UA121258C2 - Розливний стакан, що містить дефлектори потоку - Google Patents

Description

Цей винахід стосується металоливарних установок безперервного процесу. Зокрема, він стосується розливного стакана для переміщення розплавленого металу з проміжного ковша у форму, причому швидкість потоку з бічних вікон розливного стакана забезпечує більш рівномірний розподіл у часі й між бічними вікнами, ніж у розливних стаканах традиційної конструкції. За допомогою розливного стакана за цим винаходом значно зменшуються потоки бульбашок й вертикальні флуктуації рівня меніска у формі.

РІВЕНЬ ТЕХНІКИ

У безперервному процесі заливання металу в форми розплавлений метал переміщують з одного металургійного резервуару до іншого, до форми або до проміжного ковша. Наприклад, як показано на Фіг. 1 і 2, ливарний ківш (11) заповнюють розплавленим металом з печі, який переміщують до проміжного ковша (10) через стакан (111) із захисною трубою. Потім розплавлений метал можна заливати через розливний стакан (1М) з проміжного ковша у форму для відливання слябів, заготовок, балок і тонких слябів. Потік розплавленого металу з проміжного ковша відбувається під дією сили гравітації через розливний стакан (1М), і швидкість потоку контролюється стопором (7) або ковзною заслінкою проміжного ковша. Стопор (7) являє собою стрижень, який встановлений з можливістю руху над вхідним отвором розливного стакана і проходить коаксіально (тобто вертикально) до цього отвору. Кінець стопора, суміжний із вхідним отвором стакана, являє собою головку стопора, форма якої відповідає формі вхідного отвору таким чином, що коли головка і вхідний отвір контактують одне з одним, вхідний отвір стакана виявляється герметично закритим. Швидкість потоку розплавленого металу, що виходить з проміжного ковша й потрапляє у форму, контролюється безперервним переміщенням стопора вгору й униз, внаслідок чого регулюється проміжок між головкою стопора й отвором стакана.

Контролювати швидкість 0 потоку розплавленого металу, що проходить через стакан, дуже важливо, оскільки будь-яка її зміна викликає відповідні коливання рівня меніска (200 т) розплавленого металу, утвореного у формі (100). Стабільний рівень меніска слід забезпечувати з таких причин. Завдяки плавленню спеціального порошку на меніску створюваного сляба штучно утворюється рідкий змащувальний шлак, який розподіляється по стінках форми під час заливання. Якщо рівень меніска зазнає надмірних коливань, змащувальний шлак має тенденцію

Зо збиратися в найнижчих місцях хвилястого меніска і залишати піки ненакритими, внаслідок чого розподіл змащувального матеріалу не відбувається або відбувається погано, а це негативним чином впливає на зношування форми й на якість поверхні металевої деталі, яку виготовляють.

Окрім цього, надмірні коливання рівня меніска також підвищують ризик захоплення шлаку, призначеного для змащування, всередину металевої деталі, яку відливають, а це, зрозуміло, вкрай негативно впливає на якість виробу. Нарешті, будь-які коливання рівня меніска збільшують швидкість зношування зовнішніх жаростійких стінок розливного стакана і тому зменшують термін його експлуатації.

Зазвичай розливний стакан (1М) містить видовжений корпус, утворений зовнішньою стінкою, у якому є канал (1), що утворений стінкою каналу й проходить уздовж поздовжньої осі Х1 від вхідного отвору (10) каналу до нижнього за потоком кінця (14) каналу. Щоб рівномірно заповнювати форму, розливні стакани зазвичай містять по два розташовані навпроти одне одного бічні вікна (2), кожне з яких проходить перпендикулярно до вказаної поздовжньої осі Х1, від отвору в стінці каналу, що утворює вхідний отвір (21и) вікна, який суміжний до нижнього за потоком кінця (14) каналу, до отвору в зовнішній стінці, що утворює вихідний отвір (24) вікна, який гідравлічним шляхом з'єднує канал із зовнішньою атмосферою, яку в даному випадку утворює порожнина форми.

У зв'язку зі складними умовами проходження потоку в розливному стакані з ризиком нестабільності в примежовому шарі, суміжному зі стінкою каналу, що може викликати від'єднання потоку металу від стінки каналу і створити ризик утворення мертвих зон у каналі, у якому швидкість потоку суттєво нижча, ніж у інших частинах каналу, часто спостерігають, що коливання швидкості ОО потоку розплавленого металу, який виходить із бічних вікон, виникають як функція часу й також виникають між одним бічним вікном та іншим. На Фіг. З порівняна швидкість 01 потоку на виході з першого бічного вікна (білі стовпці) зі швидкістю 02 потоку на виході з протилежного бічного вікна (заштриховані стовпці), а також показана відносна зміна, дО 2 -|01-02|/МІН-(О1, 02), де МІН(ОЇ, 02)- найменше значення 01 і 02 для даного розливного стакана. Розливний стакан з позначкою РА (перший зліва на абсцисі) являє собою звичайний розливний стакан з двома бічними вікнами й циліндричним каналом. Можна бачити, що 001-318 дм3/хв значно менша (ДО:-2-6,2 95) від 002-338 дм3/хв. Така асиметрія потоків з двох протилежних бічних вікон є характерною для проблем нестабільності потоку в розливному бо стакані. Це може спричинити нерівномірне заповнення форми і те, що меніск утворюваного сляба буде нижчим з одного боку розливного стакана, ніж з іншого боку. Така ситуація збільшує ризик занесення змащувального матеріалу в металевий сляб, що твердне. Різниця потоків меніска з кожного боку заглибленого розливного стакана створюватиме завихрення й хвилі. Як наслідок, нерівномірним буде також розподіл температури.

