RU126970U1

RU126970U1 - DEVICE FOR PROTECTING A JET OF METAL IN CONTINUOUS CASTING OF STEEL

Info

Publication number: RU126970U1
Application number: RU2012148109/02U
Authority: RU
Inventors: Павел Константинович Шаталов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ПРОМНОВАЦИЯ" (ООО "ПРОМНОВАЦИЯ")
Priority date: 2012-11-12
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2013-04-20

Abstract

1. Устройство для защиты струи металла при непрерывной разливке стали, содержащее огнеупорную трубу с конической поверхностью и металлическим кожухом, установленным с образованием кольцевого канала, сообщенного с патрубком для подвода защитного газа и посредством пазов, выполненных на торцовой поверхности огнеупорной трубы, с каналами, расположенными на конической поверхности последней, отличающееся тем, что каждый последующий паз выполнен с увеличением площади поперечного сечения относительно вертикальной плоскости, проходящей через центральные продольные оси огнеупорной трубы и патрубка для подвода защитного газа в направлении, диаметрально противоположном месту установки последнего.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый последующий паз выполнен с увеличением ширины относительно вертикальной плоскости, проходящей через продольные оси огнеупорной трубы и патрубка для подвода защитного газа в направлении, диаметрально противоположном месту установки последнего.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый последующий паз выполнен с увеличением глубины относительно вертикальной плоскости, проходящей через продольные оси огнеупорной трубы и патрубка для подвода защитного газа в направлении, диаметрально противоположном месту установки последнего.1. Device for protecting a metal stream during continuous casting of steel, containing a refractory pipe with a conical surface and a metal casing installed with the formation of an annular channel in communication with the pipe for supplying a protective gas and through grooves made on the end surface of the refractory pipe with channels located on the conical surface of the latter, characterized in that each subsequent groove is made with increasing cross-sectional area relative to a vertical plane passing through Without the central longitudinal axis of the refractory pipe and the nozzle for supplying shielding gas in the direction diametrically opposite to the installation location of the latter. 2. The device according to claim 1, characterized in that each subsequent groove is made with increasing width relative to the vertical plane passing through the longitudinal axis of the refractory pipe and the nozzle for supplying protective gas in the direction diametrically opposite to the installation location of the latter. The device according to claim 1, characterized in that each subsequent groove is made with increasing depth relative to a vertical plane passing through the longitudinal axis of the refractory pipe and the nozzle for supplying protective gas in a direction diametrically opposite to the installation location of the latter.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области черной металлургии, а именно, к сталеплавильному производству и может быть использована в конструкции установок для непрерывной разливки жидкого металла.The proposed utility model relates to the field of ferrous metallurgy, namely, to steel production and can be used in the design of plants for continuous casting of liquid metal.

Известно устройство для защиты струи металла по патенту SU №1838038 кл. B22D 11/10, включающее разливочный стакан промежуточного ковша, огнеупорную трубу, снабженную конической поверхностью и металлическим кожухом, установленным с образованием кольцевого канала, сообщенного с патрубком для подвода инертного газа.A device for protecting a jet of metal according to patent SU No. 1838038 C. B22D 11/10, including a tundish pouring cup, a refractory pipe provided with a conical surface and a metal casing installed to form an annular channel in communication with the inert gas supply pipe.

