Устройство для защиты струи металла при непрерывной разливке

. 1511 В 22 0 11/10 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Центральный научно-исследова-, .тельский институт черной металлургии им. И.П,Бардина(56) 1. Заявка Великобритании 9 1.521. 194, кл. В 3 Г 1978.2. Патент США У 3451594,кл.222- 152, 1969.3. Патент Японии В 54-3139, кл. 11 С 11, 1979.4, Авторское свидетельство СССР В 396166, кл. В 22 Р 11/10, 1971.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СТРУЙ МЕТАЛЛА ПРИ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКЕ,содержащее разливочный стакан с отверстиями и герметичный кожух с патрубком, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения качества непрерывнолитык слитков и повышения стабильности процесса непрерывной разливки, стакан выполнен из двух частей, верхней с каналом меньшего сечения, закрепленной на днище разливочного ковша, и нижней с каналом большего сечения, при этом отверстия выполнены на верхнем торце нижней части стакана в виде двух - четырех открытых сверху проточек конусной формы, оси которых направлены вверх в сторону нижнего торца верхней час-о ти стакана под углом 10-30 , а образующие каждой проточки расположены касательно к каналу стакана ио наклонены к ее оси под углом 5-15 и их продолжения пересекаются внутри канала стакана.1 10974Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывной разливкеметаллов.Известно устройство для защитыструи металла при непрерывной раз 5ливке, включающее удлиненный разливочный стакан, установленный в днищеразливочного ковша. При этом в горизонтальное отверстие, выполненноев стенке стакана, вставлена трубкй, 10которая поджимается пружиной.По трубке подается инертный газ, напримеразот или аргон Я .Недостатком известного устройстваявляется низкое качество непрерывнолитых заготовок. Это объясняется неудовлетворительной защитой струиметалла от вторичного окилениявследствие подсоса воздуха в местестыка стакана с днищем разливочного 20ковша. Кроме того, одностороннийподвод инертного газа к струе металлане обеспечивает защиту металла повсей окружности струи. Вследствиепроисходящего вторичного окисления 25металла в последнем увеличивается количество неметаллических включений,что приводит к ухудшению качестванепрерывнолитых слитков .Известно также устройство для защиты струи металла при непрерывнойразливке, включающее разливочныйстакан, в нижней части которого имеется трубчатое кольцо с многочислен-.ными отверстиями, оси которых парал 35лельны оси канала стакана. В кольцо подается инертный газ,который при выходечерез отверстия создает защитнуюгазовую оболочку вокруг струи 21.Недостатком известного устройстваявляется низкое качество непрерывнолитых заготовок, Это объясняется недостаточной защитой струи металлаот вторичного окисления вследствие .подсоса воздуха в зазорах .между от 45дельными отверстиями в кольце, В результате в металле повышается содержание неметаллических включений,приводящих к браку непрерывнолитыхзаготовок.Известно устройство для защитыструи металла при непрерывной разливке, включающее разливочный стакан,состоящий из двух частей - верхнейс каналом меньшего сечения, укрепленной на днище разливочного ковша,и нижней с каналом большего сечения.В стенку стакана в начале нижнейчасти встроен наклоненный вниз патрубок,39 2в который пропускают инертный газ 3 .Недостатком известного устройства является вторичное окисление металла в результате подсоса воздуха в месте стыка верхней и нижней частей стакана. Кроме того, при односторонней подаче нейтрального газа под углом к оси канала стакана в направлении вниз не устраняется процесс роста настылей металла на стыке частей стакана. При этом односторонняя подача не дает возможности для создания сплошной завесы вокруг струи металла.В результате применения указанного устройства при разливке стали, содержащей высокоактивные элементы (алюминий, титан), наблюдается нарушение стабильности процесса разливки и ухудшение качества непрерывнолитых заготовок. Нарушение стабильности происходит в результате затягивания глиноземистыми включениями рабочих каналов сталеразливочных стаканов, которые необходимо прожигать кислородом. Поэтому брак по поясам и заворотам достигает О,1 Е. В результате вторичного окисления загрязненность крупными экзогенными включениями достигает 0,05-0,067,.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному является устройство для подвода металла в кристаллизатор, содержащее герметичный кожух, к которому сбоку подсоединен патрубок для подачи инертного газа и расположенный в нем разливочный стакан, по периметру которого расположены наклонные отверстия 41.Недостатком устройства являетсято, что струя газа в нем режет струюподаваемого металла, что вызываетбарботаж ее, не создавая сплошной газовой защиты, а это ведет к ухудчшению качества непрерывнолитои заготовки,Кроме того, недостатком устройства является использование в немцельного стакана,для смены которогонеобходимо останавливать процесс непрерывной разливки, что нарушает его стабильность.