UA127280C2 - Розливний вузол системи швидкої заміни стаканів-дозаторів для безперервного розливання розплаву металу на машинах безперервного лиття заготовок відкритим струменем - Google Patents

Abstract

Винахід належить до чорної металургії, а саме стосується конструкції розливного вузла системи швидкої заміни стаканів-дозаторів, використовуваних при безперервному розливанні розплаву металу на машинах безперервного лиття заготовок відкритим струменем. Розливний вузол містить співвісно встановлені нерухомий верхній стакан-дозатор і рухомий нижній змінний стакан-дозатор, що складаються із футерованого металевого корпусу й каліброваної зносостійкої вставки, вхідний отвір якої виконаний у вигляді конфузора, що переходить у циліндричний канал. При цьому поверхня конфузора вставки верхнього й нижнього стаканів-дозаторів виконана криволінійною, описаною радіусом кривизни, обумовленим наступною залежністю: , де: Rкp - радіус кривизни конфузора вставки відповідно верхнього й нижнього стаканів-дозаторів, мм; Dк - зовнішній діаметр конфузора вставки відповідно верхнього й нижнього стаканів-дозаторів, мм; Dц.к. - діаметр циліндричного каналу вставки відповідно верхнього й нижнього стаканів-дозаторів, мм; K - коефіцієнт кривизни конфузора вставки, мм, обумовлений залежністю: , де: Нк.вс. - висота каліброваної вставки відповідно верхнього й нижнього стаканів-дозаторів, мм. Винахід забезпечує зниження розмивання матеріалу вставок і мінімізацію неметалічних відкладень на їхній внутрішній поверхні, забезпечуючи формування рівномірного струменя розплаву, що приводить до підвищення стійкості стаканів-дозаторів при забезпеченні стабільних швидкісних показників розливання протягом усього строку експлуатації.

Description

К - Не вс. вставки, мм, обумовлений залежністю: пі, де: Нквс - висота каліброваної вставки відповідно верхнього й нижнього стаканів-дозаторів, мм. Винахід забезпечує зниження розмивання матеріалу вставок і мінімізацію неметалічних відкладень на їхній внутрішній поверхні, забезпечуючи формування рівномірного струменя розплаву, що приводить до підвищення стійкості стаканів-дозаторів при забезпеченні стабільних швидкісних показників розливання протягом усього строку експлуатації.

В

7 ь ок опородооомооо я : ПО ХО З 0» .

В Ки КН х Ох у КК 3 га МК М КВ сх ХХ ОО. ді З

В ща с х о. ж м 3 в НН ї . Ж вчи -к : 5: ОО ха А ! ев а а КК А КК ;

Кк и. ОО З КК ЕХ у

Мох, х хх х г і

ОО їт Же А ї і ш КОЖ їі 3 - й І-ї

Винахід належить до чорної металургії, а саме стосується конструкцій стаканів-дозаторів, як розливного вузла системи швидкої заміни стаканів-дозаторів, використовуваних при безперервнім розливанні розплаву металу на машинах безперервного лиття заготовок (МБЛЗ) відкритим струменем як допоміжний елемент металургійного устаткування.

Відомий розливний стакан, що містить нерухомий верхній стакан-дозатор, який складається із двох елементів, виконаних у вигляді порожнистих циліндрів, установлених співвісно, внутрішні діаметри яких у місці з'єднання виконані рівними, причому вихідний отвір першого по ходу розливання елемента виконаний у вигляді циліндричного каналу, що переходить у дифузор, а вхідний отвір другого елемента виконаний у вигляді конфузора, що переходить у циліндричний канал, і рухомий нижній змінний стакан-дозатор, внутрішній канал якого виконаний циліндричним, при цьому циліндричний канал другого елемента верхнього стакана-дозатора виконаний внутрішнім діаметром, більшим або рівним внутрішньому діаметру циліндричного каналу нижнього стакана-дозатора, крім того, внутрішній канал нижнього стакана-дозатора и другого елемента верхнього стакана-дозатора містить калібровану зносостійку вставку (ВО, Мо 64961 ОК МПК 8220 41/08 (2006.01), опубл. 27.07.2007 р.).

Експлуатація розливного стакана відомого пристрою приводить до утворення на виході з каналів каліброваних зносостійких вставок неоднорідного струменя розплаву металу, що приводить до одержання безперервно литої заготовки невисокої якості й передчасному припиненню розливання розплаву металу.

