Ударная подушка, промежуточное разливочное устройство и устройство, содержащее такую ударную подушку, а также способ его эксплуатации

Изобретение относится к области металлургии. Ударная подушка содержит основание (40), на поверхности которого расположена область конической ударной поверхности (42) с вершиной (46), боковую стенку (50) и верхнюю стенку (60). Верхняя стенка направлена от боковой стенки внутрь и заканчивается внутренним краем (62), образующим горловину (64). Горловина отнесена от вершины и сцентрирована относительно нее. На верхней стенке размещен фланец (66), наклоненный радиально внутрь и вниз к конической ударной поверхности. По области нижней поверхности фланца распределены выступы (80). Обеспечивается снижение турбулентности потока поступающей стали. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

[0001] В настоящей заявке испрашивается приоритет по предварительной заявке на патент США № 62/037,949 поданной 15 августа 2014 г., все содержание которой полностью включено в настоящее описание путем ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

[0002] Настоящее изобретение относится к ударным подушкам, применяемым при производстве стали, особенно к ударным подушкам в промежуточных разливочных устройствах, выполненным с возможностью уменьшения турбулентности и дестабилизацию поверхности ванны, вызванные потоком расплава стали, подаваемым в промежуточное разливочное устройство установки непрерывной разливки стали. Настоящее изобретение также относится к промежуточным разливочным устройствам и устройствам, содержащим ударные подушки, и к способам применения ударных подушек, промежуточных разливочных устройств и устройства.

Предпосылки к созданию изобретения

[0003] Литейная машина - это устройство для непрерывной разливки стали, также именуемой в отрасли непрерывным литьем. Непрерывная разливка требует переноса расплава стали из сталеплавильной печи в ковш. Из ковша расплав стали подается через трубу ковша, поступающую в контейнер или сосуд, который называется промежуточным разливочным устройством. Расплав стали обычно подается непрерывным или полунепрерывным жидким потоком в ванну расплавленного металла, находящуюся в промежуточном разливочном устройстве. Промежуточное разливочное устройство обычно работает как резервуар, из которого расплавленный металл можно подавать без перерывов или нежелательных простоев в кристаллизаторы установки непрерывной разливки стали. Для защиты расплава металла, находящегося в промежуточном разливочном устройстве от нежелательных химических реакций, например, чрезмерного окисления, и от присутствующих в воздухе твердых частиц, на поверхности ванны расплава стали дают сформироваться защитному слою шлака или «флюса».

[0004] Требования к поверхности и стандарты чистоты для современных изделий из высококачественной стали допускают очень низкое количество примесей и химических изменений. Примеси и химические изменения часто являются результатом турбулентности, создаваемой входным потоком расплавленной стали, поступающим в промежуточное разливочное устройство из ковша. Некоторые конструкции промежуточного разливочного устройства для приема жидкой стали из трубы ковша приводят к возникновению неблагоприятных условий потока текучей среды, таким как турбулентность внутри промежуточного разливочного устройства и способствуют высокой активности поток на свободной поверхности. Например, поток текучей среды, создаваемый входным потоком из ковша, может отражаться от плоских пола и боковых стен промежуточного разливочного устройства к поверхности жидкой стали. Этот создаваемый поток текучей среды приводит к турбулентному кипению, интенсивному движению волн и разбрызгиванию на поверхности ванны стали.

