращению серийности разливки и также к повышению удельного расхода огнеупоров.
Задачей полезной модели является снижение удельного расхода огнеупоров при непрерывной разливке стали.
Технический результат, достигаемый в заявляемой полезной модели, заключается в повышении стойкости металлоприемника и футеровки промковша благодаря перенаправлению потоков металла вдоль большей оси промежуточного ковша и за счет этого, в повышении серийности разливки и снижении удельного расхода огнеупоров.
Указанный технический результат достигается за счет того, что металлоприемник для промежуточного ковша содержит основание с верхней ударной поверхностью, переднюю, заднюю и боковые стенки одинаковой высоты, составляющей не менее 75% высоты рабочего пространства промежуточного ковша, при этом передняя и задняя стенки выполнены с возможностью полного прилегания к огнеупорной футеровке боковых стен промежуточного ковша, и, в соответствии с полезной моделью, толщина основания составляет не менее 120 мм, на ударной поверхности основания выполнено усиление в виде ступеньки высотой 0,4-0,5 толщины основания, а в каждой боковой стенке выполнен открытый в верхней части проем, ширина которого по верхней грани боковой стенки составляет 0,25-0,35 длины металлоприемника по верхней грани боковой стенки, при этом высота проема составляет 0,35-0,4 высоты металлоприемника.
Известно, что в месте падения струи металла наблюдается опережающий износ огнеупора металлоприемника из-за высоких напряжений, вызывающих эрозию. Усиление ударной поверхности высотой 0,4-0,5 толщины основания позволяет увеличить стойкость изделия без значительного повышения его веса. При меньшей высоте усиленного бойного места повышается вероятность разрушения металлоприемника в месте падения струи металла из сталеразливочного ковша, что не позволит повысить стойкость металлоприемника и достичь технического результата. Увеличение высоты усиления приведет повышению расхода огнеупоров на изделие, что не позволит достичь технического результата. Минимальная толщина основания, равная 120 мм, определялась на основании расчета напряжений, возникающих в металлоприемнике при воздействии потоков металла, возникающих после отражения струи металла от ударной поверхности.
Размеры открытых проемов в боковых стенках металлоприемника, ширина которых по верхней грани боковой стенки составляет 0,25-0,35 от длины металлоприемника по верхней грани боковой стенки, а высота - 0,35-0,4 от его высоты, выбирались исходя из результатов математического моделирования разливки металла. Так как высота стенок металлоприемника выше высоты уровня металла в промковше, новые порции металла из сталеразливочного ковша поступают в промковш только через указанные открытые проемы металлоприемника. При меньших размерах проемов скорость поступления металла из сталеразливочного ковша в промковш превысит скорость истечения из металлоприемника, что приведет к аварийной ситуации. При увеличении ширины проемов потоки металла из металлоприемника теряют направленность, что негативно влияет на стойкость футеровки и не позволяет достичь технического результата. Заявленный металлоприемник обеспечивает возможность подачи металла через открытые проемы в боковых стенках в пространство промковша, направляя его вдоль большей оси к крайним ручьям, и только потом - к средним.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется на фиг. 1, где изображена изометрическая проекция, и фиг. 2, где изображен разрез предлагаемой полезной модели. Металлоприемник состоит из основания 1, передней 2, задней 3 и боковых 4 стенок. Основание 1 приемной емкости имеет форму прямоугольника. Высота основания Н’ составляет на менее 120 мм. Ударная поверхность 5 основания имеет усиление в виде ступеньки высотой h’ 0,4-0,5 высоты основания Н’. Задняя стенка 3 металлоприемника повторяет форму и наклон задней стенки промковша для более плотного встраивания в футеровку. В боковых стенках 4 имеются открытые проемы 6, вертикальные грани которых параллельны передней и задней стенкам металлоприемника, а ширина 1 в их верхней части, составляет 0,25-0,35 от длины металлоприемника L по верхней грани боковых стенок, и высота проемов h - 0,35-0,4 от высоты металлоприемника Н.
Металлоприемник устанавливается в приемную зону промковша основанием на арматурную футеровку, задней и передней стенкой вплотную к стенкам промежуточного ковша, после чего производится нанесение рабочего торкрет-слоя футеровки промковша. Зазоры между металлоприемником и стенками промковша также заполняются торкрет-массой. При этом металлоприемник надежно закрепляется в рабочей футеровке за счет сил адгезии.
Металл поступает в промежуточный ковш из сталеразливочного ковша открытой или закрытой струей. При этом металлоприемник надежно защищает шлаковый пояс промковша от размывания. Затем металл через открытые проемы в боковых стенках металлоприемника поступает в пространство промковша, направляясь вдоль его большей оси к крайним ручьям, и только потом - к средним. Такая траектория позволяет минимизировать контакт новых порций горячего металла из сталеразливочного ковша с футеровкой промежуточного ковша, а также обеспечивает усреднение температуры, химического состава металла и более полное всплытие неметаллических включений.