CZ296336B6

CZ296336B6 - Ponorná výlevka

Info

Publication number: CZ296336B6
Application number: CZ20040448A
Authority: CZ
Inventors: Pindor@Jaroslav; Michalek@Karel; Pszczolka@Miroslav
Original assignee: TRINECKÉ ZELEZÁRNY, a. s.; VESUVIUS Ceská republika, a. s.
Priority date: 2004-04-01
Filing date: 2004-04-01
Publication date: 2006-02-15
Also published as: WO2005095028A1; CZ2004448A3

Abstract

Ponorná výlevka pro prívod oceli do krystalizátoru pri plynulém odlévání oceli je urcená pro plynulé odlévání kruhových blokových predlitku a sestáváze základního telesa (1) výlevky, v jehoz ose je vytvoren vnitrní prutokový kanál (4) do soustavy bocních výtokových otvoru (5), vytvorených v rozsírené koncové hlavici (6), usporádané ve spodní výstupní cásti (3) základního telesa (1) výlevky. Spodní výstupní cást (3) základního telesa (1) výlevkys bocními výtokovými otvory (5) je v oblasti jejich vyústení zdola uzavrena miskovite tvarovaným spodním dnem (7), vytvoreným uvnitr rozsírené koncové hlavice (6), které je opatreno smerem vzhuru zakrivenými usmernovacími plochami (8) prutoku oceli z vnitrního prutokového kanálu (4) do bocních výtokových otvoru (5), pricemz vnejsí okraje usmernovacích ploch (8) miskovite tvarovaného spodního dna (7) rozsírené koncové hlavice (6) tvorí spodní výstupní hrany (9) bocních výtokových otvoru (5), bocne presahující vnejsí tvar (10) základního telesa (1) výlevky a mezi spodním dnem (7) a usmernovacími plochami (8) je v rozsírené koncové hlavici (6) upraven alespon jeden brzdicí retardér (11) rychlosti proudení oceli z vnitrního prutokového kanálu (4) do bocních výtokových otvoru (5).

Description

Ponorná výlevka

Oblast techniky

Vynález se týká ponorné výlevky pro přívod oceli do krystalizátoru při plynulém odlévání oceli, určené 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 až 20°. Při jejich použití proudí ocel vytékající z bočních otvorů směrem ke stěnám krystalizátoru, naráží do stěny tuhnoucího předlitků a rozděluje se na proud směřující podél stěn krystalizátoru dolů dovnitř tuhnoucího předlitků 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 předlitků a následným průvalům. Zvláště nebezpečné je použití těchto výlevek při odlévání kruhových předlitků.

Jsou známé i různé úpravy beznáporových ponorných výlevek, jako je ponorná výlevka dle spisu US 3 867 978, která je tvořena základním tělesem výlevky, v jehož oseje vytvořen vnitřní průtokový kanál do bočních výtokových otvorů, které jsou vytvořeny v rozšířené koncové hlavici, kterou je toto základní těleso opatřeno. Rozšíření koncové hlavice je dle tohoto spisu provedeno do dvou v podstatě vzájemně opačných přímých směrů, mírně orientovaných směrem vzhůru. Tato výlevka je však určena pouze pro plynulé lití bramových blokových předlitků, tzn. předlitků obdélníkového průřezu, přičemž v průběhu lití je tato výlevka orientována bočními výtokovými otvory ve své rozšířeno koncové hlavici směrem k jejich kratším stranám. Pro plynulé odlévání kruhových blokových předlitků tuto výlevku nelze použít.

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, určené pro plynulé odlévání kruhových blokových předlitků, sestávající ze základního tělesa výlevky, v jehož oseje vytvořen vnitřní průtokový kanál do soustavy bočních výtokových otvorů, vytvořených v rozšířené koncové hlavici, uspořádané ve spodní výstupní části základního tělesa výlevky, podle

-1 CZ 296336 B6 vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že spodní výstupní část základního tělesa výlevky s bočními výtokovými otvory je v oblasti jejich vyústění zdola uzavřena miskovitě tvarovaným spodním dnem, vytvořeným uvnitř rozšířené koncové hlavice, které je opatřeno směrem vzhůru zakřivenými usměrňovacími plochami průtoku oceli z vnitřního průtokového kanálu do bočních výtokových otvorů. Vnější okraje usměrňovačích ploch miskovitě tvarovaného spodního dna rozšířené koncové hlavice přitom tvoří spodní výstupní hrany bočních výtokových otvorů, bočně přesahující vnější tvar základního tělesa výlevky. Mezi spodním dnem a usměrňovacími plochami v rozšířené koncové hlavici je zároveň upraven alespoň jeden brzdicí retardér rychlosti proudění oceli z vnitřního průtokového kanálu do bočních výtokových otvorů, tvořený například přepadovou hranou.