Найбільш близьким аналогом пропонованого винаходу є стакан-дозатор системи швидкої заміни стаканів-дозаторів для безперервного розливання сталі, що містить співвісно встановлені нерухомий верхній стакан-дозатор і рухомий нижній змінний стакан-дозатор, що складаються із футерованого металевого корпуса й каліброваної зносостійкої цирконієвої вставки, вхідний отвір якої виконаний у вигляді конфузора, що переходить у циліндричний канал, при цьому цирконієва вставка в нижній частині виконана діаметром, рівним 15-25 мм і довжиною, рівною 3,8-4,8 діаметра нижньої частини цирконієвої вставки (НО, Мо 158164 ЦШ1,

МПК в220 41/50 (2006.01), опубл. 20.12.2015 р.).

Експлуатація відомого стакана-дозатора системи швидкої заміни стаканів-дозаторів для безперервного розливання сталі характеризується невисокою стійкістю стаканів-дозаторів при

Зо нестабільних швидкісних показниках розливання розплаву металу протягом усього строку експлуатації.

Це обумовлено тим, що процес проходження струменя розплаву металу супроводжується низьким ковзанням по внутрішній поверхні вставок верхнього й нижнього стаканів-дозаторів, що приводить до розмивання матеріалу вставок із значними неметалічними відкладеннями на їхній внутрішній поверхні. При попаданні розплаву металу у вхідний отвір конфузора каліброваної вставки верхнього й нижнього стаканів-дозаторів відбувається звуження струменя розплаву металу в результаті його контакту з конусною прямолінійною поверхнею конфузора і його тертя й гальмування, викликане шорсткістю й звуженням конфузора. При цьому розплав металу ущільнюється від периметра поверхні конфузора до його центру й за рахунок сил тертя відбувається вповільнення його руху на поверхні конфузора, що викликає розмивання матеріалу вставки. При влученні розплаву в циліндричний канал вставки відбувається різке збільшенні швидкості руху розплаву металу й у місці переходу конфузора в циліндричний канал відбувається завихрення розплаву й початок розмивання поверхні циліндричного каналу вставки.

Геометрична форма внутрішньої поверхні вставок відомого стакана-дозатора при розливанні сталі, наприклад розкисленої алюмінієм, обумовлює заростання вставок стаканів, що приводить до порушення рухомого потоку розплаву металу в каналі стаканів-дозаторів й достроковій заміні стаканів-дозаторів.

Крім того, як показує промислова практика, після вимушених переривань розливання, через завихрення струменя зростає ймовірність одержання заготовок з підвищеною кривизною й ромбічністю, що приводить до росту швидкості зношування також гільз кристалізатора й додаткових втрат металу через брак заготовок.

В основу винаходу поставлена задача вдосконалення розливного вузла системи швидкої заміни стаканів-дозаторів для безперервного розливання розплаву металу на машинах безперервного лиття заготовок відкритим струменем, у якому за рахунок конструктивних особливостей і параметрів стаканів-дозаторів забезпечується можливість оптимізації процесу проходження струменя розплаву металу з поліпшенням ковзання по внутрішній поверхні вставок верхнього й нижнього стаканів-дозаторів і запобігання завихренню струменя, що приводить до зниження розмивання матеріалу вставок і мінімізації неметалічних відкладань на бо їхній внутрішній поверхні, забезпечуючи формування рівномірного струменя розплаву, що приводить до підвищення стійкості стаканів-дозаторів при забезпеченні стабільних швидкісних показників розливання протягом усього строку експлуатації пристрою.

Поставлена задача вирішується тим, що в розливному вузлі системи швидкої заміни стаканів-дозаторів для безперервного розливання розплаву металу на машинах безперервного лиття заготовок відкритим струменем, що містить співвісно встановлені нерухомий верхній стакан-дозатор і рухомий нижній змінний стакан-дозатор, що складаються із футерованого металевого корпуса й каліброваної зносостійкої вставки, вхідний отвір якої виконано у вигляді конфузора, що переходить у циліндричний канал, згідно з винаходом поверхня конфузора вставки верхнього й нижнього стаканів-дозаторів виконана криволінійною, описаною радіусом кривузни, Вбумовленим наступною залежністю;

Р Одцк. , де: Ньр - радіус кривизни конфузора вставки відповідно верхнього й нижнього стаканів- дозаторів, мм;

Юк - зовнішній діаметр конфузора вставки відповідно верхнього й нижнього стаканів- дозаторів, мм;

Юцк. - діаметр циліндричного каналу вставки відповідно верхнього й нижнього стаканів- дозаторів, мм; КА Нквс.

К - коефіцієнт кривизни конфузора вставки, мм, обумовлений залежністю: ті3 , де: Невс. - висота каліброваної вставки відповідно верхнього й нижнього стаканів-дозаторів, мм.

