Воронка для разливки металла

. Никитский, Р, А. Уразаев и В. А, Вло й научно-исследовательский институт черной металлургии им, И. П. Бардина т) Заявитель ОРОНКА ДЛЯ РАЗЛИВКИ ЛЛА Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывной разливке, и может быть использовано, например, для подачи металла в криста- лиэатор.Известна воронка для разливки металла, применяемая как промежуточное звено между промежуточным ковшом и кристаллизатором на установке непрерывной разливки стали 111, Она исполь-. зуется дляснятия теплоты перегрева жидкого металла и создания дополнительных центров кристаллизации в жидком металле до его попадания в кристаллизатор, Воронка выполнена в виде водоохлаждаемого металлического стакана, стенки которого со стороны потока охлаждающей среды снабжены резонирующими клиньями.Недостаток воронки - малый тепло- съем с жидкого металла, так как металл под действием силы тяжести движется параллельно стенке теплосъемника. Канал имеет цилиндрическую форму, а струя за счет приобретенногоускорения уменьшает свое сечение, поэтому по высоте теплосъемника теплоотвод уменьшается. Сделать канал ввиде небольшого обратного конуса длякомпенсации уменьшающегося сеченияструи нельзя, так как кристаллы, образовавшиеся на поверхности стенкив виде тонкой конусной оболочки, небудут смываться струей. оИзвестна воронка, состоящая изогнеупорной части, выполненной в видепустотелого усеченного обратного конуса, под которой расположена металлическая часть в виде полого цилиндра 2 , Сечение каналов огнеупорной .части и металлической части, сочлененной с огнеупорной, выполнено одинаковым. Для устранения налипания кристаллизующегося металла на внутреннююповерхность металлической части онаснабжена ультразвуковым преобразователем,Однако из-за отсутствия охлаждения металлической части такая воронка может применяться только для разливки легкоплавких металлов.Наиболее близкой к предлагаемойпо технической сущности и достигаемому результату является разливочнаяворонка, состоящая из огнеупорной части и металлического водоохлаждаемоготеплосъемника с ультразвуковйм вибратором 3 Огнеупорная часть воронкивыполнена в виде обратного усеченного конуса.Такая воронка работает около 2 мин,после чего полностью замерзает. Поэтой причине воронка может при -мейяться только для разливки небольших слитков иэ высококачественныхсталей,Рз-за значительной разности коэффициентов линейного расширения огнеупора и металла нарушается непрерывность поверхности сочленения огнеупорной и металлической частей во времяработы воронки. Любая незначительнаяступенька или зазор дает воэможность. залиться и закристаллиэоваться некото"рой порпйиметалла, которая под действием ультразвука начинает разрушатьогнеунор. Пропесс прогрессирует, и вместе сочленения образуется кольцо иззакристаллиэовавшегося металла, кото рое полностью зарастает, разрушив предварительно огнеупор.Цель изобретения - повышение срока службы воронки для разливки металла и увеличение теплоотвода от жидкого металла. "Это достигается тем, что в воронкедля разливки металла, состоящей изогнеупорной части и металлическоговодоохлаждаемого теплосъемника сультразвуковым вибратором, канал огнеупорной части выполнен спиральным ссечением в виде многолучевой звезды,а канад теплосъемника имеет формупрь 6 го усеченйого Конуса, верхнийдиамоЪркоторого больше диаметраокружности, описанной по вершинамлучей сечения огнеупорной части канала.Шаг спирали канала в 5-10 раз болыпедиаметра окружности, описанной повершинам лучей сечения огнеупорнойчасти, а стенка теплосъемника располоожена под углом 20-40 к вертикали.Кроме того, верхний диаметр канала тешюсьемника выполнен на 30-40%1 О 15 20ъ 5 30 35 40 45 50 55 больше диаметра окружности, описанной по вершинам лучей сечения огнеупорной части канала,На фиг. 1. изображена предлагаемаяворонка, продольный разрез; на фиг. 2 -дан разрез А-А на фнг, 1.Воронка состоит из огнеупорнойчасти 1, имеющей сквозной канал 2,выполненный в виде многолучевой звезды, металлической водоохлаждаемойчасти (теплосъемника) 3 в виде прямого усеченного конуса, на которомсмонтирован вибратор 4 ультразвуковых колебаний.Жидксму металлу, протекающемупо каналу 2 под действием силы тяжести, придают вращение за счет спиральной конфигурации канала; при этомвоздействие активной поверхности (т.е.поверхности, обеспечивающей изменениенаправления движения) канала на жидкий металл прямо пропорционально величине этой поверхности и обратнопропорпионально площади сечения струит. е,7Вгде Р - воздействие,80 к - активная поверхность канала;8 - площадь, сечения струи;Ккоэффипиент, характеризующийугол наклона активной поверхности.Таким образом, чтобы раскрутитьструю по всему сечению, при наименьшей высоте канала, ее необходимо разделить на узкие плоские струи при сохранении того же полезного сечения канала и подобрать соответствующий уголнаклона активной поверхности. Этодостигается тем, что канал в сечениивыполнен в виде многолучевой звезды,а по высоге он свернут в спираль. Высоту огнеупорной части канала воронки нетехнологично иметь больше 150200 мм, поэтому дляэффективногораскручивания металла в канале шагспирали относительно диаметра окружностИ, описанной по лучам звезды, следует брать в пределах 5:1 - 10:1.