У цьому винаході пропонується рішення, що дозволяє стабілізувати потік розплавленого металу в каналі розливного стакана й, зокрема, потоки, що потрапляють у бічні вікна. Ця й інші переваги цього винаходу показані в наступних розділах.

СУТЬ ВИНАХОДУ

Цей винахід визначається незалежними пунктами формули винаходу. Переважні варіанти втілення визначаються залежними пунктами формули винаходу. Цей винахід, зокрема, стосується розливного стакана, який містить видовжений корпус, утворений зовнішньою стінкою, у якому є канал, що утворений стінкою каналу й проходить уздовж указаної поздовжньої осі Х1! від вхідного отвору каналу до нижнього за потоком кінця (14) каналу, причому вказаний канал містить два протилежні бічні вікна, кожне з яких проходить перпендикулярно до вказаної поздовжньої осі Х1 від отвору в стінці каналу, що утворює вхідний отвір вікна, суміжний до нижнього за потоком кінця каналу, до отвору в зовнішній стінці, що утворює вихідний отвір вікна, який гідравлічним шляхом з'єднує канал із зовнішньою атмосферою. Розливний стакан за цим винаходом може містити більше ніж два протилежні бічні вікна. Наприклад, він може містити 4 попарно протилежні бічні вікна. Розливний стакан за цим винаходом відрізняється тим, що від місця вище за потоком і безпосередньо над вхідним отвором кожного вікна один або два дефлектори потоку виступають від стінки каналу й проходять від верхнього за потоком кінця дефлектора, віддаленого від вхідного отвору вікна, до нижнього за потоком кінця дефлектора біля вхідного отвору вікна на висоту На дефлектора, яку вимірюють паралельно до поздовжньої осі Х1, і при цьому площа поперечного перерізу, перпендикулярного до поздовжньої осі Х1, кожного дефлектора потоку безперервно зростає принаймні протягом 50 95 висоти На дефлектора в напрямку від верхнього за потоком кінця дефлектора до нижнього за потоком кінця дефлектора.

У переважному варіанті втілення поперечний переріз, перпендикулярний до поздовжньої осі

Х1, для кожного дефлектора потоку є й залишається трикутним або трапецієподібним протягом

Зо принаймні 50 906 висоти На дефлектора. Площа перерізу, перпендикулярного до поздовжньої осі

Х1, кожного дефлектора переважно безперервно зростає від верхнього за потоком кінця дефлектора протягом принаймні 80 95, переважно протягом принаймні 90 95, більш переважно протягом 100 95 висоти На дефлектора.

Для оптимізації функції відхиляння потоку дефлектора потоку в переважному варіанті нижній за потоком кінець кожного дефлектора потоку знаходиться на відстані Пп від вхідного отвору вікна, причому п вимірюється вздовж поздовжньої осі Х1 і перебуває в межах від 0 до Н, переважно від 0 до Н/2, де Н - максимальна висота відповідного вхідного отвору вікна, виміряна вздовж стінки каналу паралельно до поздовжньої осі Х1.

В одному варіанті втілення кожен дефлектор потоку містить першу й другу бічні поверхні, які є плоскими й мають трикутний або трапецієподібний периметр, і утворюють кут с, що перебуває в діапазоні від 70" до 160". У цьому варіанті втілення кожна з першої й другої бічних поверхонь містить вільний край, віддалений від стінки каналу, і для кожного розрізу вздовж площини, перпендикулярної до поздовжньої осі Х1, який перетинає бічну стінку дефлектора потоку, пряма лінія, що починається від вільного краю принаймні однієї з першої й другої бічних поверхонь і проходить перпендикулярно до принаймні одної з першої і другої бічних поверхонь кожного дефлектора потоку, переважно перетинає серединну площину РІ на ділянці, розташованій між поздовжньою віссю Х1 і зовнішнім периметром, утвореним зовнішньою стінкою розливного стакана, причому серединна площина РІ1 утворена як площина, що містить поздовжню вісь Х1 і є перпендикулярною до лінії що проходить через центроїди вхідних отворів вікон двох протилежних бічних вікон.

У цьому варіанті втілення кожен дефлектор потоку може містити центральну поверхню, яка є плоскою й має трикутний, прямокутний або трапецієподібний периметр і яка межує з кожного боку з першою й другою бічними поверхнями, поєднуючи їх на відповідних вільних краях. На розрізі вздовж площини Пп, перпендикулярної до плоскої центральної поверхні й паралельної до поздовжньої осі ХІ, плоска центральна поверхня утворює кут Д з нормальною проекцією поздовжньої осі Х! на вказану площину Пп, причому ВД перебуває в межах від 17 до 15", переважно від 2" до 8".

В альтернативному варіанті втілення вільні краї першої й другої бічних поверхонь об'єднуються, утворюючи прямолінійне ребро. На розрізі вздовж площини ПО, що містить бо вказане прямолінійне ребро й ділить навпіл кут с, утворений першою й другою бічними поверхнями, прямолінійне ребро переважно утворює кут у з нормальною проекцією поздовжньої осі Х1 на вказану площину Пр, причому у перебуває в межах від 1" до 15", переважно від 2" до 8".