Визначальним параметром формування стікаючого струменя розплаву із проміжного ковша в кристалі шор вибрана конфігурація внутрішньої поверхні каліброваної зносостійкої вставки верхнього й нижнього змінного стаканів-дозаторів.

Вибір радіуса кривизни (Ньр) конфузора каліброваної вставки верхнього стакана-дозатора, обумовленого пропонованою залежністю, приводить до того, що витікання розплаву металу з лійки проміжного ковша в отвір верхнього стакана-дозатора стабілізується в щільний, однорідний струмінь. При цьому за рахунок збільшення швидкості потоку розплаву металу й падіння тиску на виході з конфузора й вході в циліндричний канал каліброваної вставки, а також оптимальної площі контакту розплаву металу з поверхнею конфузора знижується ймовірність утворювання вихору в обсязі стікаючого розплаву. Це, у свою чергу, знижує нерівномірність

Зо зношування й формування осередків заростання каналу каліброваної вставки верхнього стакана-дозатора.

Вибір радіуса кривизни (Вкр)у конфузора каліброваної вставки нижнього стакана-дозатора, обумовленого пропонованою залежністю, забезпечує стабільну швидкість розливання за рахунок оптимальної площі контакту щільно стікаючого струменя розплаву з каналу верхнього стакана-дозатора в конфузор каліброваної вставки нижнього стакана-дозатора. При цьому конфігурація конфузора каліброваної вставки нижнього стакана-дозатора забезпечує мінімізацію застійних зон она місці сполучення верхнього-нижнього стакана-дозатора, мінімізуючи зародження осередків заростання каналу. При цьому знижується завихрення струменя розплаву металу на виході з каналу нижнього стакана-дозатора, відповідно швидкість розливання стабілізується протягом усієї серії плавок, запобігаючи передчасній заміні нижніх стаканів-дозаторів.

Суть винаходу пояснюється кресленням, на якому схематично показаний розливний вузол системи швидкої заміни стаканів-дозаторів для безперервного розливання розплаву металу, наприклад рядових марок сталі, на МБЛЗ відкритим струменем, поздовжній переріз.

Розливний вузол містить співвісно встановлені нерухомий верхній стакан-дозатор 1 і рухомий нижній змінний стакан-дозатор 2, що складаються із футерованого металевого корпуса 3, 4 і каліброваної цирконієвої вставки 5, 6 відповідно (висотою Нквс). Вхідний отвір вставок 5, 6 виконано у вигляді конфузора 7 зовнішнім діаметром Ох, що переходить у циліндричний канал 8 діаметром Юцк. Поверхня конфузора 7 вставок 5, б верхнього й нижнього стаканів-дозаторів виконУна ккриволінійною, описаною радіусом кривизни, обумовленим наступною залежністю: бук. «де: Ньр - радіус кривизни конфузора вставки відповідно верхнього й нижнього стаканів-дозаторів, мм; Ок - зовнішній діаметр конфузора вставки відповідно верхнього й нижнього стаканів-дозаторів, мм; Юцк - діаметр циліндричного каналу вставки відповідно верхнього й нижнього стаканів-дозаторів, мм; К - коефіцієнт кривизни конфузора вставки, мм,

кА Нкво. обумовлений залежністю: тлі3 , де: Нквс. - висота каліброваної вставки відповідно верхнього й нижнього стаканів-дозаторів, мм.

Параметри вставок верхнього й нижнього стаканів-дозаторів, визначені заявлюваними залежностями, представлені в таблиці.

Таблиця

Акр(радіус кривизни | Ок (зовнішній діаметр | Оцк (діаметр Невс (висота вставки), конфузора вставки), | комфузора вставки), (циліндричного каналу ММ

Мо п/п То ММ п-0ут То ММ тпо- вставки : ММ тпо- То То верхній нижній і верхній нижній верхній нижній верхній | нижній- дозатор | дозатор дозатор дозатор | дозатор | дозатор | дозатор | дозатор 6. | 276 | 178 | 37 | 29 | 185 | 1665 |ЙЮД ющХх75 | 5 8. | 2б2 | 16,7 | 37 | 29 | 195 | 175 | 75 | 5 9. | 2555 | 163 | 37 | 29 | 200 | 180 | 75 | 5

Вибір верхнього стакана-дозатора 1 з необхідним діаметром, циліндричного каналу вставки 5 визначається тривалістю серії плавок з одного проміжного ковша й технологічним настроюванням, устаткування МБЛЗ3. Для рядових, марок сталі величина діаметра циліндричного каналу вставки 5 верхнього стакана-дозатора знаходиться в межах 18-21 мм.