Недостатком известного технического решения является следующее. Вследствие того, что металлический кольцевой кожух закреплен на опорном кольце, существует высокая степень вероятности перекоса огнеупорной трубы относительно устройства для защиты струи при ее установке и соединении с разливочным стаканом. Кроме того, температурные расширения разливочного стакана, огнеупорной трубы и элементов устройства для защиты металла также способствуют увеличению взаимных перекосов, что приводит к образованию неравномерных зазоров между выше перечисленными элементами и как следствие - падение сопротивления истечения защитного газа, снижение его давления в кольцевом канале, увеличение его расхода и возникновение подсоса воздуха из окружающей атмосферы. Все перечисленные доводы способствуют увеличению расхода защитного газа, снижению степени защиты струи жидкого металла, снижению качества металла и получаемой из него продукции, увеличению количества брака, снижению марочности произведенного металла.A disadvantage of the known technical solution is the following. Due to the fact that the metal annular casing is mounted on the support ring, there is a high degree of probability of distortion of the refractory pipe relative to the device for protecting the jet when it is installed and connected to the nozzle. In addition, the temperature expansion of the pouring nozzle, the refractory pipe and the elements of the metal protection device also contribute to an increase in mutual distortions, which leads to the formation of uneven gaps between the above elements and, as a result, a drop in the outflow resistance of the protective gas, a decrease in its pressure in the annular channel, an increase its consumption and the occurrence of air leaks from the surrounding atmosphere. All of these arguments contribute to an increase in the consumption of protective gas, a decrease in the degree of protection of a jet of liquid metal, a decrease in the quality of the metal and products obtained from it, an increase in the quantity of scrap, and a decrease in the degree of degradation of the metal produced.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом), по мнению авторов, является устройство для защиты струи металла при непрерывной разливке стали по патенту SU №2229955 кл. B22D 11/106, содержащее огнеупорную трубу с конической поверхностью и металлическим кожухом, установленным с образованием кольцевого канала, сообщенного с патрубком для подвода защитного газа и, посредством пазов, выполненных на торцовой поверхности огнеупорной трубы с каналами, расположенными на конической поверхности последней.The closest to the proposed technical solution in terms of technical nature and the achieved result (prototype), according to the authors, is a device for protecting a metal jet during continuous casting of steel according to SU patent No. 2229955 class. B22D 11/106, containing a refractory pipe with a conical surface and a metal casing installed with the formation of an annular channel in communication with the pipe for supplying a protective gas and, through grooves made on the end surface of the refractory pipe with channels located on the conical surface of the latter.

Недостатком известного технического решения является следующее. В процессе эксплуатации разливочного оборудования возникают ситуации, при которых во время пристыковки (установки) устройства для защиты струи жидкого металла к разливочному стакану разливочного ковша, торцовая поверхность металлического кожуха, контактируя (ударяясь) с разливочным стаканом, местами деформируется. А так как поперечное сечение каждого из пазов, расположенных на торцовой поверхности огнеупорной трубы, имеет одинаковую площадь, то в местах деформации металлического кожуха происходит уменьшение упомянутой площади поперечного сечения. А это, в свою очередь, способствует возникновению неравномерности потоков защитного газа от подающего патрубка до выхода их из каналов. Вместе с этим, поток защитного газа по торцовым пазам, расположенным в зоне размещения подводящего патрубка, значительно интенсивнее потоков защитного газа, проходящих по пазам в противолежащей зоне. Указанная неравномерность потоков защитного газа в недостаточной степени обеспечивает возникновение одинаковой по диаметру и поддержание вокруг струи жидкого металла надежной газовой оболочки, следствием чего является снижение степени защиты струи жидкого металла от окисления, снижение качества металла и получаемой из него продукции, увеличение количества брака.A disadvantage of the known technical solution is the following. During the operation of the filling equipment, situations arise in which during the docking (installation) of the device for protecting the liquid metal jet to the pouring glass of the pouring ladle, the end surface of the metal casing, contacting (bumping) with the pouring glass, is deformed in some places. And since the cross section of each of the grooves located on the end surface of the refractory pipe has the same area, then in the places of deformation of the metal casing, the mentioned cross-sectional area decreases. And this, in turn, contributes to the occurrence of uneven flow of protective gas from the supply pipe to their exit from the channels. At the same time, the flow of shielding gas along the end grooves located in the zone where the inlet pipe is located is much more intense than the flows of shielding gas passing through the grooves in the opposite zone. The indicated non-uniformity of the shielding gas flows to an insufficient degree ensures the emergence of a reliable gas shell of the same diameter and maintenance around a liquid metal stream, resulting in a decrease in the degree of protection of the liquid metal stream from oxidation, a decrease in the quality of the metal and products obtained from it, and an increase in the number of rejects.