У переважному варіанті втілення розливний стакан містить два дефлектори потоку вище за потоком від вхідного отвору кожного вікна. Два дефлектори потоку переважно суміжні з кожним бічним вікном. Для кожного перерізу вздовж площини, перпендикулярної до поздовжньої осі Х1, що перетинає першу й другу бічні стінки дефлектора потоку, " перша пряма лінія, що починається від вільного краю першої бічної поверхні кожного дефлектора потоку й проходить перпендикулярно до цієї поверхні, переважно перетинає серединну площину Рі на ділянці, розташованій між поздовжньою віссю Х1 і зовнішнім периметром, причому Р1 визначено вище, і " друга пряма лінія, що починається від вільного краю другої бічної поверхні кожного дефлектора потоку й проходить перпендикулярно до цієї поверхні, переважно перетинає центральну площину Р2 на ділянці, розташованій між поздовжньою віссю Х1 і зовнішнім периметром, причому центральна площина РО включає поздовжню вісь Х!1 їі є перпендикулярною до РІ.

В альтернативному варіанті втілення розливний стакан містить один дефлектор потоку вище за потоком від вхідного отвору кожного вікна. Вказаний один дефлектор потоку переважно суміжний з відповідним вікном потоку. Для кожного перерізу вздовж площини, перпендикулярної до поздовжньої осі Х1, що перетинає першу й другу бічні стінки дефлектора потоку, прямі лінії, що починаються від вільних країв першої й другої бічних поверхонь кожного дефлектора й проходять перпендикулярно до першої й другої бічних поверхонь кожного дефлектора, переважно перетинають серединну площину Р1 на першій і другій ділянках, розташованих з обох боків від поздовжньої осі Х1 ї розміщених між поздовжньою віссю Х1 і зовнішнім периметром.

Розливний стакан за цим винаходом також може містити два крайові вікна, що виступають зі стінки каналу й проходять угору за потоком від нижнього за потоком кінця (242) каналу до рівня вище вхідного отвору вікна, причому два крайові вікна розташовані один навпроти одного й між вхідними отворами двох бічних вікон.

Зо КОРОТКИЙ ОПИС РИСУНКІВ

Різні варіанти втілення цього винаходу проілюстровані долученими фігурами: на Фіг. 1 показано в схематичному вигляді установку з безперервного лиття металу; на Фіг. 2 показано (а) детальний вигляд за Фіг. 1, що ілюструє розливний стакан, з'єднаний з проміжним ковшем і частково занурений у форму, і (б) вигляд у перспективі розливного стакана; на Фіг. З показано графіки порівняння швидкостей О1 і 022 потоку для першого і другого бічних вікон для звичайного розливного стакана відомого рівня техніки (РА) і для двох варіантів втілення цього винаходу (ІММ'1, ІММ2); на Фіг. 4 показано перший варіант втілення стакана згідно з цим винаходом, який містить два дефлектори потоку; на Фіг. 5 показано альтернативний варіант втілення стакана згідно з цим винаходом, який містить два дефлектори потоку й два крайові вікна; на Фіг. 6 показано альтернативний варіант втілення стакана згідно з цим винаходом, який містить чотири дефлектори потоку; на Фіг. 7 показано альтернативний варіант втілення стакана згідно з цим винаходом, який містить чотири дефлектори потоку й два крайові вікна; на Фіг. 8 показано вигляд у перспективі в розрізі розливного стакана, зображеного на фіг. 6; на Фіг. 9 показано різні варіанти втілення дефлекторів потоку згідно з цим винаходом; на Фіг. 10 показано види в розрізі вздовж площини, перпендикулярної до Х1, двох варіантів втілення, на яких показано вигляд у поперечному розрізі дефлекторів потоку; на Фіг. 11 показано вигляд збоку в розрізі й три розрізи вздовж площини, перпендикулярної до поздовжньої осі Х1, включно з дефлекторами потоку за (а) першим і (Б) другим варіантами втілення стаканів згідно з цим винаходом.

Цей винахід не обмежений варіантами втілення, показаними на рисунках. Відповідно слід розуміти, що там, де ознаки, згадані в пунктах формули винаходу, супроводжуються позиціями посилання, такі позиції додані тільки для того, щоб покращити розуміння формули винаходу, і жодним чином не обмежують обсяг формули винаходу.

ДЕТАЛЬНИЙ ОПИС ВИНАХОДУ

Цей винахід стосується розливних стаканів (1М), які використовуються, як можна бачити на

Фіг. 1 і 2, для переміщення розплавленого металу (200) з проміжного ковша (10) у форму (100). 60 Розливні стакани згідно з цим винаходом забезпечують більш стабільний і однорідний потік розплавленого металу, що потрапляє у форму, з вертикальним рівнем меніска (200 т), утвореного у формі на поверхні розплавленого металу, що залишається стабільним під час операції лиття.

