CZ2004448A3 - Ponorná výlevka - Google Patents

Description

Vynález se týká ponorné výlevky pro přívod oceli do krystalizátoru při plynulém odlévání oceli, zejména pro plynulé odlévání kruhových blokových předlitků.

Dosavadní stav techniky

Ponorné výlevky slouží k přivádění proudu tekuté oceli z mezipánve pod hladinu roztaveného kovu v krystalizátoru s cílem chránit licí proud před sekundární oxidací, zamezit rozstřiku kovu, zabránit strhávání licího prášku z hladiny v krystalizátoru do objemu tuhnoucího kovu, usnadnit vyplouvání vměstků a přivádět ocel do krystalizátoru takovým proudem, při kterém se zrovnoměrňuje rozdělení kovu po průřezu krystalizátoru. Z hlediska vyústění pod hladinou kovu v krystalizátoru lze ponorné výlevky rozdělit na ponorné výlevky s náporovým nebo beznáporovým vyústěním proudu.

Při použití náporových výlevek, které jsou charakterizovány jedním centrálním výtokovým otvorem, je proud roztavené oceli směřován dovnitř tuhnoucího předlitků se značnou hloubkou průniku do jeho tekutého jádra. Tím jsou však vytvořeny méně příznivé podmínky pro následné vyplouvání nekovových vměstků do roztaveného licího prášku v krystalizátoru.

Tuto nevýhodu odstraňují beznáporové ponorné výlevky, které jsou charakterizovány bočními výtokovými otvory ve spodní části výlevky, například čtyřmi bočními výstupními otvory skloněnými nahoru pod úhlem 10 ^20°. Při jejich použití • 4 proudí ocel vytékající z bočních otvorů směrem ke stěnám krystalizátoru, naráží do stěny tuhnoucího předlitku a rozděluje se na proud směřující podél stěn krystalizátoru dolů dovnitř tuhnoucího předlitku a proud orientovaný podél stěn krystalizátoru k hladině lázně. Beznáporové ponorné výlevky mají ve srovnání s náporovými příznivější účinek na vyplouvání vměstků, dynamický účinek vytékajícího proudu z bočních otvorů směrem ke stěnám krystalizátoru je však u těchto ponorných výlevek silný a negativně ovlivňující tuhnutí licí kůry v krystalizátoru, takže v ní mohou vznikat trhliny, propadliny a může docházet až k protržení utuhlé kůry předlitku a následným průvalům. Zvláště nebezpečné je použití těchto výlevek při odlévání kruhových předlitků.

Podstata vynálezu

Tyto nevýhody dosavadního stavu techniky v této oblasti jsou do značné míry odstraněny ponornou výlevkou pro přívod oceli do krystalizátoru při plynulém odlévání oceli, zejména pro plynulé odlévání kruhových blokových předlitků, sestávající ze základního tělesa výlevky, v němž je vytvořen vnitřní průtokový kanál do soustavy bočních výtokových otvorů, uspořádaných ve spodní výstupní části základního tělesa výlevky, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že spodní výstupní část základního tělesa výlevky s bočními výtokovými otvory je v oblasti jejich vyústění zdola uzavřena rozšířenou koncovou hlavicí s miskovitě tvarovaným spodním dnem, opatřeným směrem vzhůru zakřivenými usměrňovacími plochami průtoku oceli z vnitřního průtokového kanálu do bočních výtokových otvorů.

Při konkretizaci myšlenky vynálezu vnější okraje usměrňovačích ploch miskovitě tvarovaného spodního dna rozšířené koncové hlavice tvoří spodní výstupní hrany

• · · · · · • · · bočních vytokových otvorů, s výhodou bočně přesahující vnější tvar základního tělesa výlevky.

Rovněž s výhodou je mezi spodním dnem a usměrňovačími plochami v rozšířené koncové hlavici upraven alespoň jeden brzdící retardér rychlosti proudění oceli z vnitřního průtokového kanálu do bočních výtokových otvorů, tvořený například přepadovou hranou.

Brzdícím retardérem, snižujícím rychlost vytékajícího proudu oceli z bočních výtokových otvorů, se zmenšuje dynamický účinek proudu, směřujícího ke stěnám krystalizátoru, čímž je napomáháno minimalizaci turbulence na rozhraní povrch oceli - roztavený licí prášek.

V některých výhodných provedeních ponorné výlevky podle vynálezu jsou boční výtokové otvory osově souměrné, přičemž jejich osy v průmětu do roviny kolmé k ose vnitřního průtokového kanálu svírají s osou vnitřního kanálu úhel 90°.

V jiných výhodných provedeních ponorné výlevky podle vynálezu jsou boční výtokové otvory asymetrické, přičemž směrem ke svému vyústění jsou šroubovité zakřiveny.

Šroubovité zakřivené asymetrické boční výtokové otvory zabezpečují rotační pohyb z nich vytékajících proudů a tím podporují vyplouvání vměstků a snižují dynamický účinek proudu, směřujícího ke stěnám krystalizátoru. U ponorné výlevky s osově souměrnými bočními výtokovými otvory je naproti tomu snazší její vyrobitelnost a dosahuje se u ní lepší mechanicko-tepelně-dynamické stability jejího základního tělesa během odlévání.