[0005] Например, на фиг.10 приведено продольное сечение одноручьевого промежуточного разливочного устройства 1 с асимметричным потоком 9а текучей среды. Труба 7 ковша показана проходящей рядом с торцевой стенкой 3 напротив гнездового блока (не показан на фиг.10 и 11). Исследования водяной модели показали, что поток текучей среды, создаваемый входным потоком 8 из трубы 7 ковша, отражается от плоского пола 4 промежуточного разливочного устройства вверх к поверхности жидкой стали. Если этот поток ограничен стенками 2 и 3 промежуточного разливочного устройства, этот ограниченный поток устремляется вверх вдоль поверхностей стенок 2 и 3. Такой направленный вверх поток следует по круговой траектории 9с и создает направленный вверх выброс вдоль поверхности торцевой стенки 3 и направленный вниз поток вдоль трубы 7 ковша. Направленный вверх выброс кругового потока 9с приводит к чрезмерной турбулентности на поверхности ванны. Такая высокая активность свободной поверхности в промежуточном разливочном устройстве приводит к возникновению явления, именуемого «открытый глаз», в результате чего слой 6 защитного шлака, находящийся на поверхности ванны стали, разрушается. Разрушенный слой 6 шлака обнажает жидкую сталь для воздействия окружающей атмосферы и создает условия, ведущие к изменению химии ванны стали и появлению включений в ванне стали. Химические изменения обычно заключаются в потере алюминия из ванны стали и/или абсорбции кислорода и азота сталью с последующим повторным окислением поверхности. Повторное окисление и другие нежелательные реакции могут привести к появлению в ванне стали, например, избытка оксида алюминия, сульфида марганца и сульфида кальция. Дополнительно, направленный вниз поток вдоль трубы 7 ковша генерирует сдвиги и завихрения и захватывает и затягивает частицы 10 разрушенного слоя 6 флюса вниз в ванну жидкой стали. Эти отломки 10 в итоге выгружаются из промежуточного разливочного устройства вместе с расплавом стали и создают включения в готовом стальном изделии.

[0006] Химические изменения и включения в конечном итоге снижают качество стали и являются основной причиной отбраковки обладающих высокой стоимостью сортов стали, таких как HIC и броневые плиты. Далее, разбрызгивание горячей жидкой стали по стенкам промежуточного разливочного устройства может представлять опасность для операторов. При эксплуатации известного оборудования могут также возникнуть проблемы с гомогенностью температуры в ванне стали и с недостатком времени нахождения для того, чтобы частицы включений всплыли к защитному слою шлака, где эти частицы можно изолировать и/или отделить от жидкой стали.

[0007] Предпринимались различные попытки уменьшения или устранения поверхностной турбулентности в промежуточном разливочном устройстве установки непрерывной разливки стали для повышения качества готовых стальных изделий. Эти попытки включали разнообразные перемычки и переливные устройства, которые перенаправляют поток из ковша от поверхности ванны расплава стали. Хотя некоторые известные устройства управления потоком текучей среды в некоторой степени успешно управляли потоком текучей среды и снижали турбулентность поверхности такие управляющие устройства обычно оказывались недостаточными для требований, предъявляемых к высококачественной стали и/или приводили к эксплуатационным проблемам, например таким, которые описаны выше.

Раскрытие изобретения

[0008] Согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается ударная подушка промежуточного разливочного устройства, которая содержит основание, имеющее поверхность основания с областью конической ударной поверхности, которая образует вершину, боковую стенку и верхнюю стенку, продолжающуюся внутрь относительно боковой стенки, заканчиваясь внутренним краем, образующим горловину, отнесенную от вершины и центрированную относительно нее. Верхняя стенка содержит фланец, наклоненный радиально внутрь и вниз к конической ударной поверхности.

[0009] Согласно второму аспекту настоящего изобретения предлагается промежуточное разливочное устройство установки непрерывной разливки стали, имеющее резервуар расплавленного металла, в котором имеется поток текучей среды, создаваемый потоком, приходящим из ковша, и ударная подушка в промежуточном разливочном устройстве установки непрерывной разливки стали. Ударная подушка промежуточного разливочного устройства содержит основание, имеющее поверхность основания с областью конической ударной поверхности, которая образует вершину, боковую стенку и верхнюю стенку, продолжающуюся внутрь относительно боковой стенки, заканчиваясь внутренним краем, образующим горловину, отнесенную от вершины и центрированную относительно нее. Верхняя стенка содержит фланец, наклоненный радиально внутрь и вниз к конической ударной поверхности.

[0010] Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предлагается способ непрерывного литья или способ обработки расплава стали, при котором входной поток расплавленной жидкой стали из ковша подают в промежуточное разливочное устройство установки непрерывной разливки стали, где он ударяется в область конической ударной поверхности ударной подушки промежуточного разливочного устройства, после чего течет сквозь горловину ударной подушки промежуточного разливочного устройства в резервуар промежуточного разливочного устройства. Ударная подушка промежуточного разливочного устройства содержит основание, имеющее поверхность основания с областью конической ударной поверхности, которая образует вершину, боковую стенку и верхнюю стенку, продолжающуюся внутрь относительно боковой стенки, заканчиваясь внутренним краем, образующим горловину, отнесенную от вершины и центрированную относительно нее. Верхняя стенка содержит фланец, наклоненный радиально внутрь и вниз к конической ударной поверхности.