При выходе из огнеупорного канала металл центробежной силой отбрасывается к периферии и под острымуглом попадает на вибрирующую с ультразвуковой частотой водоохпаждаемуюстенку теплосъемника 3, где происходит интенсивный теплосъем с жидкого металла, так как жидкий металлприжимается к стенке теплосъемника центробежной силой. и, .кроме того, поверхность теплосъемника более развита. В этом месте происходит частичная кристаллизация отдельных порций металла и образуется суспензия в виде смеси жидкого металла с отдель ными кристаллами.Жидкий металл при переходе из меньшего диаметра в больший, т. е, из огнеупорной части в канал теплосъемника, под действием центробежной силы отбрасывается на охлаждаемую поверхность. Если охлаждаемая стенка расположена вертикально, угол встречи металла со стенкой будет порядка 60о Прижим в этом случае происходит с наибольшей силой при наибольшем теплоотборе. Но удаление закристаллизовавшейся цилиндрической корочки становится невозможным, так как силы трения и адгезии (молекулярное залипание) занчительно превышают выталкивающую силу струи и силу тяжести. Причем сила трения в этом случае составляет приблизительно 80%, оста и ное адгезия, Угол, при котором разделению двух конусов противодействуют только силы адгезии, составляет примерно 15о 483426непрерывной разливки металлов, гдеФоРмируется в нужный профиль.Верхний диаметр канала теплосъемника выполнен на 30-40% больше диа-.метра окружности, описанной по вершинам лучей сечения огнеупорной частиканала. Это необходимо для образования мертвой зоны, чтобы при разливкеметалл не заходил в зазор стыка огнь 1 О упорной части и теплосъемника, В процессе разливки огнеупор размываетсяприблизительно на 20%, поэтому длянадежности работы воронки диаметрверхней части теплосъемника увеличен15 на 30-40%,Верхний диаметр канала в теплосъеынике больше диаметра описанной окружности по лучам канала, поэтому отброшенный центробежной силой жидкий20 металл соприкасается со стенкой теплосъемника ниже места сочлененная двухчастей воронки. Б месте сочленения,образуется мертвая зона, в. которуюжидкий металл в процессе работы ворон 35,ки не попадает вообще, Кроме того, значительно улучшены условия отделения закристаллизовавшегося металла от стеноктеплосъемника, так как полностьй отсутствует подпор ранее прошедших пор 30 ций металла, В случае хорошего теплоотвода намораживание корочки идет в первые моменты очень быстро. Если ее удаление идет медленнее, чем поступление метал ла, резко снижается теплоотвод, так как появляется тепловая изоляция "в виде этой корочки, Кроме того, возможно полное замерзание канала теплосъемника, Поэтому угол стенки теплосъем-. 1 О ника должен быть больше 15 и чтобы устранить возможную неустойчивость процесса, наименьший угол следует вьюбирать порядка 20, При угле наклонао стенки теплосъемника около 60 металл 45 движется параллельно стенке, т. е. так же, как при разливке через обычный . вертикальный стакан, Следовательно, для того чтобы осуществить нормальный прижим жидкого металла к стенке теплосъемника и обеспечить нормальное удаление закристаллизовавшегося металла при наименьшей затрате энергии на это удаление, угол наклона стенок теплосъемника следует выбирать55оот 20 до 40 в зависимости от свойств разливаемой стали. Далее суспензия попадает в кристаллизатор установки такая конструкция воронки позволяет увеличить срок ее службы до 30- 40 мин (скорость естественного размывания огнеупора) и на 20-25% увеличить теплосъем с жидкого металла до его попадания в крйсталлиэатор по сравнению с теплосъемом, полученным в известном устройстве,/формула изобретения1. Воронка для разливки металла, состоящая из огнеупорной части и металлического водоохлаждаемого теплосьемника с ультразвуковым вибратором, отличающаяся тем, что,с целью повышения срока службы воронки и увеличения теплоотвода от жидкого металла, канал в огнеупорной части выполнен спиральным с сечением в виде многолучевой звезды, а канал теплосъемника имеет форму прямого усеченного конуса, верхний диаметр которого больше диаметра окружности, описанной по вершинам лучей сечения огнеупорной части канала.7 ,, 6483422. Воронка по п. 1, о т л и ч а ю- о щ а я с я тем, что шаг спирали ка- о нала в 510 раз больше диаметра окружности, описанной по вершинам очей сечения огнеупорной части.3. Воронка по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что стенка теплосъем ника образует с вертикалью угол 20- 40 . Соляниико Корректор Л. Василина Составитель едактор Т, Фадеева Техред О. АндТйраж 944 ИПИ Государствен по делам изобрет , Москва, Ж,Подписноемитета СССткрытийя наб., д,ого к иий и 303 Филиал ППП ФПатент, г, Ужгород, ул. Проектная 4. Воронка по п. 1, о т л и ч а ющ а я с.я тем, что верхний диаметр какала теплосьемника выполнен на 30- 40% больше диаметра окружности,исанной по вершинам лучей сечениягиеупорной части канала,Источники информации, принятые вонимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР% 382326, кл. В 22:О 11/10, 19712, Германн Э. Непрерывное литье.Металлургиздат, 1961, с. 470,рис. 1426.10 3. Отчет ЦНИИЧМ Исследованиефизико-химических методов воздействияна кинетику кристаллизации непрерыв. ного слитка и процесса структурообразования и нем", Ж 5758, 1974.