RU2167031C1

RU2167031C1 - Solid-bottom immersible cup

Info

Publication number: RU2167031C1
Application number: RU2000127573/02A
Authority: RU
Inventors: С.К. Носов; А.Я. Кузовков; В.И. Ильин; Э.А. Вислогузова; Л.К. Федоров; В.М. Паршин; Б.А. Коротков; Л.М. Аксельрод
Original assignee: ОАО "Нижнетагильский металлургический комбинат"
Priority date: 2000-11-03
Filing date: 2000-11-03
Publication date: 2001-05-20

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: cup is used for casting of bloom billets of round, square and rectangular sections. It is provided with outlet channels positioned over perimeter in fan-shaped way, with their longitudinal axes shifted relative to longitudinal axis of inlet channel. Shift makes up 0.30-0.70 of channel diameter. Total cross-sectional area of outlet channels at their input makes up 1.2-2.3 of inlet channel cross-sectional area. Cup outlet channels are either of constant cross-sectional area or the latter is widened in direction of metal feed. Longitudinal axes of channels are arranged in plane forming angle of 30 deg maximum with plane perpendicular to cup longitudinal axis. Invention may be used for production of billets up to 600 mm in diameter and up to 200-500x200-500 mm in cross-section. EFFECT: reduced content of nonmetal admixtures and gas bubbles. 4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к погружным стаканам для литья блюмовых заготовок круглого, квадратного и прямоугольного сечений. The invention relates to the field of metallurgy, and more particularly to submersible glasses for casting bloom blanks of round, square and rectangular sections.

Известен глуходонный погружной стакан, выполненный с подводящим и расположенными в его боковой стенке выходными каналами, в котором один из выходных каналов направлен вверх, а остальные - вниз, при этом стакан снабжен приемной воронкой и размещен в ступице приводного шкива (авторское свидетельство СССР N 502705, кл. B 22 D 11/10, 11.04.1972 г.). A deep-sea submersible cup is known, made with outlet channels inlet and located in its side wall, in which one of the outlet channels is directed upward and the rest downward, while the cup is equipped with a receiving funnel and placed in the hub of the drive pulley (USSR copyright certificate N 502705, C. B 22 D 11/10, 04/11/1972).

Недостатком известного погружного стакана является его ограниченная область применения. Это связано с его использованием только для получения блюмовых заготовок круглого сечения и вторичным окислением металла струей из промежуточного ковша, поскольку для известного стакана она должна быть открытой, и повышенной, вследствие этого, загрязненностью заготовки неметаллическими включениями, т. е. известный стакан можно использовать для литья заготовок из очень узкого марочного сортамента сталей. Кроме того, эффект кругового движения металла в кристаллизаторе для известного стакана может быть получен только при его вращении с высокой скоростью, что можно реализовать лишь при чрезвычайно низких объемах производства заготовок. A disadvantage of the known submersible glass is its limited scope. This is due to its use only for obtaining bloom blanks of circular cross-section and secondary oxidation of the metal by a jet from an intermediate ladle, since for a known glass it should be open, and increased, as a result, contamination of the workpiece with non-metallic inclusions, i.e., the known glass can be used for casting billets from a very narrow brand range of steels. In addition, the effect of circular motion of the metal in the mold for a known glass can only be obtained by rotating it at high speed, which can be realized only with extremely low volumes of production of billets.

Известен также используемый в способе непрерывной разливки (заявка Японии N 1-30584, B 22 D 11/10, 09.11.1982 г.) глуходонный погружной стакан, выполненный с подводящим и расположенными в его боковой стенке выходными каналами, в котором выходные каналы выполнены цилиндрическими со смещением их продольных осей относительно продольной оси подводящего канала стакана на 0,25 его диаметра, при этом суммарная площадь поперечного сечения выходных каналов составляет 0,6 площади поперечного сечения подводящего канала. Also known used in the continuous casting method (Japanese application N 1-30584, B 22 D 11/10, 11/09/1982) a deep-sea submersible nozzle made with inlet channels and outlet channels located in its side wall, in which the outlet channels are cylindrical with the displacement of their longitudinal axes relative to the longitudinal axis of the supply channel of the glass by 0.25 of its diameter, while the total cross-sectional area of the output channels is 0.6 cross-sectional area of the supply channel.