Розливний стакан згідно з цим винаходом належить до типу, що містить видовжений корпус, утворений зовнішньою стінкою, у якому є канал (1), що утворений стінкою каналу й проходить уздовж поздовжньої осі Х1 від вхідного отвору (1и) каналу до нижнього за потоком кінця (14) каналу. Канал містить по два розташовані навпроти одне одного бічні вікна (2), кожне з яких проходить перпендикулярно до вказаної поздовжньої осі Х! від отвору в стінці каналу, що утворює вхідний отвір (21) вікна, суміжного до нижнього за потоком кінця (14) каналу, до отвору в зовнішній стінці, що утворює вихідний отвір (242) вікна, який гідравлічним шляхом з'єднує канал із зовнішньою атмосферою. Зовнішньою атмосферою вважається будь-яка атмосфера, що оточує зовнішню стінку розливного стакана на рівні вихідних отворів вікон. Під час використання протягом операції розливання зовнішня атмосфера утворюється розплавленим металом, що заповнює форму для лиття до рівня вище бічних вікон (див. Фіг. 2(а)). Розливний стакан за цим винаходом може містити більш ніж два протилежні бічні вікна. Наприклад він може містити чотири попарно протилежні бічні вікна.

Суть цього винаходу - забезпечити вище за потоком відносно вхідного отвору (2и) кожного вікна у безпосередньо над кожним із них один або два дефлектори (3) потоку, які виступають від стінки каналу й проходять від верхнього за потоком кінця дефлектора, віддаленого від вхідного отвору вікна, до нижнього за потоком кінця дефлектора біля вхідного отвору вікна на висоту На дефлектора, яку вимірюють паралельно до поздовжньої осі Х1. Вираз «безпосередньо над» у цьому документі означає, що між нижнім за потоком кінцем дефлектора і відповідним вхідним отвором вікна немає жодного виступу або жодної заглибини. Переважно нижній за потоком кінець дефлектора суміжний з відповідним вхідним отвором вікна.

Площа поперечного перерізу в напрямку, перпендикулярному до поздовжньої осі Х1, для кожного дефлектора потоку безперервно зростає протягом принаймні 5095 висоти На дефлектора в напрямку від верхнього за потоком кінця дефлектора до нижнього за потоком кінця дефлектора. Переважно ця площа перерізу зростає протягом принаймні 80 95, більш переважно протягом принаймні 9095 висоти На. Найбільш переважно ця площа перерізу

Зо безперервно зростає протягом 100 95 висоти На дефлектора, як показано на Фіг. 9 від (а) до (с).

На Фіг. 9(а) і (Б) площа поперечного перерізу лінійно зростає по всій висоті На дефлектора потоку, а на Фіг. 9(с) площа поперечного перерізу зростає безперервно, а не лінійно. На фіг. 9(с) показаний варіант втілення, у якому в одній точці, розташованій на відстані більш ніж 50 95 На від верхнього за потоком кінця дефлектора, поперечний переріз зменшується до нижнього за потоком кінця дефлектора. У всіх випадках використання терміни «верхній за потоком» і «нижній за потоком» визначені відносно потоку від вхідного отвору (ли) каналу до вихідних отворів (24) вікон.

Поперечний переріз дефлектора потоку вздовж площини, перпендикулярної до поздовжньої осі, переважно є й переважно залишається трикутним або трапецієподібним протягом принаймні 50 95, переважно протягом принаймні 80 95, більш переважно протягом принаймні 90 95 висоти На дефлектора. У переважному варіанті втілення вказаний поперечний переріз є й залишається трикутним або трапецієподібним по всій висоті (- 100 95) На дефлектора потоку, як показано на Фіг. 4-9 і 11. Дефлектори потоку, показані на Фіг. 9, мають форму носа, з першою й другою непаралельними бічними поверхнями (ЗК, ЗІ), які або з'єднуються разом, утворюючи ребро, як показано на фіг. 9(Б) і (с), або під'єднуються з обох протилежних боків до центральної поверхні (3С), утворюючи край, як показано на Фіг. У(а). Центральна поверхня (3С) може бути плоскою, як показано на Фіг. 9(а), або може бути викривленою, як показано на Фіг. 9(с).

Нижній за потоком кінець дефлектора потоку повинен розташовуватися безпосередньо вище (або вище за потоком) від відповідного вхідного отвору вікна. У переважному варіанті втілення нижній за потоком кінець дефлектора потоку суміжний з указаним вхідним отвором вікна, утворюючи виступ вхідного отвору вікна, як показано, наприклад, на Фіг. 4-8. Нижній за потоком кінець дефлектора потоку також може знаходитися безпосередньо над відповідним вхідним отвором вікна на відстані п від вхідного отвору вікна, причому, як показано на Фіг. 11(Б), відстань п вимірюється вздовж поздовжньої осі Х1 і перебуває в межах від 0 до Н, переважно від 0 до Н/2, де Н - максимальна висота відповідного вхідного отвору вікна, виміряна вздовж стінки каналу паралельно до поздовжньої осі Х1. Якщо нижній за потоком кінець дефлектора потоку розташований на відстані пЯ»Н, вплив дефлекторів потоку, які розглянуті нижче, на стабілізацію потоку розплавленого металу перед виходом з каналу через бічні вікна (2) зменшується. Тому бажано, щоб відстань п була малою, бажане значення п перебувало в межах від 0 до 30 мм, переважно від 0 до 15 мм, більш переважно п-0, утворюючи нижній за потоком кінець дефлектора потоку, розташований суміжно з відповідним вхідним отвором вікна.

