Устройство для подачи жидкого металла

 

В устройстве для подачи жидкого металла , включающем шиберный затвор (ШЗ) и закрепленный на его нижней плите огнеупорный стакан (Ст) с пористой вставкой (ПВ), каналами в верхней части для подачи инертного газа (ИГ) предусмотрены следующие конструктивные особенности: П В выполнена с наружной конической поверхностью с сужением к выходу из Ст при отношении внутреннего диаметра ПВ к огнеупорной плите, равном 0,3-0,98, каналы для подачи ИГ в стакан выполнены равномерно по периметру верхней части Ст в нижней плите ШЗ выполнена кольцевая проточка для распределения ИГ по каналам Ст, при этом продольные оси каналов для подачи ИГ в Ст расположены на расстоянии от нижнего торца нижней плиты затвора равном 0,12- 0,30 длины ПВ, на наружной и внутренней поверхностях Ст выполнены кольцевые проточки для более равномерного распределения ИГ по каналам Ст и выхода из него в ПВ. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. СО с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 22 D 11/10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ. (21) 5029622/02 (22) 26.03.92 (46) 23;05.93, Бюл. ¹ 19 (71) Днепровский металлургический комбинат им. Ф.Э.Дзержинского (72) Ю.Н.Борисов, С.С.Бродский, Л.М.Учитель, М.И.Пикус, А,А.Ситало, И.Б.Сельский, В.А.Тарасенко и Б.Е,Цейтлин (73) Днепровский металлургический комбинат им, Ф.Э.Дзержинского (56) Информсталь, выпуск 6 (339}, — М.; 1989; с. 11, рис. 7. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ЖИДКОГО

МЕТАЛЛА (57) В устройстве для подачи жидкого металла, включающем шиберный затвор (ШЗ} и . закрепленный на его нижней плите огнеупорный стакан (Ст) с пористой вставкой

Изобретение относится к области металлургии, преимущественно к непрерывной разливке стали и может быть использовано для разливки металла в изложницы, Исследованиями установлено; что для . повышения качества литых. заготовок необходимо обеспечить эффективное перемешивание металла не только внутри сталеразливочного стакана, но и в изложнице или кристаллиза-. торе. В случае разливки в изложницы подаваемый для продувки инертный газ попадает вместе с металлом в изложницу. В процессе наполнения изложницы металлам происходит выделение из него инертного газа в виде пузырей, что позволяет очищать металл от неметаллических включений и вредных газов, получить слиток с более равномерной структурой. Кроме этого процесс кристаллизации металла в изложницы осу. Ы 1817732 АЗ (ПВ), каналами в верхней части для подачи инертного газа (ИГ) предусмотрены следующие конструктивные особенности: ПВ выполнена с наружной конической поверхностью с сужением к выходу иэ Ст при отношении внутреннего диаметра ПВ к огнеупорной плите, равном 0,3-0,98, каналы для подачи

ИГ в стакан выполнены равномерно по периметру верхней части Ст в нижней плите

Ш3 выполнена кольцевая проточка для распределения ИГ по каналам Ст, при этом продольные оси каналов для подачи ИГ в Ст расположены на расстоянии от нижнего торца нижней плиты затвора равном 0,120,30 длины ПВ, на наружной и внутренней поверхностях Ст выполнены кольцевые проточки дня более равномерного распределения ИГ по каналам Ст и выхода из него в ПВ, 1 зп,флы, 1 ил. ществляется в условиях нейтральной или восстановительной атмосферы. 00

Этого эффекта можно достигнуть посредством придания пористой вставки оп- ределеннойформы и размеров, при которых поперечное сечение вставки выполняют меньшим, чем аналогичное сечение отвер-. стия нижней плиты шиберного затвора. Это приводит в условиях разливки под уровень металла в кристаллизаторе к возникновению кавитации струи в пределах канала вставки. Направляемый в данный район инертный газ захватывается вихреобразной струей, что позволяет внедриться газу в металла.и эффективно его перемешивать, Предлагаемое техническое решение не следует явным образом иэ известного уровня техники, т.к. из него не выявляется вли1817732 яние существенных отличий на достижение нового технического результата.

Эффективное перемешивание металла инертным газом и внедрение его в струю достигается благодаря тому, что в устройстве для подачи жидкого металла, содержащем шиберный затвор и закрепленный на его нижней плите огнеупорный стакан с пористой вставкой, а также выполненными каналами в верхней части стакана для подачи газа, предусмотрены следующие конструктивные особенности (детали); а) пористая вставка выполнена с наружной конической поверхностью с сужением к выходу из стакана при соотношении внутреннего диаметра вставки и огнеупорной плиты равном 0,3 — 0,98, каналы для подачи газа в стакан выполнены равномерно по периметру верхней части стакана; б) в нижней плите шиберного затвора выполнена кольцевая проточка для распределения газа по каналам стакана, при этом продольные оси каналов для подачи газа в стакан расположены на расстоянии от нижнего торца нижней плиты затвора равном

0,12 — 0,30 длины пористой. вставки; в) на наружной и внутренней поверхности стакана выполнены кольцевые проточки для более равномерного распределения газа по каналам стакана и выхода из него в пористую вставку.

Улучшение качества литых заготовок и слитков происходит потому, что в процессе разливки, вследствие перемешивания инерTHblM газом струи металла в стакане, а затем и в изложнице удаляются всплывающие неметаллические включения и вредные газы, более равномерно распределяются химические элементы по высоте и сечению отливаемого слитка. При этом увлекаемый струей металла инертный газ, попадая в изложницу или кристаллизатор по мере ее нагюлнения, . создает внутри изложницы нейтральную или восстановительную атмосферу, что предотвращает вторичное окисление стали. Это обеспечивает снижение образования плен, трещин и рванин на поверхности и внутри слитков и готовом прокате.