Целью изобретения является улучшение качества непрерывнолитых слитков и повышение стабильности процесса непрерывной разливки.Для достижения поставленной цели в устройстве для зашиты струи металла при непрерывной разливке, содержащем разливочный стакан с отверстиями и герметичный кожух с патрубком, стакан выполнен из двух частей верхней с каналом меньшего сечения, закрепленной на днище разливочного ковша, и нижней с каналом большего сечения, при этом отверстия выполнены на верхнем торце нижней части стакана в виде двух - четырех открытых сверху проточек конусной формы, оси которых направлены вверх в сторону нижнего торца верхней части стакана под углом 10-30 , а образующие каждой проточки расположены касательно к каналу стакана и наклонены к ееооси под углом 5-15 и их продолжения пересекаются внутри канала стакана.Улучшение качества непрерывнолитых заготовок происходит потому, что создается сплошная защитная завеса из нейтрального газа вокруг струи металла, вытекающей из стакана. Это происходит вследствие подачи струи газа в нескольких точках по периметру стакана касательно к струе металла, что ведет к их закручиванию вокруг струи, металла. Повышение стабильности процесса непрерывной раз 1 тивки достигается благодаря тому, что по мере выработки требуется смена только нижней части стакана без остановки самого процесса.Диапазон углов наклона к горизонтали осей конусных проточек на верхнем торце нижней части стакана в пределах 10-30 объясняется условиямиосмыва наростов застывшего металла в месте стыка составных частей стакана. При небольших значениях углов струи нейтрального газа будут проникать в канал верхней части стакана и охлаждать струю металла. При меньших значениях не будет происходить надежного устранения наростов металла в месте стыка составных частей стакана. Указанный диапазон устанавливается в прямо пропорциональной зависимости от весового расхода металла.аДиапазон углов наклона к осям образующих конусных проточек в пределахо5-15 объясняется условиями закручивания струй нейтрального газа вокруг струи металла и создания благодаря1097439 4 этому сплошной защитной газовой завесы вокруг металла. При меньшихзначениях такие условия создаватьсяне будут. При больших значениях скорость струй нейтрального газа вызовет дробление сплошной струи металла и ее разбрызгивание после выходаиз стакана. Применение конусных проточек вызвано необходимостью создания эффекта диффузора при вдуваниинейтрального газа в канал стакана.Указанный диапазон углов наклона косям образующих конусных проточекустанавливается в прямо пропорциональной зависимости от весового расхода 10 15 20 30 35 40 45 50 55 Устройство для защиты струи металла при непрерывной разливке работает следующим образом. металла.Количество проточек на верхнем торце нижней части стакана в пределах двух - четырех объясняется необходимостью надежного удаления наростов застывшего металла в месте стыка составных частей стакана и создания сплошной газовой защиты вокруг струи металла. При меньшем значении наросты металла не удалятся,и сплошная газовая защита струи металла создаваться не будет. При большем значении будет происходить недопустимое пере- охлаждение жидкого металла, что приведет к нарушению стабильности формирования непрерывнолитого слитка. Число проточек устанавливается в прямо пропорциональной зависимости от весового расхода металла.На фиг.показано устройство для защиты струи металла при непрерывной разливке, продольный разрез, на фиг. 2 - то же, разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 - то же, разрез Б-Б на фиг. 2.Устройство для защиты струи металла при непрерывной разливке состоит из верхней части 1 стакана, закреп- ленной на днище разливочного ковшами . К нижнему торцу верхней части 1 стакана прижата нижняя часть 4 стакана посредством кожуха 5, закрепленного при помощи клиньев 6 на днище разливочного ковша 2, На верхнем торце 7 нижней части 4 стакана выполнены открытые сверху проточки 8 конусной формы. К кожуху 5 подведен патрубок 9. Корпус кожуха 5 контактирует с нижней частью 4 стаканачерез уплотнение 10. Позицией 11 обозначена струя металла.109745П р и м е р 1 . В процессе непре;рывной разливки жидкая сталь марки 12 Х 1810 Т вытекает из разливочного ковша 2 через верхнюю 1 и нижнюю 4 части стакана. Струя металла 11 направляется в кристаллизатор, оттуда вытягивается со скоростью 0,65 м/мин непрерывнолитой слиток сечением 20 х 1070 мм. Весовой расход металла составляет 0,98 т/мин. К нижнему торцу 1 и 3 верхней части 1 стакана прижат верхний торец 7 нижней части 4 стакана. Диаметр канала в верхней части 1 стакана составляет 50 мм, диаметр канала в нижней части 