Boční výtokové otvory se v jednotlivých provedeních ponorné výlevky podle vynálezu s výhodou směrem ke svému vyústění ze základního tělesa výlevky trychtýřovitě rozšiřují.

9

9

Z výrobních důvodů jsou usměrňovači plochy průtoku oceli z vnitřního průtokového kanálu do bočních výtokových otvorů s výhodou zakřiveny do tvaru části kulového vrchlíku, nicméně lze konstruovat různé modifikace jejich základního tvaru, například zabezpečující takovou obvodovou rychlost, dále eliminující působení výtoku oceli na stěnu krystalizátoru.

Ponorná výlevka podle vynálezu zajišťuje optimální požadovaný celkový charakter proudění v krystalizátoru a zabezpečuje lepší podmínky pro vyplouvání vměstků. Tímto je dosaženo u této výlevky lepší oxidické mikročistoty ve srovnání s ocelí odlitou pomocí náporové výlevky. U ponorné výlevky podle vynálezu je tak dosahováno lepších výsledků v mikročistotě oceli, než při použití beznáporových výlevek, je ale i s výhodou použitelná při odlévání kruhových předlitků, neboť vytékající proudy oceli z jejích výtokových otvorů neovlivňují negativně tuhnutí kruhového předlitků.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn pomocí výkresů konkrétních příkladů provedení ponorné výlevky podle vynálezu, kde znázorňuj e:

obr. 1 - celkový pohled na ponornou výlevku obr. 2 - první příklad provedení spodní výtokové části v řezu obr. 3 - první příklad provedení spodní výtokové části v půdorysu obr. 4 - druhý příklad provedení spodní výtokové části v řezu obr. 5 - druhý příklad provedení spodní výtokové části v půdorysu ·· ·

• · »···»· obr. 6 - skutečné vyobrazení spodní výtokové části dle prvního příkladu provedení obr. 7 - skutečné vyobrazení spodní výtokové části dle prvního příkladu provedení v řezu obr. 8 - skutečné vyobrazení spodní výtokové části dle druhého příkladu provedení obr. 9 - skutečné vyobrazení spodní výtokové části dle druhého příkladu provedení v řezu obr. 10 - příklad proudění oceli v krystalizátoru v jednotlivých fázích

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Ponorná výlevka v prvním příkladném provedení vynálezu, zobrazeném na obr. 1, 2 a 3, pro přívod oceli do krystalizátoru při plynulém odlévání oceli, sestává ze základního tě-lesa 1 výlevky s horní vstupní částí 2, v němž je vytvořen vnitřní průtokový kanál 4 do soustavy bočních výtokových otvorů 5, uspořádaných ve spodní výstupní části 3. základního tělesa 1 výlevky.

Spodní výstupní část 3 základního tělesa 1 výlevky s bočními výtokovými otvory 5 je v oblasti jejich vyústění zdola uzavřena rozšířenou koncovou hlavicí 6, vytvořenou v podobě blízké tvaru obráceného kulového vrchlíku, s miskovitě tvarovaným spodním dnem 2, opatřeným směrem vzhůru zakřivenými usměrňovacími plochami £ průtoku oceli z vnitřního průtokového kanálu 4 do bočních výtokových otvorů !j>. Vnější okraje usměrňovačích ploch £ miskovitě tvarovaného spodního dna 7 rozšířené koncové hlavice 6 tvoří spodní výstupní hrany 9 bočních výtokových otvorů 5, bočně přesahující o vzdálenost P vnější tvar 10 základního tělesa 1 výlevky.

• ·

Mezi spodním dnem 7 a usměrňovacími plochami 8 je v rozšířené koncové hlavici 6. upraven brzdící retardér 11 rychlosti proudění oceli z vnitřního průtokového kanálu 4 do bočních výtokových otvorů 5, tvořený přepadovou hranou.

Boční výtokové otvory 5 jsou v tomto prvním příkladě provedení, jak je patrno zejména z obr. 3, pro zajištění do jisté míry rotačního pohybu z nich vytékajících proudů oceli směrem ke svému vyústění asymetrické a šroubovité zakřivené. Zároveň se boční výtokové otvory směrem ke svému vyústění ze základního tělesa 1 výlevky trychtýřovitě rozšiřují. Usměrňovači plochy 8. průtoku oceli z vnitřního průtokového kanálu 4 do bočních výtokových otvorů 5 jsou zakřiveny dó tvaru části kulového vrchlíku.

Na obr. 6 a 7 je pak vyobrazeno skutečné provedení ponorné výlevky resp. její spodní výtokové části podle tohoto příkladu provedení.

Z obr. 10 jsou patrné jednotlivé fáze proudění oceli v krystalizátoru při použití této ponorné výlevky, a to při rychlosti odlévání 0,5 m/min. a hloubce ponoření 220 mm, získané při modelových zkouškách na vodním modelu.