Задача, на осуществление которой направлено техническое решение - обеспечение равномерности расхода (потоков) защитного газа по радиально расположенным на торцовой поверхности огнеупорной трубы пазам. При этом достигается получение такого технического результата как повышение степени защиты струи жидкого металла от окисления, повышение качества производимой продукции и снижение выхода брака.The task to which the technical solution is aimed is to ensure uniformity of the protective gas flow (flows) along grooves radially located on the end surface of the refractory pipe. At the same time, it is possible to obtain such a technical result as an increase in the degree of protection of a liquid metal jet from oxidation, an increase in the quality of products and a decrease in the yield of rejects.

Вышеуказанные недостатки исключаются тем, что в устройстве для защиты струи металла при непрерывной разливке стали, содержащем огнеупорную трубу с конической поверхностью и металлическим кожухом, установленным с образованием кольцевого канала, сообщенного с патрубком для подвода защитного газа и посредством пазов, выполненных на торцовой поверхности огнеупорной трубы с каналами, расположенными на конической поверхности последней, площадь поперечного сечения каждого последующего паза выполнена увеличивающейся относительно вертикальной плоскости, проходящей через центральные продольные оси огнеупорной трубы и патрубка для подвода защитного газа в направлении, диаметрально противоположном месту установки последнего. При этом увеличивающимися в упомянутом направлении могут быть как ширина, так и глубина торцовых пазов.The above disadvantages are eliminated by the fact that in a device for protecting a metal stream during continuous casting of steel containing a refractory pipe with a conical surface and a metal casing installed with the formation of an annular channel in communication with the pipe for supplying a protective gas and through grooves made on the end surface of the refractory pipe with channels located on the conical surface of the latter, the cross-sectional area of each subsequent groove is made increasing relative to the vertical a plain plane passing through the central longitudinal axis of the refractory pipe and the nozzle for supplying a protective gas in the direction diametrically opposite to the installation site of the latter. At the same time, both the width and the depth of the end grooves can increase in the mentioned direction.

Сопоставительный анализ предложенного технического решения с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного своим конструктивным исполнением, а именно, изменяющимся поперечным сечением каждого последующего паза относительно вертикальной плоскости, проходящей через продольные оси огнеупорной трубы и патрубка для подвода защитного газа в направлении, диаметрально противоположном месту установки упомянутого патрубка. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию полезной модели «Новизна».A comparative analysis of the proposed technical solution with the prototype shows that the claimed technical solution differs from the known one by its design, namely, by changing the cross section of each subsequent groove relative to the vertical plane passing through the longitudinal axes of the refractory pipe and the nozzle for supplying protective gas in a direction diametrically opposite the installation location of the pipe. Thus, the claimed technical solution meets the criterion of the utility model "Novelty."

Так как предлагаемая полезная модель может быть использована в металлургической промышленности, а проведение испытаний опытного образца уже показали положительные результаты, следовательно, данное техническое решение соответствует критерию полезной модели «Промышленная применимость».Since the proposed utility model can be used in the metallurgical industry, and testing the prototype has already shown positive results, therefore, this technical solution meets the criterion of the utility model "Industrial applicability".

Сравнительный анализ предложенного технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями, не позволил выявить существенные признаки, присущие заявленному решению. Отсюда следует, что заявленная совокупность существенных отличий позволяет обеспечить получение вышеуказанного технического результата.A comparative analysis of the proposed technical solution not only with the prototype, but also with other technical solutions, did not allow us to identify the essential features inherent in the claimed solution. It follows that the claimed combination of significant differences allows to obtain the above technical result.