Як показано на фіг. 8 і 10, серединну площину Р1 можна визначити як площину, що містить поздовжню вісь Х1 і є перпендикулярною до лінії, яка проходить через центроїди вхідних отворів вікон двох протилежних бічних вікон (2). Центральну площину Р2 можна визначити як площину, що включає поздовжню вісь Х1 і центроїди кожного з вхідних отворів вікна, тому Р1 перпендикулярна до Ра, і ці площини перетинаються по поздовжній осі Х1.

Як згадувалося вище, дефлектори потоку мають форму носа з першою й другою бічними поверхнями (ЗІ, ЗК). У переважному варіанті втілення вказані перша й друга бічні поверхні по суті плоскі й утворюють трикутний або чотирикутний периметр з принаймні двома протилежними непаралельними краями, переважно трапецієподібний периметр. Перша й друга бічні поверхні сходяться одна до одної від стінки каналу, утворюючи одна з одою кут с, що перебуває в межах від 70" до 160" (див. Фіг. 9).

Кожна з указаної першої й другої плоских бічних поверхонь містить вільний край, віддалений від стінки каналу. Дві бічні поверхні можуть стикатися в місці їхніх відповідних вільних країв, утворюючи ребро (ЗКІ), яке, як показано на Фіг. 9(5), може бути прямолінійним або принаймні може містити прямолінійну ділянку, як показано на Фіг. 9(с). Такий дефлектор потоку має трикутний поперечний переріз, перпендикулярний до Х!, і називається «трикутним дефлектором потоку» за формою поперечного перерізу. Альтернативно бічні поверхні можуть бути розділені центральною поверхнею (3С), яка може бути плоскою (див. Фіг. У(а)) або може містити плоску ділянку (див. Фіг. 9(с)) і має трикутний, прямокутний або трапецієподібний периметр. Центральна поверхня межує з кожного боку з першою й другою бічними поверхнями (ЗЕ, 3), з'єднуючи їх за відповідні вільні краї, як показано на Фіг. У(а) і (с). Такий дефлектор потоку має трапецієподібний поперечний переріз, перпендикулярний до Х1, і називається «трапецієподібний дефлектор потоку» за формою поперечного перерізу. Якщо центральна поверхня викривлена, як показано на Фіг. 9З(с), поперечний переріз, перпендикулярний до Х1, можна називати «квазітрапецієподібним», і такий дефлектор потоку можна називати «квазітрапецієподібним дефлектором потоку».

Як показано на фіг. 9(Б) і (с), прямолінійне ребро або ділянка прямолінійного ребра

Зо трикутного дефлектора потоку не паралельне (не паралельна) стінці каналу й утворює ухил, що визначається кутом у, який перебуває в межах від 1" до 15", переважно від 2" до 8", причому р вимірюють між прямолінійним ребром і нормальною проекцією поздовжньої осі ХІ! на площину

ПО, включає згадане прямолінійне ребро (ділянку прямолінійного ребра) і ділить навпіл кут, с, утворений першою й другою бічними поверхнями (ЗК, ЗІ). Кут у визначає ухил подібного на ніс

З5 трикутного дефлектора потоку.

Аналогічно і як показано на Фіг. 9(а), ухил плоскої центральної поверхні (3С) або плоскої ділянки центральної поверхні трапецієподібного дефлектора потоку не паралельний до стінки каналу й утворює ухил, що визначається кутом Р, що перебуває в межах від 17 до 15", переважно від 2" до 8", причому ВД вимірюють між указаною плоскою центральною поверхнею (плоскою ділянкою центральної поверхні) і нормальною проекцією поздовжньої осі Х!1 на площину Пп, перпендикулярну до плоскої центральної поверхні (3С) і паралельну до поздовжньої осі Х1. Кут ДР визначає ухил подібного на ніс трапецієподібного дефлектора потоку.

Як показано на Фіг. 10, бажано, щоб для будь-якого перерізу вздовж площини, перпендикулярної до поздовжньої осі Х1, яка перетинає бічну стінку дефлектора потоку, пряма лінія, яка починається від вільного краю кожного дефлектора потоку й проходить перпендикулярно до принаймні однієї з першої й другої бічних поверхонь кожного дефлектора потоку, перетинала серединну площину РІ на ділянці, розташованій між поздовжньою віссю Х1 і зовнішнім периметром, утвореним зовнішньою стінкою розливного стакана.

У переважному варіанті втілення розливний стакан містить по одному дефлектору (4) потоку вище за потоком від вхідного отвору (2и) кожного вікна й переважно суміжно з цими вхідними отворами, як показано на Фіг. 4, 5, 10(а) і 11(а). У цьому варіанті, втілення, показаному на

Фіг. 10(а), прямі лінії, що починаються від вільного краю першої й другої бічних поверхонь кожного дефлектора потоку й проходять перпендикулярно до першої і другої бічних поверхонь кожного дефлектора потоку, перетинають серединну площину РІ1 на першій і другій ділянках, розташованих з обох боків від поздовжньої осі Х1 і розміщених між поздовжньою віссю ХІ1 і зовнішнім периметром.

За такої конфігурації потік відхиляється в бік стінки каналу й проштовхується вздовж стінок бічних вікон, що дозволяє запобігає формуванню вторинних потоків. Зокрема потік, відхилений у напрямку бічної стінки вікна, розділюється порівну між двома бічними вікнами (2), а це 60 дозволяє позбутися відхилень поведінки потоку всередині каналу.

