ПОГРУЖНОЙ СТАКАН

Полезная модель относится к черной металлургии и может быть использована при непрерывной разливке жидкого металла.
Погружной стакан осуществляет технологический перелив жидкого металла на участке «промежуточный ковш - кристаллизатор», выполняя функции защиты металла от вторичного окисления, подвода расплава под уровень в кристаллизатор, способствуя организации рационального движения конвективных потоков в жидкой ванне, а также предотвращения загрязнения металла включениями шлакообразующей смеси. Погружной стакан изготавливают из огнеупорного материала, в процессе разливки он испытывает большие термомеханические и химические нагрузки, в результате которых изнашивается и заменяется. Автоматическая (быстрая) замена достигается с помощью специального приспособления, устанавливаемого под днищем промковша и обеспечивающим быстрое перемещение погружных стаканов (нового и старого) вдоль плоскости скольжения. Замена погружного стакана осуществляется в течение одной-двух секунд, что не нарушает нормального течения процесса разливки. Верхняя часть погружного стакана для быстрой замены выполняется в форме прямоугольной плиты (фланца), а сам погружной стакан благодаря этой конструктивной особенности крепится и движется по направляющим относительно плоскости скольжения. При использовании быстрой замены погружной стакан в его верхней части (зоне фланца и конической части трубы) обычно усиливается металлической обечайкой.
Известны сталеразливочные погружные стаканы для быстрой замены с металлической обечайкой, например, FR 2635030 B22D 41/54, С04В 35/02, 1988 [1] и RU 12886 B22D 41/00, 2000 [2].
По совокупности общих существенных признаков наиболее близким к патентуемому является погружной стакан [2]. Он выполнен в виде цилиндрической трубы с коническим расширением в верхней части по наружной поверхности и осевым цилиндрическим каналом, прямоугольного фланца, выполненного отдельно или заодно с трубой, и металлической обечайки, охватывающей фланец и верхнюю коническую часть трубы. Металлическая обечайка выполнена двухэлементной: первый элемент выполнен коробчатым и охватывает прямоугольный фланец. Второй элемент выполнен из цилиндрического стакана, обжатого на конус, с углом конусности, равным углу конусности конической части трубы и имеющего ребра жесткости в виде гофр. Перед установкой металлической обечайки на стакан коробчатый и конический элементы скрепляются между собой с помощью сварки. Нижний конец погружного стакана имеет глухое дно и расположенные диаметрально выпускные отверстия, примыкающие ко дну. Поверхность дна внутри трубы имеет форму рассекателя с определенными геометрическими параметрами. Продольная нижняя поверхность фланца, расположенная параллельно его верхней плоскости и закрытая металлической обечейкой, является опорной для механизма замены и принимает осевое усилие, направленное вертикально вверх для прижима погружного стакана к плите верхнего разливочного устройства.
Недостатком известного погружного стакана является затрудненность его точной центровки но оси находящегося над ним канала верхнего разливочного устройства (стакана-дозатора), основная причина которой в перекосе металлической обечайки при посадке вследствие нарушения геометрии обечайки при сварке ее коробчатого и конического элементов. Точная центровка обеспечивает герметичность прилегания поверхности фланца к поверхности плиты верхнего разливочного устройства.
Настоящая полезная модель решает задачу повышения надежности погружного стакана в эксплуатации.