4 стакана составляет 80 мм, общая длина частейи 4 стакана составляет 800 мм. Нижняя часть 4 стакана прижимается к верхней части 1 посредством кожуха 5. Кожух укреплен на днище разливочного ковша посредством клиньев 6, К кожуху 5 подведен патрубок 9 диаметром 10 мм, по которому подается под избыточным давлением 0,5 кг/см нейтральный газ - аргон. Герметизация кожуха 5 д обеспечивается за счет уплотнения 10.,На верхнем торце 7 нижней части 4 стакана выполнены три открытые сверху проточки 8, оси которых расположены касательно к каналу нижней части 4 стакана. Кроме того, оси нроточек 8 направлены вверх, в сторону нижнего торца 3 верхней части 1остакана под углом 20 к горизонтали. Проточки 8 выполнены конусной формы, при этом образующие наклонены35опод углом 10 к оси проточек так,что продолжения их пересекаются внутри стакана. Благодаря этому каждая про,точка представляет собой диффузор,40 Вследствие этого аргон, попадая по патрубку 9 в объем под кожухом 5, увеличивает скорость протекания по проточкам 8. На выходе из проточек 8 струи аргона направляются вверх,в45 , сторону нижнего торца 3 верхней части 1 стакана, одновременно приобретая вращательное движение вокруг струи 1.1 металла.Благодаря такой организации защиты струи на торце 3 не образуются наросты металла, не нарушается стабильность истечения струи металла и процесса непрерывной разливки. Струи нейтрального газа сдувают с торца 3 корольки застывшего металла и не да ют им возможности превращаться в наросты. В то же время вращательное движение струй нейтрального газа спо 39 Ьсобствует формированию сплошной газовой завесы вокруг струи 11 металла после ее выхода из нижней части стаканаП р и м е р 2 . Процесс непрерывной разливки стали марки 12 Х 18 Н 10 Т в заготовки сечением 200 1070 мм со скоростью 0,5 м/мин, весовой расход 0,8 т/мин. Диаметр канала в верхней части 1 стакана составляет 60 мм, в нижней части - 90 мм. Общая длина частей 1 и 4 составляет 800 рм. В результате в кожух 5 под избыточным давлением 0,6 кг/см подается нейтральный газ - аргон. На верхнем торце 7 нижней части 4 стакана выполнены открытые сверху четыре проточки 8, оси которых расположены касательно к каналу нижней части 4 стакана. Кроме того, оси проточек 8 направлены вверх, всторону нижнего торца 3 верхней части 1 стакана под угломо30 к горизонтали. Проточки выполнены конусной формы, при этом образую-.ощие наклонены под углом 15 к оси проточек так, что продолжения их пересекаются внутри стакана.Благодаря такой организации защиты струи металла не образуются наросты металла в месте стыка частей 1 и 4 стакана, формируется сплошная завеса вокруг струи металла 11.П р и м е р 3 , Процесс непрерывной отливки заготовок сечением 2001070 мм со скоростью 0,35 м/мин, весовым расходсм 0,55 т/мин стали марки 12 Х 18 Н 10 Т. Диаметр канала в верхней части 1 стакана составляет 40 мм, в нижней части - 60 мм. Общая длина частей 1 и 4 составляет 80 мм. В кожух 5 под избыточным давлением 0,4 кг/см подается нейтральный газ - аргон. На верхнем торце 7 нижней части 4 стакана выполнены две открытые сверху проточки 8, оси которых расположены касательно к каналу нижней части 4 стакана. Кроме того,оси проточек 8 направлены вверх, в сторону нижнего торца 3 верхней части 1 стакана, под углом 10 к горизонтаОли. Проточки 8 выполнены конусной формы, при этом образующие наклоненыопод углом 5 к оси проточек так, как в примере 1. Нейтральный газ, проходя по проточкам, направляется вверх по торцу 3, одновременно закручиваясь по внутренней плоскости канала стакана.7 1097439 8При такой организации защиты струи трудоемкость зачистки деФектов на металла не происходит образование на- поверхности заготовок. ростов в канале в месте стыка частей Ва всех рассматриваемых примерах стакана, Закручивание струи инертного ,нижняя часть 4 стакана может быть газа позволяет создать сплошную га 5погружена под уровень металла в крисзовую завесу вокруг струи металла на таллизаторах и промежуточных ковшах. выходе ее из стакана. Применение предлагаемого устройПрименение. предложенного устрой- ства позволило повысить качество нества позволило по сравнению с устрой- прерывнолитых заготовок эа счет сниством-прототипом в 2-3 раза снизить 1 О жения в них количества неметалличеэагрязненность заготовок групповыми ских включений, стабилизировать провключениями, устранить затягивание цесс непрерывной разливки за счет дозирующих отверстий сталеразливоч- устойчивого истечения струи металла ных стаканов. Устранено образование из стакана. В результате на 0,1 Х сокорочки на зеркале металла в кристал- кращаются потери металла на зачистку15лизаторе. Примерно в 5-6 раз снижена поверхности заготовок и пояска1097439 8аь Составитель В.Балашоедактор А, Маковская Техред И.Верес Корректор Т.Колб одписн ул,Проектная Производственно-п 328 фВНИИПИ Госу по делам 113035, Москва