[0011] Согласно варианту каждого из описываемых аспектов, верхняя стенка ударной подушки промежуточного разливочного устройства имеет нижнюю поверхность, которая вместе с поверхностью основания и непрерывной внутренней поверхностью боковой стенки образует кольцевую камеру, выполненную с возможностью уменьшения турбулентности входного потока расплавленной жидкой стали из ковша.

[0012] Согласно другому варианту вышеописанных аспектов, область конической ударной поверхности имеет ось, проходящую через вершину и относительно которой область конической ударной поверхности является осесимметричной.

[0013] Согласно другому варианте вышеописанных аспектов область конической ударной поверхности имеет линейный профиль.

[0014] Согласно другому варианту вышеописанных аспектов область конической ударной поверхности имеет угол конусности, измеренный от горизонтальной плоскости, в которой лежит внешний периметр области конической ударной поверхности, до наклонной плоскости, в которой лежит область конической ударной поверхности, составляет около 15°-25°.

[0015] Согласно другому варианту вышеописанных аспектов, угол наклона носка вниз, измеренный от горизонтальной плоскости до нижней поверхности носка, составляет около 20°-25°.

[0016] Согласно другому варианту вышеописанных аспектов, непрерывная кольцевая камера имеет радиус кривизны около 30 мм.

[0017] Согласно другому варианту вышеописанных аспектов по нижней поверхности носка распределены выступы, например, полусферические выступы.

[0018] Вышеописанные варианты могут применяться в комбинации друг с другом.

[0019] Другие аспекты и варианты изобретения, включая устройства, сборки, узлы, предметы, способ их изготовления и эксплуатации, процессы и т.п., которые образуют часть настоящего изобретения, будут более понятны из нижеследующего подробного описания иллюстративных вариантов.

Краткое описание чертежей

[0020] К настоящему описанию приложены чертежи, которые образуют его неотъемлемую часть. Чертежи вместе с общим описанием, приведенным выше, и подробным описанием иллюстративных вариантов, и способов, приведенным ниже, предназначены для пояснения принципов настоящего изобретения. На чертежах:

[0021] Фиг.1 - вид спереди в перспективе и в продольном сечении промежуточного разливочного устройства одноручьевой установки непрерывной разливки стали, содержащего ударную подушку по варианту настоящего изобретения.

[0022] Фиг.2 - вид спереди в продольном сечении промежуточного разливочного устройства одноручьевой установки непрерывной разливки стали по фиг.1.

[0023] Фиг.3 - вид спереди в перспективе ударной подушки варианта, показанного на фиг.1.

[0024] Фиг.4 - вид сверху ударной подушки по фиг.3.

[0025] Фиг.5 - сечение по линии V-V на фиг.4

[0026] Фиг.6 - вид сбоку в перспективе с вырезом ударной подушки по фиг.3-5.

[0027] Фиг.7 - вид в сечении с торца, с направления, показанного стрелкой в правой части фиг.1 и 2, иллюстрирующий профиль потока поступающей жидкой стали, проступающей по трубе, сцентрированной над ударной подушкой.

[0028] Фиг.8 - сечение ударной подушки по другому варианту изобретения.

[0029] Фиг.9 - вид снизу в сечении по линии IX-IX на фиг.8.

[0030] Фиг.10 и 11 - взяты из патента США Re. 35,685, где фиг.10 - продольное сечение исследования водной модели промежуточного разливочного устройства, а фиг.11 - поперечное сечение по линии XI-XI на фиг.10.

Подробное описание иллюстративных вариантов и иллюстративных способов

[0031] Далее следует более подробное описание иллюстративных вариантов и способов, показанных на приложенных чертежах, на которых одинаковые или соответствующие детали на всех чертежах обозначены одними и теми же позициями. Следует отметить, однако, что изобретения в более широких аспектах не обязательно ограничено конкретными деталями, репрезентативными материалами и способами, и иллюстративными примерами, показанными и описанными в связи с иллюстративными вариантами и способами.