Диапазон соотношения внутреннего диаметра пористой вставки и огнеупорной плиты, в районе которого происходит обработка струи металла инертным газом, в пределах

0,3-0,98, обусловлен гидравлическими условиями истечения жидкого металла в полость, заполненную тем же жидким металлом при избыточном давлении, При соотношении внутренних диаметров менее 0,3 не происходит интенсивного перемешивания металла аргоном, который не увлекается в центр струи и, по-видимому, не попадает в изложницу.

Наблюдение за состоянием уровня металла в изложнице показало, что на его поверхно. сти отсутствует выделение газовых пузырей.

Анализ проб, отобранных из изложницы показал, что содержание кислорода в пространстве над уровнем металла не снижается. В то же время увеличение соотношения диа-. метров более 0,98 приводит к значительному снижению скорости разливки, что приводит к уменьшению производительности разливочного пролета.

Диапазон расположения продольных осей каналов стакана на расстоянии от нижнего торца нижней стальной плиты. шибер"5 ного затвора в пределах 0,12-0,30 длины пористой вставки объясняется расчетными размерами полости внутри вставки, в которой возникает кавитация, вихреобразование струи, и в которую следует подавать инертный газ, При уменьшении указанного предела менее 0,12 эффективность перемешивания снижается, т,к. поток инертного газа направлен в верхнюю часть полосы вихреобразования, кавитации. П ри увеличении данного предела более 0,30 эффект перемешивания также уменьшается из-за того, что поток инерmoro газа направлен в нижнюю часть полости вихреобразования. Наблюдения за состоянием поверхности зеркала металла в изложнице в процессе повышения его уровня показало, что продувка аргоном в предлагаемых пределах обеспечивает "кипение" металла в изложнице с вытекающими отсюда последствиями для улучшения качества ме35 талла описанного выше.

На чертеже изображен общий вид предложенного устройства.

Предлагаемое устройство состоит из неподвижной 1 и подвижной 2 огнеупорных плит, стакана-коллектора 3, примыкающего к нижней стальной плите 4,.на внутренней поверхности которой выполнена кольцевая профильная канавка (проточка) 5, образующая совместно с наружной поверхностью верхней части стакана-коллектора кольцевую распределительную камеру 6. В верхней части стакана-коллектора выполнены равномерно по периметру каналы 7 для подачи газа и центральное отверстие для

50 установки в него пористой вставки 8.

Устройство работает следующим образом.

Пример. В процессе разливки металла из сталеразливочного ковша вытекает струя

55 жидкой стали в изложницу или кристаллизатор через отверстия неподвижной 1 и подвижной 2 огнеупорных плит, пористой вставки 8 и стакана-коллектора 3.

Диаметр пористой вставки составляет

40 мм, диаметр отверстия нижней огнеупор1817732

14 мм: 70 мм = 0,2, ной плиты составляет 60 мм. Соотношение диаметров отверстий составляет 0,66.

Подаваемый через кольцевую распределительную камеру 6 инертный газ — аргон с расходом 60 — 80 м /ч при давлении 0,3 — 0,5

МПэ направляется по каналам 7, расположенным на расстоянии 0,2 (14 мм: 70 мм+

+0,2) длины пористой вставки и внедряется в струю жидкой стали в канале стакана-кал. лектора. где 14 мм — расстояние от нижнего торца нижней плиты шиберного затвора до продольной оси канала стакана-коллектора;

70 мм — высота пористой вставки.

Поскольку подача аргона производится в район вихреобразования потока струи металла встакане,,газ увлекаемый им внедряется в струю и перемешивается со сталью, и попадал в изложницу или кристаллизатор продолжает там эффективно перемешиваться за счет выделения аргона из металла в виде пузырей.

При такой организации разливки выделяющиеся пузыри аргона вытесняют атмосферный воздух во время наполнения изложницы металлом, о чем свидетельствует содержание кислорода (О,Эф-0,2 ) в пробе газа, отобранного внутри изложницы.

Применение предложенного устройства позволила по сравнению с устройством— прототипом в 2-3 раза снизить загрязненность заготовок групповыми включениями оксидов, располагающихся вблизи поверхности заготовок (на расстоянии 25-30 мм).

5 Уменьшение образования грубых неметэллических включений около поверхности заготовок привело к улучшению качества поверхности слитков и заготовок, что обеспечивает в 1,5 раза снижение отбраковки

10 заготовок по трещинам и в 2 раза по пленам и рванинам, Формула изобретения .1. Устройство для подачи жидкого ме15 талла, содержащее шиберный затвор и закрепленный на его нижней плите огнеупорный стакан с пористой вставкрй, в верхней части которого выполнены каналы для подачи газа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что вставка

20 выполнена с наружной конической поверхностью с сужением к выходу из стакана при соотношении внутреннего диаметра вставки и нижней плиты 0,3-0,98, каналы для подачи газа в стакан выполнены равномерно по

25 его периметру, э в нижней плите выполнена кольцевая проточка для распределения газа по каналам стакана, при этом продольные оси каналов для подачи газа в стакан расположены на расстоянии от нижнего торца

30 нижней плиты 0,12-0,30 длины пористой вставки.

2. Устройстбо по п.1, о тл и ч а ю щеес я тем, что на наружной и внутренней поверхности стакана выполнены кольцевые

35 проточки.

1817732

Техред М.Моргентал

Корректор M. Ткач

Редактор Т. Иванова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1735 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5