Недостатком известного погружного стакана является его ограниченная область применения. Это связано с его использованием только для получения блюмовых заготовок прямоугольного сечения и с "зарастанием" выходных каналов из-за их малой площади сечения при разливке раскисленных алюминием сталей, а также с неустойчивостью кругового движения металла в кристаллизаторе из-за малой величины смещения продольных осей выходных каналов относительно продольной оси стакана и малой величины площади их поперечного сечения. Поэтому известный стакан требует подачи металла под углом к стенкам кристаллизатора, что приводит к ребровым трещинам и загрязнению металла частицами шлакового покрытия в кристаллизаторе в случае даже небольших отклонений в размерах стакана и его установке. A disadvantage of the known submersible glass is its limited scope. This is due to its use only for producing bloom blanks of rectangular cross section and to “overgrowing” of the output channels due to their small cross-sectional area when casting steel deoxidized by aluminum, as well as to the instability of the circular motion of the metal in the mold due to the small displacement of the longitudinal axes of the output channels relative to the longitudinal axis of the glass and the small size of their cross-sectional area. Therefore, the known glass requires the supply of metal at an angle to the walls of the mold, which leads to rib cracks and contamination of the metal with particles of slag coating in the mold in the case of even small deviations in the size of the glass and its installation.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является принятый за прототип глуходонный погружной стакан, выполненный с подводящим и расположенными в его боковой стенке выходными каналами, в котором выходные каналы стакана выполнены с поперечным сечением в виде щели, отношение высоты к ширине которой составляет 5^o, а угол наклона ее оси к наружной поверхности стакана 90^o, при этом смещение продольной оси щели относительно продольной оси подводящего канала равно 1,1 его диаметра (авт. свид. СССР N 1565573, B 22 D 11/10, 07.08.87 г., фиг. 2, 5).The closest in technical essence and the achieved result is a prototype deep-sea submersible nozzle made with inlet and outlet channels located in its side wall, in which the outlet channels of the cup are made with a cross section in the form of a slit, the ratio of height to width of which is 5 ^o , and the angle of inclination of its axis to the outer surface of the glass 90 ^o , while the offset of the longitudinal axis of the slit relative to the longitudinal axis of the inlet channel is 1.1 of its diameter (ed. certificate of the USSR N 1565573, B 22 D 11/10, 08/07/87. fi 2, 5).

Недостатком прототипа является то, что с его использованием можно обеспечить вращение металла только в круглой заготовке малых размеров, что связано с быстрым гашением кинетической энергии щелевых струй. Это определяет очень узкую область применения прототипа. Прототип характеризуется также низкой стойкостью из-за ослабления стенки стакана дугообразными выходными каналами и его применение приводит к дополнительному загрязнению заготовки продуктами размыва каналов стакана металлом. The disadvantage of the prototype is that with its use it is possible to ensure the rotation of the metal only in a round billet of small size, which is associated with the rapid quenching of the kinetic energy of the slotted jets. This defines a very narrow scope of the prototype. The prototype is also characterized by low resistance due to the weakening of the glass wall by arched output channels and its use leads to additional contamination of the workpiece with metal washout products from the channels of the glass.

Технический результат изобретения заключается в расширении области применения погружного стакана при обеспечении устойчивого вращения металла в кристаллизаторе и высокого качества заготовок. The technical result of the invention is to expand the scope of the immersion nozzle while ensuring stable metal rotation in the mold and high quality workpieces.

Результат достигается тем, что в известном глуходонном погружном стакане, выполненном с подводящим и расположенными в его боковой стенке выходными каналами, согласно изобретению выходные каналы выполнены по периметру стакана веерообразно со смещением их продольных осей относительно продольной оси подводящего канала стакана на 0,30...0,70 его диаметра, при этом суммарная площадь поперечного сечения выходных каналов на входе в них составляет 1,2...2,3 площади поперечного сечения подводящего канала. Выходные каналы стакана выполнены постоянного поперечного сечения или с расширением поперечного сечения в направлении подачи металла с расположением их продольных осей в плоскости, составляющей угол не более 30^o с перпендикулярной к продольной оси стакана плоскостью.The result is achieved in that in the known deep-sea submersible nozzle, made with outlet channels and outlet channels located in its side wall, according to the invention, the outlet channels are fan-shaped along the periphery of the nozzle with a shift of their longitudinal axes relative to the longitudinal axis of the nozzle inlet channel by 0.30 ... 0.70 of its diameter, while the total cross-sectional area of the output channels at the entrance to them is 1.2 ... 2.3 square cross-sections of the supply channel. The output channels of the glass are made of constant cross section or with the expansion of the cross section in the direction of metal supply with the location of their longitudinal axes in a plane making an angle of not more than 30 ^o with a plane perpendicular to the longitudinal axis of the glass.