[0032] Иллюстративное промежуточное разливочное устройство для установки непрерывной разливки стали на фиг.1 и 2 обозначено позицией 10. Хотя на чертежах показана одноручьевая установка непрерывной разливки, следует понимать, что варианты настоящего изобретения могут применяться и в двухручьевых, и в многоручьевых установках непрерывной разливки. Пример многоручьевой установки непрерывной разливки, хотя и с другой ударной подушкой, приказан на фиг.10 в патенте США Re. 35,685. Промежуточное разливочное устройство 10 содержит торцевые стенки 12 и 14, переднюю и заднюю стенки (позициями не обозначены), и пол 16 промежуточного разливочного устройства, проходящий между торцевыми стенками 12 и 14 и боковыми стенками и соединенный (или интегрированный) с ними. Торцевые стенки 12, 14 промежуточного разливочного устройства и пол 16 совместно образуют камеру или резервуар 18 для приема и удержания ванны расплава стали. Ударная подушка 20 промежуточного разливочного устройства расположена в резервуаре 18, например, ближе к торцевой стенке 12, чем к торцевой стенке 14. Над ударной подушкой 20 промежуточного разливочного устройства расположена нижняя часть трубы 22 ковша для введения из ковша входного потока 24 (фиг.7) расплава стали в ударную подушку 20. Поток расплава стали и структура и функции ударной подушки 20 более подробно описываются ниже.

[0033] Промежуточное разливочное устройство 10 содержит переливное устройство 26, которое делит промежуточное разливочное устройство 10 на правый и левый (первый и второй) отсеки 18а и 18b, соответственно, при этом ударная подушка 20 находится в правом отсеке 18а на полу 16 промежуточного разливочного устройства (фиг.1 и 2). В нижней части переливного устройства 26 имеется канал 26а, обеспечивающий сообщение по текучей среде между жидкой сталью в левом и правом отсеках 18а, 18b. В правом отсеке 18а между переливным устройством 26 и ударной подушкой 20 промежуточного разливочного устройства расположен диффузор 28. На пол 16 промежуточного разливочного устройства в левом отсеке 18b опирается перегородка 30, в которой выполнено множество наклоняющихся вверх (справа налево в направлении потока) цилиндрических каналов 30а. На противоположной стороне перегородки 30 от переливного устройства 26 установлен стопорной стержень 32, который выровнен с выпускным портом или гнездовым блоком 34 промежуточного разливочного устройства, через который жидкая сталь вытекает из промежуточного разливочного устройства 10. Перемещение стопорного стержня 32 вверх и вниз регулирует выходной поток расплава стали из промежуточного разливочного устройства 10 в изложницы (не показаны).

[0034] Ударная подушка 20 промежуточного разливочного устройства может быть изготовлена из материала или материалов, подходящих для планируемого применения в промежуточном разливочном устройстве установки непрерывной разливки для обработки расплава стали. Обычно такой материал (материалы) обладают высокой стойкостью к ударам и истиранию, большую прочность в при высоких температурах и огнеупорностью и, кроме того, хорошими литейными качествами. Примерами подходящих материалов являются металлы, керамика и песок с керамическими покрытиями. В качестве конкретных, но не ограничивающих примеров можно привести литьевые составы с низким содержанием влаги и высоким содержанием оксида алюминия, такие как Narcon 70 Castable и грубые литьевые составы с высоким содержанием оксида алюминия и низким содержанием цемента, такие как Versaflow® 7°C Plus, которые являются огнеупорными материалами, подходящими для применения в ударной подушке 20 промежуточного разливочного устройства. Согласно технической литературе, Narcon 70 Castable содержит (после прокаливания) 26,9% SiO2, 69,8% Al2O3, 1,7% TiO2, 0,8% Fe2O3, 0,7% CaO и 0,1% Na2O3, а Versaflow® 7°C Plus содержит (после прокаливания) 27,5% SiO2, 67,3% Al2O3, 2,1% TiO2, 1,2% Fe2O3, 1,6% CaO, 0,1% MgO и 0,2% Na2O+K2O. Детали корпуса промежуточного разливочного устройства 20 могут быть покрыты коррозиестойким материалом для приема входного потока 24 из ковша и контакта с ним. Такие коррозиестойкие покрытия могут содержать материал со средним коэффициентом черноты (такой как цирконий, иттрий, карбид кремния) материал с высоким коэффициентом отражения (например, алюминий или оксид алюминия), или высокотемпературную не окисляющую смазку (нитрид бора).