Для решения поставленной задачи в погружном стакане, выполненном в виде цилиндрической трубы с коническим расширением в верхней части по наружной поверхности и осевым цилиндрическим каналом, прямоугольным фланцем, выполненным заодно с трубой и металлической обечайкой, коробчатый элемент которой охватывает прямоугольный фланец, а конусный элемент охватывает верхнюю коническую часть трубы, продольные нижние кромки коробчатого элемента металлической обечайки выполнены с радиальным скосом к оси цилиндрического канала, при этом продольные нижние кромки прямоугольного фланца выполнены с аналогичным радиальным скосом, а конусный элемент металлической обечайки радиальное расширен в направлении коробчатого элемента и соединен с ним слитно. Заявленная совокупность признаков, а именно: радиальные скосы нижних кромок коробчатого элемента металлической обечайки и продольных нижних кромок прямоугольного фланца к оси цилиндрического канала, радиальное расширение конусного элемента металлической обечайки в направлении коробчатого элемента и слитное выполнение металлической обечайки обеспечивает точную центровку погружного стакана по оси стакана-дозатора и повышение надежности в эксплуатации. Сущность полезной модели заключается в следующем. Усилие, прилагаемое механизмом быстрой замены на опорные поверхности - скосы коробчатого элемента металлической обечайки, разлагается согласно правилу параллелограмма сил на две составляющие: вертикальную и горизонтальную. Вертикальная составляющая прижимает погружной стакан к плоскости скольжения, а горизонтальная центрирует погружной стакан относительно вертикальной оси благодаря радиальности скосов. Выполнение обечайки цельной с радиальным переходом конусного элемента в коробчатый снижает в ней механические напряжения и повышает жесткость конструкции. Постоянство геометрии металлической обечайки обеспечивает ее качественную посадку и надежную защиту верхней части погружного стакана от механических повреждений при автоматической замене.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен погружной стакан в разрезе, на фиг. 2 вид А фиг. 1.
Погружной стакан состоит из трубы 1, выполненной из огнеупорного (например, корундографитового) материала, с осевым цилиндрическим каналом 2, глухим дном 3 и диаметрально расположенными выпускными отверстиями 4. По наружной поверхности труба 1 в верхней части выполнена по конусу 5. В верхней части труба 1 имеет прямоугольный фланец 6, который выполнен заодно с трубой 1 и нижние продольные кромки которого имеют радиальный скос 7. Вокруг фланца 6 и конуса 5 трубы 1 закреплена посредством мертеля 8 металлическая обечайка, коробчатый элемент 9 которой охватывает фланец 6 стакана и имеет радиальный скос 10. Предпочтительно, чтобы радиус скоса 10 был равен длине гипотенузы прямоугольного треугольника с равными катетами, имеющего одну вершину в центре скоса 10 и две других на оси цилиндрического канала 2. Конусный элемент 11 металлической обечайки охватывает конус 5 трубы 1, при этом он радиально расширен в направлении коробчатого элемента 9 и соединен с ним слитно. Слитное соединение обеспечивается изготовлением металлической обечайки способом глубокой вытяжки. Прямоугольный фланец 6 в верхней части может иметь вставку из огнеупорного материала, устойчивого к истиранию с покрытием, облегчающим скольжение фланца. Труба 1 погружного стакана может иметь теплоизоляционное покрытие, а в шлаковом поясе кольцевую защитную вставку.
Погружной стакан работает следующим образом. При замене погружного стакана толкатель механизма быстрой замены (на чертеже не показано) воздействует через металлическую обечайку на торец прямоугольного фланца 6, перемещая погружной стакан по направляющим от положения загрузки до рабочего состояния или до положения закрытия по линии оси сталеразливочного отверстия стакана-дозатора, при этом усилие, прилагаемое на радиальный скос 10, одновременно прижимает погружной стакан к плоскости скольжения и центрирует его цилиндрический канал 2 относительно оси сталеразливочного отверстия стакана-дозатора. При отработке заданного числа циклов разливки погружной стакан заменяется на новый путем автоматического сдвига его по направляющим.
Заявленная конструкция погружного стакана позволяет использовать его при непрерывной разливке металла, обеспечивая механическую прочность верхнего узла стакана, точное центрирование в направляющих по оси разливочного устройства при автоматической замене и надежность в эксплуатации.
Источники информации:
1. FR 2635030 B22D 41/54, С04В 35/02, 1988 [1];
2. RU 12886 B22D 41/00, 2000 [2].