Вибір нижнього стакана-дозатора 2 з необхідним діаметром циліндричного каналу вставки 6 визначається питомою витратою сталі (кг/хв.), перерізом заготовки, швидкістю витяжки злитка, висотою наливу металу в проміжному ковші, марки сталі. Для рядових марок сталі величина діаметра циліндричного каналу вставки 6 знаходиться в межах 14-19 мм.

Розливний вузол системи швидкої заміни стаканів-дозаторів даного пристрою працює в такий спосіб.

Перед початком розливання пристрій встановлюється корпусами 3, 4 на металоконструкції проміжного ковша, що представляє собою футерованную металеву ванну для розподілу розплаву металу, що надходить зі сталерозливного ковша в кристалізатори (на кресленні не зазначені) залежно від кількості струменів. Перед початком розливання застосовується нижній глуходонний стакан (на кресленні не показаний) без отвору, ванна проміжного ковша заповнюється розплавом металу, після чого глуходонний стакан, за допомогою пристрою швидкої заміни стаканів-дозаторі в заміняється нижнім стаканом-дозатором 2. Із проміжного ковша по внутрішньому каналу нерухомого стакана-дозатора 1 через внутрішній канал стакана- дозатора 2 розплав металу надходить у кристалізатор.

При переміщенні розплаву металу по криволінійній поверхні конфузора 7 вставок 55 6, описаної радіусом кривизни, регламентованими параметрами конфузора й циліндричного каналу 8 вставок 5, 6, струм вдаряється й сковзає зі зменшенням коефіцієнта тертя, оскільки кластери розплаву ніби перекочуються по криволінійній поверхні, не створюючи чинення опору

Зо його руху, та не впираються по шорсткуватій поверхні, потрапляючи в циліндричний канал з меншими перешкодами. Оскільки місце переходу криволінійної поверхні в циліндричний канал плавне, відбувається плавне збільшення швидкості, що не викликає завихрення розплаву. При цьому ущільнення розплаву незначне на вході в циліндричний канал, забезпечуючи підвищення його швидкості на виході з верхнього й нижнього стаканів-дозаторів. Регулювання швидкості подачі розплаву металу в кристалізатор приводиться заміною одного стакана-дозатора на інший, що має менший, або більший діаметр циліндричного каналу вставки. Для закінчення процесу розливання нижній стакан-дозатор 2 заміняється глуходонним стаканом.

Стакани-дозатори забезпечують тривале розливання без істотної зміни внутрішнього діаметра (від 5 до 15 годин для нижнього стакана й від 15 до 100 годин для верхнього стакана- дозатора). При постійному феростатичному тиску й однаковій питомій витраті сталі струмінь розплаву металу, що вільно проходить з нижнього стакана-дозатора, має суцільну частину, довжина якої достатня для досягнення нею дзеркала металу в кристалізаторі.

Експлуатація запропонованої конструкції стаканів-дозаторів у розливному вузлі системи швидкої заміни стаканів-дозаторів забезпечує зниження розмивання матеріалу вставок і мінімізацію неметалічних відкладень на їхній внутрішній поверхні, забезпечуючи формування рівномірного струменя розплаву, що приводить до підвищення стійкості стаканів-дозаторів при забезпеченні стабільних швидкісних показників розливання протягом усього строку експлуатації.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Розливний вузол системи швидкої заміни стаканів-дозаторів для безперервного розливання розплаву металу на машинах безперервного лиття заготовок відкритим струменем, що містить співвісно встановлені нерухомий верхній стакан-дозатор і рухомий нижній змінний стакан- дозатор, що складаються із футерованого металевого корпусу й каліброваної зносостійкої вставки, вхідний отвір якої виконаний у вигляді конфузора, що переходить у циліндричний канал, який відрізняється тим, що поверхня конфузора вставки верхнього й нижнього стаканів- дозаторів виконана криволінійною, описаною радіусом кривизни, обумовленим наступною Залежцістю; кроки р цк. де: Ньр - радіус кривизни конфузора вставки відповідно верхнього й нижнього стаканів- дозаторів, мм; Ок - зовнішній діаметр конфузора вставки відповідно верхнього й нижнього стаканів-дозаторів, ММ; Юцк - діаметр циліндричного каналу вставки відповідно верхнього й нижнього стаканів- дозаторів, мм; к- Не вс. К - коефіцієнт кривизни конфузора вставки, мм, обумовлений залежністю: тоі3 у де: Нквс. - висота каліброваної вставки відповідно верхнього й нижнього стаканів-дозаторів, мм. їв ж о жо ду : ох ВЕ Її" ше ше с во дк КК КЕ В ЮК Х ОН и У З х ЩО. 000 ВО З : : т 000 Б х З ж Ши 00 ; х ЕХ " ЩЕ х СУ х щи 000 М Х х З пет ня