В альтернативному варіанті втілення розливний стакан містить по два дефлектори (4) потоку вище за потоком від вхідного отвору (2и) кожного вікна й переважно суміжно з цими вхідними отворами, як показано на Фіг. 6-8, 10(Б) і 11(Б). У цьому варіанті втілення, показаному на Фіг. 10(Б), "- перша пряма лінія, що починається від вільного краю першої бічної поверхні кожного дефлектора потоку й проходить перпендикулярно до цієї поверхні, перетинає серединну площину РІ на ділянці, розташованій між поздовжньою віссю Х1 і зовнішнім периметром, і " друга пряма лінія, що починається від вільного краю другої бічної поверхні кожного дефлектора потоку й проходить перпендикулярно до цієї поверхні, перетинає центральну площину Ра на ділянці, розташованій між поздовжньою віссю Х1 і зовнішнім периметром.

Аналогічно до варіанту втілення з одним дефлектором потоку над кожним бічним вікном, що був розглянутий вище, потік, відхилений у напрямку стінки каналу першою бічною поверхнею, запобігає утворенню потоку бульбашок. Потік бульбашок також зменшується центруванням потоку в напрямку центральної площини Р2 за допомогою другої бічної поверхні. Утворення потоку бульбашок - проблема, що зазвичай виникає, коли використовують розливні стакани з великим каналом, навіть якщо є крайове вікно. Потік, відхилений у напрямку центральної площини Р2 другою бічною поверхнею, також забезпечує кращу стабільність струменя зі зменшенням вертикальних флуктуацій струменів, що виходять з бічних вікон. Відхилення потоку в напрямку центральної площини Р2 також викликає підхоплення бульбашок газу струменями, що виходять з бічних вікон.

Покращення контролю потоку на виході з бічних вікон дефлекторами (3) потоку продемонстроване на Фіг. 3, на якому показані в графічному вигляді швидкості потоку О1 (білі стовпці) і 02 (заштриховані стовпці) відповідно з першого й другого бічних вікон, виміряні для трьох різних розливних стаканів, кожен із яких має канал із круговим поперечним перерізом: (а) розливний стакан, що відповідає відомому рівню техніки, без дефлекторів потоку, (5) розливний стакан за цим винаходом (ІММ'І1), який містить по одному дефлектору потоку над кожним бічним вікном, і (с) розливний стакан за цим винаходом (ІММ2) який містить по два дефлектори потоку над кожним бічним вікном. Також для кожного розливного стакана показана відносна різниця дО -2-І01-02|/МІН(О1, 02) потоків між першим і другим вікнами потоку (чорні кружки). Можна

Зо бачити, що різниця швидкостей /ЛОї-2 потоків між першим і другим вікнами потоку для розливного стакана (а), що відповідає відомому рівню техніки, досягає 6,2 95 при швидкості 02 потоку з другого бічного вікна, яка на 20 дм3/хв вища, ніж швидкість О1 потоку з першого бічного вікна. Така асиметрія поведінки потоку на виході з розливного стакана у форму може бути джерелом неоднорідностей у сформованому таким чином слябі.

На відміну від цього, наявність одного або двох дефлекторів (бр, с) над кожним бічним вікном зменшує різницю між О1 ії 202 практично до нуля й дозволяє отримувати симетричний вихідний потік з розливного стакана у форму. Як згадувалося вище, вертикальні флуктуації потоку суттєво зменшуються, якщо відхилити частину потоку в напрямку до центральної площини Ра, що характеризується найменшим середньоквадратичним відхиленням, виміряним для розливних стаканів, що містять по два дефлектори потоку над кожним бічним вікном.

Для забезпечення відхилення потоку бажано, щоб верхній за потоком кінець (Зи) дефлекторів потоку мав ненульову площу поперечного перерізу площиною, перпендикулярною до поздовжньої осі Х1. Як показано на Фіг. 9, хоча верхній за потоком кінець (Зи) дефлектора може бути сформований у вершині 5 з нульовою площею поперечного перерізу площиною, перпендикулярною до поздовжньої осі Х1, бажано, щоб верхній за потоком кінець дефлектора формував нижче за потоком від згаданої вершини 5 поверхню, з якою стикатиметься вхідний потік металу. Верхній за потоком кінець (Зи) дефлектора може формувати поверхню, перпендикулярну до Х1, як показано на Фіг. 9У(а), але він також може формувати ухил, який спускається нижче за потоком від стінки каналу до центрального краю (З3С) або ребра (ЗКІ) дефлектора потоку, як показано на Фіг. 9(с). Ділянка поперечного перерізу верхнього за потоком кінця дефлектора площиною, перпендикулярною до Х1, переважно відходить від стінки каналу на відстань від 1 до 10 мм, переважно від 2 до 6 мм, більш переважно 4:51 мм, якщо міряти перпендикулярно до стінки каналу. Такі розміри в кілька разів більші від розміру примежових шарів, що формуються біля стінки каналу. На Фіг. 11 на розрізі А-А показано приклади верхніх за потоком кінців (Зи) дефлектора, що мають ненульову площу поперечного перерізу.