Заявленная совокупность признаков, а именно: веерообразное выполнение выходных каналов по периметру стакана, величина смещения их продольных осей относительно продольной оси подводящего канала стакана и величина суммарной площади поперечного сечения выходных каналов обеспечивают устойчивое и однородное круговое движение металла в кристаллизаторе круглого, квадратного и прямоугольного сечения любых размеров за счет достаточной величины тангенциальной составляющей скоростей потоков металла, их направления в одну сторону и увеличения количества их движения, что позволяет снизить загрязненность заготовок неметаллическими включениями как за счет создания условий для их всплывания, так и за счет уменьшения захвата частиц шлака с поверхности металла в кристаллизаторе. The claimed combination of features, namely: fan-shaped output channels along the perimeter of the glass, the displacement of their longitudinal axes relative to the longitudinal axis of the supply channel of the glass and the total cross-sectional area of the output channels provide a stable and uniform circular motion of the metal in the mold of round, square and rectangular cross-section of any dimensions due to the sufficient value of the tangential component of the flow rates of the metal, their directions in one direction and increase Ia amount of motion, thus reducing the contamination by nonmetallic inclusions workpieces both by creating conditions for their buoyancy, and by reducing the capture slag particles from the metal surface in the mold.

Выполнение выходных каналов постоянного поперечного сечения обеспечивает простоту конструкции стакана для литья в заготовки круглого и квадратного сечения, а выполнение с расширением поперечного сечения в направлении подачи металла обеспечивает устойчивое круговое движение металла при литье в заготовки прямоугольного сечения с незначительным усложнением конструкции стакана. Наклон плоскости, в которой размещены выходные каналы, к оси стакана обеспечивает дополнительное снижение количества крупных, а также части средних по размерам неметаллических включений, поскольку область интенсивного вращения металла, пересекая жидкую фазу заготовки, является экраном для включений, облегчая их коагуляцию и последующее всплывание. The implementation of the output channels of constant cross-section ensures the simplicity of the design of the glass for casting into round and square billets, and the expansion with the cross section in the direction of metal supply provides a stable circular motion of the metal when casting into rectangular billets with a slight complication of the design of the glass. The inclination of the plane in which the output channels are located to the axis of the glass provides an additional reduction in the number of large and also parts of medium-sized non-metallic inclusions, since the region of intense metal rotation, crossing the liquid phase of the workpiece, is a screen for inclusions, facilitating their coagulation and subsequent floating.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен погружной стакан; на фиг. 2 - разрез "b-b" на фиг. 1; на фиг. 3 - вариант выполнения выходных каналов и на фиг. 4 и 5 - схемы движения металла в кристаллизаторе соответственно в поперечном и продольном направлениях. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a submersible glass; in FIG. 2 is a section b-b in FIG. 1; in FIG. 3 is an embodiment of output channels, and in FIG. 4 and 5 are diagrams of the motion of the metal in the mold in the transverse and longitudinal directions, respectively.

Погружной стакан (фиг. 1) имеет подводящий канал 1, заканчивающийся дном 2, выше которого в стенке 3 веерообразно, т.е. с числом не менее трех, по периметру стакана выполнены выходные каналы 4 овального сечения, продольные оси которых смещены относительно продольной оси подводящего канала 1 на величину Δ, равную 0,3...0,7 его диаметра "D". Оси выходных каналов 4 размещены в плоскости "a-a", составляющей угол α с перпендикулярной к продольной оси 1 стакана плоскостью "b-b", величина которого не превышает 30^o. Боковые поверхности 5 каналов 4 выполнены плоскими (фиг. 2, 4), или с одной плоской, а с другой - скошенной поверхностями (фиг. 3). Суммарная площадь поперечного сечения выходных каналов 4 на входе составляет 1,2...2,3 площади поперечного сечения подводящего канала 1.The submersible glass (Fig. 1) has a feed channel 1 ending in bottom 2, above which fan-shaped in wall 3, i.e. with a number of at least three, oval section channels 4 are made along the glass perimeter, the longitudinal axes of which are offset relative to the longitudinal axis of the supply channel 1 by a value Δ equal to 0.3 ... 0.7 of its diameter "D". The axis of the output channels 4 is placed in the plane "aa", which makes the angle α with the plane "bb" perpendicular to the longitudinal axis 1 of the glass, the magnitude of which does not exceed 30 ^o . The lateral surfaces 5 of the channels 4 are made flat (Fig. 2, 4), or with one flat, and with the other beveled surfaces (Fig. 3). The total cross-sectional area of the output channels 4 at the inlet is 1.2 ... 2.3 cross-sectional areas of the inlet channel 1.