[0035] В варианте, показанном на фиг.3-6, ударная подушка 20 промежуточного разливочного устройства содержит круглое основание 40 (при виде сверху или снизу). Основание 40 содержит верхнюю поверхность основания, имеющую коническую область 42 ударной поверхности, и примыкающую, соседнюю кольцевую область 44 поверхности основания, концентрично окружающую коническую область 42 поверхности основания. В показанном варианте коническая область 42 поверхности основания не является усеченной. Факультативно верхняя часть конической области 42 поверхности основания может быть немного скруглена, сохраняя, тем не менее, коническую форму. Как лучше всего видно на фиг.5, коническая область 42 поверхности основания проходит вверх, заканчиваясь вершиной или пиком 46. Коническая область 42 поверхности основания является осесимметричной относительно воображаемой оси Az (фиг.5), проходящей через вершину 46. В показанных вариантах коническая область 43 поверхности основания имеет линейный профиль или сечение, как лучше всего видно на фиг.5. Нижняя часть линейного профиля конической области 42 поверхности основания заканчивается на внешнем периметре 48, примыкающем к радиально внутреннему краю кольцевой области 44 поверхности основания и прилегающей к ней. Верхняя часть линейного профиля конической области 42 поверхности основания заканчивается в точке, соответствующей вершине 46, которая совпадает с осью Az. Кольцевая область 44 поверхности основания может быть по меньшей мере частично плоской и лежать в горизонтальной плоскости, параллельной нижней поверхности 40а основания 40.

[0036] Ударная подушка 20 промежуточного разливочного устройства содержит боковую стенку 50,имеющую внутреннюю поверхность 52 боковой стенки, которая непрерывно/бесконечно огибает сама себя, чтобы выглядеть как кольцо, если смотреть сверху, как показано на фиг.4. Боковая стенка 50 показана имеющей равномерную толщину на все ее окружности в 360°. Внутренняя поверхность 52 боковой стенки расположена концентрично снаружи и по существу перпендикулярно относительно кольцевой области 44 поверхности основания. Как лучше всего видно в сечении на фиг.5, внутренняя поверхность 52 боковой стенки содержит криволинейные переходные участки 54, 56, расположенные снизу и сверху, соответственно. Криволинейные переходные участки 54, 56 могут быть симметричными друг другу. Концы нижнего криволинейного переходного участка 54 расположены заподлицо с кольцевой областью 44 поверхности основания и с внутренней поверхностью 52 стенки и примыкают к ним. Нижний криволинейный переходный участок 54 непрерывно изгибается между основанием 4 и внутренней поверхностью 52 боковой стенки.

[0037] Ударная подушка 20 промежуточного разливочного устройства дополнительно содержит верхнюю стенку 60, продолжающуюся внутрь от верхнего переходного участка 56 и по существу перпендикулярную боковой стенке 50, заканчиваясь внутренним краем 62. Верхний переходный участок 56 выполнен в виде криволинейной выточки, которая непрерывно изгибается между внутренней поверхностью 52 боковой стенки и верхней стенкой 60, и концы которой расположены заподлицо с ними и примыкают к ним. Горловина 64, образованная внутренним краем 62, расположена над вершиной 46 и соосно с ней. При эксплуатации горловина 64 находится под трубой 22 ковша и соосно с ней для приема входного потока 24 из ковша. В показанных вариантах диаметр горловины 64 приблизительно составляет или меньше диаметра внешнего периметра 48 области конической ударной поверхности.