У переважному варіанті втілення розливний стакан додатково містить два крайові вікна (5), що виходять зі стінки каналу й проходять угору за потоком з нижнього за потоком кінця (2а) каналу до рівня вище вхідного отвору (2и) вікна, причому два крайові вікна розташовані один навпроти одного й між вхідними отворами (2и1и) двох бічних вікон. Бажано, щоб крайові вікна (5) бо були симетричні відносно серединної площини Рі, як показано на Фіг. 5 і 7. Крайові вікна традиційно використовують для стабілізації вихідного потоку розливного стакана. Однак самі лише крайові вікна не в змозі суттєво зменшити утворення потоку бульбашок, зокрема для розливних стаканів з великим діаметром каналу. Вони також мають форму носа з двома бічними поверхнями країв, які утворюють кут від 70" до 160". Бічні краї можуть об'єднуватися з утворенням ребра, або можуть бути розділені плоскою центральною площиною трикутної, прямокутної або трапецієподібної форми. Крайові вікна переважно проходять від кінця (1и) каналу (тобто від нижнього дна каналу) вгору вздовж поздовжньої осі Х1! вище рівня вхідних отворів каналу.

Вплив крайових вікон (5) покращується, якщо є дефлектори (3) потоку, оскільки формуються нелінійні шляхи потоку, коли розплавлений метал послідовно відбивається від бічної поверхні дефлектора потоку й бічної поверхні краю крайового вікна перед виходом через бічне вікно. Це збільшує локальний тиск у рідкому розплаві й таким чином викликає подальше зменшення турбулентності й відхилень потоку у вікнах.

Кінець (14) каналу або дно каналу може бути по суті плоским і перпендикулярним до поздовжньої осі, як показано на Фіг. 4, 5 і 11(а). Воно переважно знаходиться на одному рівні з нижньою частиною бічних вікон (2) і утворює з нею безперервну поверхню. В альтернативному варіанті втілення кінець (14) каналу містить дві частини кінця каналу, що зустрічаються на підвищенні у формі ребра, яке знаходиться в серединній площині РІ, і розходяться під ухилом вниз до бічних вікон, як показано на Фіг. б, 7 і 11(6). Дно бічних вікон також переважно знаходиться на одному рівні з частинами дна каналу й утворює з ними безперервну (паралельну) поверхню, щоб забезпечити плавний і «квазіламінарний» вихідний потік з бічних вікон.

Перевага розливного стакана за цим винаходом перед розливними стаканами відомого рівня техніки полягає в тому, що вихідний потік першого й другого бічних вікон є збалансованим, з однаковою швидкістю 1, 032 потоку з першого й другого бічних вікон, і значно менше змінюється з часом, тому формуються балки з більшою однорідністю і відтворюваністю. є Кут утворенийпершоюідругоюплоскимиповерхнями.д /-://:/1 8 Кут утворенийпроекціями центральної поверхні Хі наплощинуПи.д -/-:/ б" у ЗКупутворенийреброміпроекцієюХі наплощинуПЬ./-/:/ 7

Claims (15)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Розливний стакан, який містить видовжений корпус, утворений зовнішньою стінкою, і який містить канал (1), що утворений стінкою каналу й проходить вздовж поздовжньої осі Х1 від вхідного отвору (Ти) каналу до нижнього за потоком кінця (14) каналу, причому вказаний канал містить два протилежні бічні вікна (2), кожне з яких проходить перпендикулярно до вказаної поздовжньої осі Х1 від отвору в стінці каналу, що утворює вхідний отвір (21) вікна, суміжний до нижнього за потоком кінця (14) каналу, до отвору в зовнішній стінці, що утворює вихідний отвір (249) вікна, який гідравлічним шляхом з'єднує канал із зовнішньою атмосферою, який відрізняється тим, що від місця вище за потоком і безпосередньо над вхідним отвором (2и) кожного вікна один або два дефлектори (3) потоку виступають від стінки каналу й проходять від верхнього за потоком кінця дефлектора, віддаленого від вхідного отвору вікна, до нижнього за потоком кінця дефлектора біля вхідного отвору вікна на висоту Ні дефлектора, яку вимірюють паралельно до поздовжньої осі ХХІ, і при цьому площа поперечного перерізу, перпендикулярного до поздовжньої осі Х1, кожного дефлектора потоку безперервно зростає протягом принаймні 50 95 висоти На дефлектора в напрямку від верхнього за потоком кінця дефлектора до нижнього за потоком кінця дефлектора.

2. Розливний стакан за п. 1, який відрізняється тим, що поперечний переріз, перпендикулярний до поздовжньої осі ХІ, для кожного дефлектора потоку є й залишається трикутним або трапецієподібним протягом принаймні 50 95 висоти На дефлектора.

3. Розливний стакан за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що площа поперечного перерізу, перпендикулярного до поздовжньої осі Х1, для кожного дефлектора безперервно зростає від верхнього за потоком кінця дефлектора протягом принаймні 80 95, переважно протягом принаймні 90 95, більш переважно протягом 100 95 висоти На дефлектора, причому вказаний поперечний переріз переважно є й залишається трикутним або трапецієподібним протягом принаймні 80 95, переважно протягом принаймні 90 95, більш переважно протягом 100 95 висоти На дефлектора.