Погружной стакан работает следующим образом. Submersible glass works as follows.

Подаваемый в стакан металл веерообразно распределяется в жидкой фазе заготовки. Благодаря сложению тангенциальных составляющих V_т скоростей потоков из выходных каналов, направленных в одну сторону (фиг. 4), в жидкой фазе заготовки создается устойчивое и однородное круговое движение с результирующей скоростью V_р, которое ограничивает область вынужденной циркуляции и обеспечивает коагуляцию и всплывание крупных неметаллических включений. В случае наклона плоскости размещения выходных каналов к горизонтали (фиг. 5) интенсивные потоки зоны кругового вращения (показана пунктиром) блокируют перемещение вниз неметаллических включений (показаны кружками) и создают условия для их укрупнения и всплывания. Следствием этого является дополнительное повышение чистоты металла.The metal fed into the glass fan-shaped is distributed in the liquid phase of the workpiece. Due to the addition of the tangential components V _{t of the} flow velocities from the output channels directed in one direction (Fig. 4), a stable and uniform circular motion with a resulting velocity V _p is created in the liquid phase of the workpiece, which limits the region of forced circulation and provides coagulation and floating of large non-metallic inclusions. In the case of the inclination of the plane of placement of the output channels to the horizontal (Fig. 5), the intense flows of the circular rotation zone (shown by the dashed line) block the downward movement of non-metallic inclusions (shown by circles) and create conditions for their enlargement and floating up. The consequence of this is an additional increase in the purity of the metal.

Благодаря веерообразному размещению в стакане выходных каналов с регламентацией смещения их продольных осей относительно продольной оси подводящего канала и площади сечения выходных каналов обеспечивается устойчивое и однородное круговое движения металла в блюмовой заготовке любых профилей и размеров, что позволяет уменьшить содержание в заготовке неметаллических включений и газов. Due to the fan-shaped placement of the output channels in the glass with regulation of the displacement of their longitudinal axes relative to the longitudinal axis of the supply channel and the cross-sectional area of the output channels, a stable and uniform circular movement of metal in the bloom blank of any profiles and sizes is ensured, which allows to reduce the content of non-metallic inclusions and gases in the blank.

Изобретение может быть использовано при производстве заготовок диаметром до 600 мм и сечением до 200...500х200х500 мм при обеспечении низких содержаний неметаллических включений и газовых пузырей. The invention can be used in the manufacture of billets with a diameter of up to 600 mm and a cross section of up to 200 ... 500x200x500 mm while ensuring low contents of non-metallic inclusions and gas bubbles.

Claims

1. Deep-sea submersible nozzle made with inlet and outlet channels located in its side wall, characterized in that the outlet channels are fan-shaped along the periphery of the nozzle with a shift of their longitudinal axes relative to the longitudinal axis of the nozzle inlet channel by 0.30. .. 0.70 of its diameter, while the total cross-sectional area of the output channels at the entrance to them is 1.2 ... 2.3 square cross-sections of the supply channel.

2. Deep-sea submersible glass according to claim 1, characterized in that the output channels of the glass are made of constant cross-section.

3. The deep-sea submersible nozzle according to claim 1, characterized in that the outlet channels of the nozzle are made with the expansion of the cross section in the direction of metal supply.

4. Deep-sea submersible cup according to claim 2 or 3, characterized in that the longitudinal axis of the output channels are located in a plane making an angle of not more than 30 ^o with a plane perpendicular to the longitudinal axis of the cup.