Brzdicím 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-tepelnědynamické 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.

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 znázorňuje:

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,

-2CZ 296336 B6 obr. 4 - druhý příklad provedení spodní výtokové části v řezu, obr. 5 - druhý příklad provedení spodní výtokové části v půdorysu, obr. 6, a, b, c, d, - 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 tělesa J 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 7, opatřeným směrem vzhůru zakřivenými usměrňovacími plochami 8 průtoku oceli z vnitřního průtokového kanálu 4 20 do bočních výtokových otvorů 5. 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 o přesah P vnější tvar 10 základního tělesa 1 výlevky.

Mezi spodním dnem 7 a usměrňovacími plochami 8 je v rozšířené koncové hlavici 6 upraven 25 brzdicí 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 30 vyústění asymetrické a šroubovité zakřivené. Zároveň se boční výtokové otvory 5 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 do tvaru části kulového vrchlíku.

Z obr. 6a, b, c, d, 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.

Jak je patrno z obr. 6a, začíná v počáteční fázi ocel z bočních výtokových otvorů 5 proudit při 40 zakřivení, které odpovídá zakřivení usměrňovačích ploch 8 směrem vzhůru. Poté, jak je patrno z obr. 6b, se vystupující proudy oceli větví do dvou směrů, a to jak dále směrem vzhůru s počínajícím otáčením se těchto horních proudů u stěny krystalizátoru zpět k ponořenému základnímu tělesu 1 ponorné výlevky, tak i zakřiveně směrem dolů. Na obr. 6c je patrno jednak další větvení proudu oceli směrem dolů a jednak další otáčení se horních proudů od hladiny rovněž směrem 45 dolů, které pak, jak je patrno z obr. 6d, pokračují podol ponorné výlevky v podstatě již přímo směrem dolů. Na obr. 6d je tak již znázorněn celý průběh prouděni oceli od výstupu z bočních výtokových otvorů 5.

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

-3 CZ 296336 B6 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 svírají 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.

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 roztaveny 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.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Ponorná výlevka pro přívod oceli do krystalizátoru při plynulém odlévání oceli, určená pro plynulé odlévání kruhových blokových předlitků, sestávající ze základního tělesa (1) výlevky, v jehož ose je vytvořen vnitřní průtokový kanál (4) do soustavy bočních výtokových otvorů (5) vytvořených v rozšířené koncové hlavici (6), uspořádané ve spodní výstupní části (3) základního tělesa (1) výlevky, vyznačující se t í m , že spodní výstupní část (3) základního tělesa (1) výlevky s bočními výtokovými otvory (5) je v oblasti jejich vyústění zdola uzavřena miskovitě tvarovaným spodním dnem (7) vytvořeným uvnitř rozšířené koncové hlavice (6), které je opatřeno směrem vzhůru zakřivenými usměrňovacími plochami (8) průtoku oceli z vnitřního průtokového kanálu (4) do bočních výtokových otvorů (5), přičemž 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, a mezi spodním dnem (7) a usměrňovacími plochami (8) je v rozšířené koncové hlavici (6) upraven alespoň jeden brzdicí retardér (11) rychlosti proudění oceli z vnitřního průtokového kanálu (4) do bočních výtokových otvorů (5).
2. Ponorná výlevka podle nároku 1, vyznačující se tím, že brzdicí retardér (11) je tvořen přepadovou hranou.

-4 CZ 296336 B6
3. Ponorná výlevka podle alespoň jednoho z předcházejících nároků la2, vyznačující se t í m, 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°.
4. Ponorná výlevka podle alespoň jednoho z předcházejících nároků la2, vyznačující se t í m, že boční výtokové otvory (5) jsou asymetrické, přičemž směrem ke svému vyústění jsou šroubovité zakřiveny.
5. Ponorná výlevka podle alespoň jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že boční výtokové otvory (5) se směrem ke svému vyústění ze základního tělesa (1) výlevky trychtýřovitě rozšiřují.
6. Ponorná výlevka podle 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.

4 výkresy