Предложенное техническое решение будет понятно из следующего описания и приложенных к нему чертежей:The proposed technical solution will be clear from the following description and the drawings attached to it:

На фиг.1 - схематично изображен общий вид предлагаемого устройства;Figure 1 - schematically shows a General view of the proposed device;

На фиг.2 - изображен разрез А-А фиг.1;In Fig.2 - shows a section aa of Fig.1;

На фиг.3 - изображен вид Б фиг.2;Figure 3 - shows a view B of figure 2;

Устройство для защиты струи металла при непрерывной разливке стали содержит огнеупорную трубу 1 с конической поверхностью 2 и металлическим кожухом 3, установленным с образованием кольцевого канала 4. Кольцевой канал 4 сообщен с патрубком 5 подвода защитного газа и посредством пазов 6, выполненных на торцовой поверхности -Н- огнеупорной трубы 1, с каналами 7, расположенными на ее конической поверхности 2. Площадь поперечного сечения каждого последующего паза 6 выполнена увеличивающейся относительно вертикальной плоскости -Р-, проходящей через центральные продольные оси -с-с₁- и -о-о₁- соответственно огнеупорной трубы 1 и патрубка 5 для подвода защитного газа в направлении, диаметрально противоположном месту установки патрубка 5. При этом увеличивающимися в упомянутом направлении могут быть как ширина -b-, так и глубина -t- торцовых пазов 6.A device for protecting a metal stream during continuous casting of steel comprises a refractory pipe 1 with a conical surface 2 and a metal casing 3 mounted to form an annular channel 4. The annular channel 4 is in communication with the shielding gas supply pipe 5 and by means of grooves 6 made on the end surface -H - refractory pipe 1, with channels 7 located on its conical surface 2. The cross-sectional area of each subsequent groove 6 is made increasing relative to the vertical plane -P- passing through h the central longitudinal axes -c-c ₁ - and -o-o ₁ - respectively of the refractory pipe 1 and pipe 5 for supplying a protective gas in a direction diametrically opposite to the installation location of pipe 5. At the same time, they may increase in the mentioned direction as width -b - and the depth of the -t- end grooves 6.

Устройство для защиты струи металла работает следующим образом.A device for protecting a jet of metal works as follows.

Струя жидкого металла из разливочного ковша (на рисунке не показан) через разливочный стакан 8 и огнеупорную трубу 1 поступает в приемную секцию промежуточного ковша. Далее жидкий металл из промежуточного ковша подается через выпускные стаканы в кристаллизаторы (под уровень металла). Из кристаллизаторов вытягиваются непрерывно литые слитки. Расход металла из ковша регулируется при помощи стопоров или шиберных затворов (не показано).A stream of liquid metal from the casting ladle (not shown in the figure) through the casting cup 8 and the refractory pipe 1 enters the receiving section of the intermediate ladle. Next, the liquid metal from the intermediate ladle is fed through the exhaust glasses to the molds (below the metal level). Continuously cast ingots are drawn from the molds. The consumption of metal from the bucket is regulated using stoppers or slide gates (not shown).

В процессе разливки жидкого металла в патрубок 5 металлического кожуха 3 подается защитный газ (аргон), который через кольцевой канал 4 и торцовые пазы 6 поступает в каналы 7, обеспечивая при этом защиту струи жидкого металла от взаимодействия с кислородом воздуха.During the pouring of liquid metal, a protective gas (argon) is supplied to the pipe 5 of the metal casing 3, which enters the channels 7 through the annular channel 4 and the end grooves 6, while protecting the liquid metal jet from interaction with atmospheric oxygen.

Выполнение площади поперечного сечения каждого последующего паза 6 увеличивающейся относительно вертикальной плоскости -Р-, проходящей через центральные продольные оси огнеупорной трубы и патрубка для подвода защитного газа в направлении, диаметрально противоположном месту установки патрубка 5, обеспечивает равномерность расхода (потоков) защитного газа, даже при значительной деформации торцовой поверхности металлического кожуха, что положительно сказывается на степени защиты жидкого металла от окисления в процессе его разливки.The implementation of the cross-sectional area of each subsequent groove 6 increasing relative to the vertical plane -P- passing through the central longitudinal axis of the refractory pipe and the pipe for supplying the protective gas in the direction diametrically opposite to the installation location of the pipe 5, ensures uniformity of the flow (flows) of the protective gas, even when significant deformation of the end surface of the metal casing, which positively affects the degree of protection of the liquid metal from oxidation during its casting.