[0038] Верхняя стенка 60 содержит фланец 66 наклоненный внутрь и вниз и заканчивающийся краем 62. Верхняя стенка 60 имеет первую область 60а нижней поверхности, которая проходит по существу горизонтально и параллельно нижней поверхности 40а, и вторую область нижней поверхности (также именуемую здесь нижней поверхностью фланца) 66а, соответствующую дну фланца 66. Нижняя поверхность 66а фланца наклонена радиально внутрь и вниз от первой области 60а нижней поверхности к конической ударной поверхности 42. Как лучше всего видно на фиг.4 и 5, первая область 60а нижней поверхности и нижняя поверхность 66а фланца стыкуются в точке 60b.

[0039] Основание 40, боковая стенка 50 и верхняя стенка 60 могут быть выполнены интегрально, т.е., как единая деталь или монолитная часть. Альтернативно, основание 40, боковая стенка 50, верхняя стенка 60 и/или другие части промежуточного разливочного устройства могут быть сформированы из отдельных деталей, временно или постоянно соединенных друг с другом. Коническая область 42 ударной поверхности, кольцевая область 44 поверхности основания, непрерывная поверхность 52 боковой стенки, криволинейная область 54, 56 переходных участков и области 60а, 66а нижней поверхности совместно образуют непрерывную кольцевую камеру вокруг оси Az, которая может иметь форму тора.

[0040] Как показано на фиг.7, жидкая сталь подается в промежуточное разливочное устройство через трубу или вертикальный литник 22 в форме входного потока 24 из ковша. Было обнаружено, что особенно хорошие результаты дает отношение (Dj/Dm) внутреннего диаметра Dj трубы 22 ковша к диаметру Dm горловины 64 в диапазоне около 0,3-0,4. В этом иллюстративном варианте труба 22 ковша и горловина 64 расположены соосно друг с другом. Конструкция описываемых иллюстративных вариантов заставляет входной поток 24 из ковша бить в коническую область 42 ударной поверхности, которая перенаправляет поток 24 радиально наружу к нижнему переходному участку 54 и внутренней поверхности 52 стенки. Форма непрерывной кольцевой камеры заставляет расплав стали течь в обратном направлении к входному потоку 24 для уменьшения турбулентности и рассеяния энергии расплава стали до того, как он вытечет из ударной подушки 10. Обратный поток текучей среды выводится вверх через горловину 64, а затем, по существу радиально наружу во всех направлениях к стенкам промежуточного разливочного устройства 10 в виде по существу ламинарного потока. Благодаря тому, что горловина 64 имеет больший диаметр, чем диаметр трубы 22, между входным потоком 24 их ковша и внутренним краем 62 возникает кольцевой поток, направленный вверх.

[0041] Расплав стали выходит из горловины 64 в первый отсек 18а. Непрерывный входной поток из ковша и выход расплава стали из выпуска 34 заставляет расплав стали в первом отсеке 18а течь к переливному устройству 26 и через канал 26а в переливном устройстве. После прохождения через канал 28 в переливном устройстве расплав стали течет поверх перегородки 30 и/или через цилиндрические каналы 30а, после чего выводится через выпуск 34.

[0042] Реверсирование направления потока расплава стали относительно самого себя создает эффект самоторможения. Вследствие этого выходящий из горловины 64 поток расплава стали, поступающий в отсек 18а, является менее турбулентным и имеет меньше энергии. Вышеописанные проблемы «открытого глаза» и разбрызгивания, тем самым, существенно уменьшаются.

[0043] В конкретном иллюстративном варианте, предназначенном для подавления эффекта «открытого глаза» коническая область 42 ударной поверхности имеет угол ϕ конусности (фиг.5) между горизонтальной плоскостью, в которой лежит внешний периметр 48 и наклонной плоскостью, в которой лежит область конической ударной поверхности, составляющий около 15°-25°. В другом конкретном иллюстративном варианте, предназначенном для подавления эффекта «открытого глаза», фланец 66 имеет угол тета (θ) наклона между горизонтальной плоскостью и плоскостью, в которой лежит нижняя поверхность 66а фланца 66, составляющий около 20°-25°. В другом конкретном иллюстративном варианте, предназначенном для подавления эффекта «открытого глаза», непрерывная кольцевая камера имеет радиус кривизны около 30 мм. Эти иллюстративные варианты могут реализовываться отдельно или совместно друг с другом в любой комбинации. Ударная камера может иметь высоту, равную или превышающую внутренний диаметр трубы, чтобы осуществлять управление потоком.