Příklad 2

Ponorná výlevka ve druhém příkladném provedení vynálezu, zobrazeném na obr. 1, 4 a 5, pro přívod oceli do krystalizátoru při plynulém odlévání oceli, sestává tak jako v prvním příkladném provedení ze základního tělesa 1 výlevky s horní vstupní částí 2, v němž je vytvořen vnitřní průtokový kanál 4 do soustavy bočních výtokových otvorů 5, uspořádaných ve spodní výstupní části 3 základního tělesa 1 výlevky.

·· ·

Spodní výstupní část 3 je rovněž tak v oblasti vyústění bočních výtokových otvorů 5. zdola uzavřena obdobnou rozšířenou koncovou hlavicí 6 jako v prvním příkladě provedení, na rozdíl od prvního příkladného provedení jsou však boční výtokové otvory 5. osově souměrné, přičemž jejich osy v průmětu do roviny kolmé k ose vnitřního průtokového kanálu 4 svíráj í s osou vnitřního průtokového kanálu 4 úhel 90°.

Na obr. 4 je zároveň naznačen i boční přesah P spodní výstupní hrany 9. a vnějšího tvaru 10 základního tělesa 1 výlevky.

Na obr. 8 a 9 je pak vyobrazeno skutečné provedení ponorné výlevky resp. její spodní výtokové části podle tohoto druhého příkladu provedení.

Výhody ponorné výlevky podle vynálezu se plně projevily při testování obou výše uvedených konkrétních příkladů jejího provedení, a to v krystalizátoru o průměru 410 mm při licích rychlostech 400 až 500 mm/min.. Zvolený ponor v tomto případě 210 až 240 mm, měřeno ode dna výlevky k hladině oceli v krystalizátoru, musí zajišťovat stav, aby vektor vytékajícího proudu z bočních výtokových otvorů 5 nesměřoval na stěny krystalizátoru a zároveň, aby vlivem tohoto proudu nedocházelo k turbulenci na rozhraní tekutá ocel a roztavený licí prášek v krystalizátoru.

Průmyslová využitelnost

Ponornou výlevku podle vynálezu lze běžně využít na zařízeních pro plynulé odlévání oceli místo ponorných výlevek dosud známých typů.

« « · • · • · • · • · · ·· * • · · • · · ♦ • · ♦♦♦ • · · ·· ·

ROKY do krystalizátoru při pro plynulé odlévání

Claims (7)

1. Ponorná výlevka pro přívod oceli plynulém odlévání oceli, zejména kruhových blokových předlitků, sestávající ze základního tělesa (1) výlevky, v němž je vytvořen vnitřní průtokový kanál (4) do soustavy bočních výtokových otvorů (5), uspořádaných ve spodní výstupní části (3) základního tělesa (1) výlevky, vyznačující se tím, že spodní výstupní část (3) základního tělesa (1) výlevky s bočními výtokovými otvory (5) je v oblasti jejich vyústění zdola uzavřena rozšířenou koncovou hlavicí (6) s miskovítě tvarovaným spodním dnem (7) , opatřeným směrem vzhůru zakřivenými usměrňovacími plochami (8) průtoku oceli z vnitřního průtokového kanálu (4) do bočních výtokových otvorů (5).

2. Ponorná výlevka dle nároku 1, vyznačující se tím, že vnější okraje . usměrňovačích ploch (8) miskovitě tvarovaného spodního dna (7) rozšířené koncové hlavice (6) tvoří spodní výstupní hrany (9) bočních výtokových otvorů (5), bočně přesahující vnější tvar (10) základního tělesa (1) výlevky.

3. Ponorná výlevka dle nároku la2, vyznačuj ící se tím, že mezi spodním dnem (7) a usměrňovacími plochami (8) je v rozšířené koncové hlavici (6) upraven alespoň jeden brzdící retardér (6) rychlosti proudění oceli z vnitřního průtokového kanálu (

4) do bočních výtokových otvorů (5).

• φ φφφφ

- «9 Ponorná výlevka dle se tím, ze přepadovou hranou.

• · φφφ • φφφ • φ nároku 3, vyznačující brzdící retardér (6) je tvořen

5. Ponorná výlevka dle alespoň jednoho z předcházejících nároků 1 až 4,vyznačující se tím, že boční výtokové otvory (5) jsou osově souměrné, přičemž jejich osy v průmětu do roviny kolmé k ose vnitřního průtokového kanálu (4) svírají s osou vnitřního průtokového kanálu (4) úhel 90°.

S. Ponorná výlevka dle alespoň jednoho z předcházejících nároků 1 až 4,vyznačující se tím, že boční výtokové otvory (5) jsou asymetrické, přičemž směrem ke svému vyústění jsou šroubovité zakřiveny.

7. Ponorná výlevka nároků, v y z n výtokové otvory základního tělesa dle alespoň jednoho ačující se (5) se směrem ke z předcházejících tím, že boční svému vyústění ze (1) výlevky trychtýřovitě rozšiřují.

8. Ponorná výlevka dle alespoň jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že usměrňovači plochy (8) průtoku oceli z vnitřního průtokového kanálu (4) do bočních výtokových otvorů (5) jsou zakřiveny do tvaru části kulového vrchlíku.