4. Розливний стакан за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що нижній за потоком кінець кожного дефлектора потоку знаходиться на відстані п від вхідного отвору вікна, причому Пп вимірюється вздовж поздовжньої осі Х1 і знаходиться в межах від 0 до Н, переважно від 0 до Н/2, де Н - максимальна висота відповідного вхідного отвору вікна, виміряна вздовж стінки каналу паралельно до поздовжньої осі Х1.

5. Розливний стакан за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що кожен дефлектор (3) потоку містить першу й другу бічні поверхні (ЗК, ЗІ), які є плоскими й мають трикутний або трапецієподібний периметр і утворюють кут с, що знаходиться в діапазоні від 70" до 160".

6. Розливний стакан за п. 5, який відрізняється тим, що: серединна площина Рі визначається як площина, що містить поздовжню вісь Х1 і є перпендикулярною до лінії яка проходить через центроїди вхідних отворів вікон двох протилежних бічних вікон (2), кожна з указаних першої й другої бічних поверхонь містить вільний край, віддалений від стінки каналу, і для будь-якого перерізу вздовж площини, перпендикулярної до поздовжньої осі Х1, яка перетинає бічну стінку дефлектора потоку, пряма лінія, яка починається від вільного краю кожного дефлектора потоку й проходить перпендикулярно до принаймні однієї з першої й другої бічних поверхонь кожного дефлектора потоку, перетинає серединну площину РІ на ділянці, розташованій між поздовжньою віссю Х1 і зовнішнім периметром, утвореним зовнішньою стінкою розливного стакана.

7. Розливний стакан за п. 5 або 6, який відрізняється тим, що кожен дефлектор (3) потоку містить центральну поверхню (3С), яка є плоскою й має трикутний, прямокутний або трапецієподібний периметр і яка межує з кожного боку з першою й другою бічними поверхнями (ЗЕ, ЗІ), поєднуючи їх на відповідних вільних краях.

8. Розливний стакан за п. 7, який відрізняється тим, що на розрізі вздовж площини Пп, перпендикулярної до плоскої центральної поверхні (3С) і паралельної до поздовжньої осі Х1, плоска центральна поверхня (3С) утворює кут р з нормальною проекцією поздовжньої осі Х1 на вказану площину Пп, причому р знаходиться в межах від 1" до 15", переважно від 2" до 8".

9. Розливний стакан за п. 5 або 6, який відрізняється тим, що вільні краї першої й другої бічних 60 поверхонь (ЗЕ, ЗІ) об'єднуються, утворюючи прямолінійне ребро.

10. Розливний стакан за п. 9, який відрізняється тим, що на розрізі ввдовж площини ПО, що містить вказане прямолінійне ребро й ділить навпіл кут с, утворений першою й другою бічними поверхнями (ЗЕ, ЗІ), прямолінійне ребро утворює кут у з нормальною проекцією поздовжньої осі Х1 на вказану площину ПО, причому у знаходиться в межах від 1" до 15", переважно від 2" до 8".

11. Розливний стакан за будь-яким із пп. 1-10, що містить по два дефлектори (4) потоку вище за потоком від вхідного отвору (21и) кожного з вікон і переважно суміжно з цими вхідними отворами.

12. Розливний стакан за п. 6 або 11, який відрізняється тим, що для кожного перерізу вздовж площини, перпендикулярної до поздовжньої осі Х1, що перетинає першу і другу бічні стінки дефлектора потоку, перша пряма лінія, що починається від вільного краю першої бічної поверхні кожного дефлектора потоку й проходить перпендикулярно до цієї поверхні, перетинає серединну площину РІ на ділянці, розташованій між поздовжньою віссю Х1 і зовнішнім периметром, і друга пряма лінія, що починається від вільного краю другої бічної поверхні кожного дефлектора потоку й проходить перпендикулярно до цієї поверхні, перетинає центральну площину Р2 на ділянці, розташованій між поздовжньою віссю Х1 і зовнішнім периметром, причому центральна площина Р2 включає поздовжню вісь Х1 і є перпендикулярною до Р1.

13. Розливний стакан за будь-яким із пп. 1-10, що містить по одному дефлектору (4) потоку вище за потоком від вхідного отвору (2и) кожного з вікон і переважно суміжно з цими вхідними отворами.

14. Розливний стакан за п. 6 або 13, який відрізняється тим, що для кожного перерізу вздовж площини, перпендикулярної до поздовжньої осі Х1, яка перетинає першу й другу бічні стінки дефлектора потоку, прямі лінії що починаються від вільних країв першої й другої бічних поверхонь кожного дефлектора й проходять перпендикулярно до першої й другої бічних поверхонь кожного дефлектора, перетинають серединну площину Рі на першій і другій ділянках, розташованих з обох боків від поздовжньої осі Х1 і розміщених між поздовжньою віссю Х1 їі зовнішнім периметром.

15. Розливний стакан за будь-яким із попередніх пунктів, який додатково містить два крайові вікна (5), що виходять зі стінки каналу й проходять угору за потоком з нижнього за потоком кінця Зо (24) каналу до рівня вище вхідного отвору (2и) вікна, причому два крайові вікна розташовані одне навпроти одного й між вхідними отворами (2и) двох бічних вікон. ми Я ЩІ пика п Ії 7 сь нення х я їх З х пост КИ но в КИ Ми мит 0 ю Мо

ФІГ.Ї1 --