[0044] Было проведено вычислительное гидродинамическое моделирование ударных подушек, сконструированных в соответствии с вышеописанными параметрами. Осредненная по площади скорость, которая является показателем активности потока на заливной стороне верхней поверхности ванны стали, по расчетам была около на 50% ниже в варианте настоящего изобретения по сравнению с плоской ударной подушкой в форме лепестка. Вероятность возникновения «открытого глаза» по расчетам также снижалась в той же пропорции. Анализ вычислительного гидродинамического моделирования, в котором скорости и площади вычислялись для ячеек сетки и осредненная по площади скорость, эта осредненная по площади скорость определялась следующим способом:

[0045] осредненная по площади скорость

[0046] По существу обнаружено, что высокие осредненные по площади скорости соответствуют большему уносу флюса в промежуточном разливочном устройстве и стали более низкого качества, а низкие осредненные по площади скорости соответствуют меньшему уносу флюса в промежуточном разливочном устройстве и стали более высокого качества. Поэтому уменьшение примерно на 50% осредненной по площади скорости образует существенное уменьшение уноса флюса в промежуточном разливочном устройстве и приводит к получению стальных изделий более высокого качества. Не вдаваясь в теорию, считается что повышение качества, достигаемой с помощью описанных иллюстративных вариантов, объясняется одним или более из следующих факторов: снижение высокой скорости входных потоков и турбулентности благодаря эффекту самоторможения; уменьшение разбрызгивания при начале разливки и при непрерывной работе; увеличенное время нахождения расплава стали в резервуаре; содействие всплыванию примесей и частиц; и более равномерная температура в резервуаре.

[0047] На фиг.8 и 9 показан другой иллюстративный вариант ударной подушки. Для краткости, нижеследующее описание концентрируется на отличиях иллюстративного варианта по фиг.8 и 9 от других иллюстративных вариантов, описанных выше. Одинаковыми позициями обозначены подобные или соответствующие части разных иллюстративных вариантов.

[0048] В иллюстративном варианте по фиг.8 и 9, по нижней поверхности 66а фланца распределены на 360°. Выступы 80 могут быть распределены равномерно, например, как периодический рисунок, или произвольно, или в ином порядке. В иллюстративном варианте внешние поверхности выступов 80 имеют полусферическую форму. Однако выступы 80 могут принимать альтернативную форму. Более того, выступы 80 могут иметь идентичные или разные форму относительно друг друга. Было обнаружено, что выступы 80, особенно полусферические выступы, дополнительно снижают скорость исходящего потока жидкой стали, когда он выходит из ударной подушки 20 через горловину 64. Дополнительно или альтернативно, выступы 80 могут быть расположены в других местах внутренней поверхности ударной подушки.

[0049] Вышеприведенное подробное описание некоторых иллюстративных вариантов предназначено для пояснения принципов изобретения и его практического применения, позволяя специалистам понять различные варианты изобретения и различные их модификации, пригодные для разных вариантов применения. Это описание не обязательно является исчерпывающим или ограничивает изобретение конкретными описанными вариантами. В описании приведены конкретные примеры для достижения более общей цели, которая может быть достигнута другим способом.

[0050] Толкованию по абзацу 6, Параграфа 112 Раздела 35 Кодекса США подлежат только те пункты формулы, в которых применено выражение «средство для». Кроме того, никакие ограничения, приведенные в описании, не должны распространяться на какие-либо пункты формулы изобретения, если эти ограничения явно не включены в формулу изобретения.

1. Ударная подушка промежуточного разливочного устройства, содержащая:

основание, имеющее поверхность основания, содержащую область конической ударной поверхности, образующую вершину;

боковую стенку;

верхнюю стенку, продолжающуюся внутрь относительно боковой стенки, заканчиваясь внутренним краем, образующим горловину, отнесенную от вершины и сцентрированную относительно нее, при этом верхняя стенка содержит фланец, наклоненный радиально внутрь и вниз к конической ударной поверхности; и

выступы, распределенные по области нижней поверхности фланца.