Пример.Example.

Промышленные испытания защитного устройства предлагаемой конструкции проводили на разливочном участке отделения непрерывной разливки стали. Жидкая сталь разливалась из сталеразливочного ковша емкостью 160 т через огнеупорный разливочный стакан с отверстием диаметром 95-100 мм и присоединенным к нему защитным устройством с расходом защитного газа (аргона) 85 л/мин.Industrial testing of the protective device of the proposed design was carried out on the casting section of the continuous casting department. Liquid steel was poured from a 160-ton steel pouring ladle through a refractory pouring glass with an opening with a diameter of 95-100 mm and a protective device attached to it with a protective gas (argon) flow rate of 85 l / min.

Промышленные испытания, проведенные на разливочном участке отделения непрерывной разливки стали показали что, использование предлагаемого технического решения позволило повысить качество жидкого металла, а именно:Industrial tests conducted on the casting section of the continuous casting department showed that the use of the proposed technical solution improved the quality of liquid metal, namely:

- снижение брака составило в среднем 2,5-3,2%;- decrease in marriage amounted to an average of 2.5-3.2%;

- перевод произведенного металла в без заказную продукцию снизился в среднем на 6-8%.- the conversion of produced metal to non-custom-made products decreased by an average of 6-8%.

Все вышеперечисленное способствует обеспечению равномерности расхода (потоков) защитного газа по радиально расположенным на торцовой и конической поверхностях огнеупорной трубы пазам и каналам. При этом достигается повышение степени защиты струи жидкого металла от окисления, поддержание стабильного кольцевого зазора между поверхностями огнеупорной трубы и разливочного стакана в зоне подачи защитного газа и как следствие - повышение качества жидкого металла и получаемой из него продукции, снижение брака и перевода произведенного металла в без заказную продукцию.All of the above contributes to the uniformity of the flow (flows) of the protective gas along the grooves and channels radially located on the end and conical surfaces of the refractory pipe. In this case, an increase in the degree of protection of the liquid metal jet from oxidation is achieved, maintaining a stable annular gap between the surfaces of the refractory pipe and the pouring nozzle in the protective gas supply zone and, as a result, improving the quality of liquid metal and the products obtained from it, reducing scrap and converting the produced metal to customized products.

Отсюда можно сделать вывод, что задача, на решение которой направлено техническое решение - выполняется, при этом достигается получение вышеуказанного технического результата.From this we can conclude that the task whose solution the technical solution is aimed at is fulfilled, while achieving the above technical result is achieved.

Claims

1. Device for protecting a metal stream during continuous casting of steel, containing a refractory pipe with a conical surface and a metal casing installed with the formation of an annular channel in communication with the pipe for supplying a protective gas and through grooves made on the end surface of the refractory pipe with channels located on the conical surface of the latter, characterized in that each subsequent groove is made with increasing cross-sectional area relative to a vertical plane passing through Without the central longitudinal axis of the refractory pipe and the nozzle for supplying shielding gas in a direction diametrically opposite to the installation site of the latter.

2. The device according to claim 1, characterized in that each subsequent groove is made with an increase in width relative to the vertical plane passing through the longitudinal axis of the refractory pipe and the nozzle for supplying protective gas in a direction diametrically opposite to the installation location of the latter.

3. The device according to claim 1, characterized in that each subsequent groove is made with increasing depth relative to a vertical plane passing through the longitudinal axis of the refractory pipe and the nozzle for supplying protective gas in a direction diametrically opposite to the installation location of the latter.