2. Подушка по п. 1, в которой боковая стенка содержит непрерывную внутреннюю поверхность боковой стенки, расположенную радиально снаружи от поверхности основания, а верхняя стенка содержит нижнюю поверхность, которая совместно с поверхностью основания и непрерывной внутренней поверхностью боковой стенки, образует непрерывную кольцевую камеру, выполненную с возможностью уменьшения турбулентности входного потока расплавленной жидкой стали из ковша.

3. Подушка по п. 2, в которой поверхность основания дополнительно содержит первую плоскую кольцевую область между областью конической ударной поверхности и внутренней непрерывной поверхностью боковой стенки, верхняя стенка содержит вторую плоскую кольцевую область, продолжающуюся между непрерывной внутренней поверхностью боковой стенки и фланцем, причем первая и вторая плоские кольцевые области разнесены друг от друга и продолжаются в плоскостях, параллельных друг другу.

4. Подушка по любому из пп. 1-3, в которой область конической ударной поверхности имеет ось, проходящую через вершину, и относительно которой область конической ударной поверхности осесимметрична.

5. Подушка по п. 4, в которой область конической ударной поверхности имеет линейный профиль.

6. Подушка по п. 5, в которой область конической ударной поверхности имеет угол конусности, измеренный от горизонтальной плоскости, в которой лежит внешний периметр области конической ударной поверхности, до наклонной плоскости, в которой лежит линейный профиль области конической ударной поверхности, составляющий около 15°-25°.

7. Подушка по любому из пп. 1-6, в которой угол наклона вниз фланца, измеренный от горизонтальной плоскости до нижней поверхности фланца составляет около 20°-25°.

8. Подушка по любому из пп. 1-7, в которой верхняя стенка содержит нижнюю поверхность, которая совместно с поверхностью основания и непрерывной внутренней поверхностью боковой стенки образует непрерывную кольцевую камеру с радиусом кривизны около 30 мм.

9. Подушка по любому из пп. 1-8, в которой выступы имеют полусферическую форму.

10. Промежуточное разливочное устройство установки непрерывной разливки, для вмещения резервуара расплавленной стали, имеющей поток текучей среды, создаваемый входным потоком из ковша, содержащее ударную подушку по любому из пп. 1-9.

11. Способ непрерывной разливки, включающий этапы, на которых:

подают входной поток расплавленной жидкой стали из ковша в промежуточное разливочное устройство установки непрерывной разливки, при этом промежуточное разливочное устройство установки непрерывной разливки содержит ударную подушку промежуточного разливочного устройства, содержащую основание, имеющее поверхность основания с областью конической ударной поверхности, образующей вершину, боковую стенку и верхнюю стенку, продолжающуюся внутрь относительно боковой стенки, заканчивающуюся внутренним краем, образующим горловину, отнесенную от вершины и сцентрированную относительно нее и расположенную для приема входного потока из ковша, при этом верхняя стенка содержит фланец, наклоненный радиально внутрь и вниз к конической ударной поверхности, и выступы, распределенные по области нижней поверхности фланца;

направляют входной поток расплавленной жидкой стали из ковша на область конической ударной поверхности; и

позволяют ударившейся расплавленной жидкой стали выйти из ударной подушки промежуточного разливочного устройства через горловину.

12. Способ по п. 11, при котором боковая стенка ударной подушки содержит непрерывную внутреннюю поверхность боковой стенки, расположенную радиально снаружи от поверхности основания, а верхняя стенка содержит нижнюю поверхность, которая совместно с поверхностью основания и непрерывной внутренней поверхностью боковой стенки образует непрерывную кольцевую камеру, выполненную с возможностью уменьшения турбулентности входного потока расплавленной жидкой стали из ковша.

13. Способ по п. 12, при котором поверхность основания ударной подушки дополнительно содержит первую плоскую кольцевую область между областью конической ударной поверхности и внутренней непрерывной поверхностью боковой стенки, верхняя стенка содержит вторую плоскую кольцевую область, продолжающуюся между непрерывной внутренней поверхностью боковой стенки и фланцем, причем первая и вторая плоские кольцевые области разнесены друг от друга и продолжаются в плоскостях, параллельных друг другу.

14. Способ по любому из пп. 11-13, при котором область конической ударной поверхности ударной подушки имеет ось, проходящую через вершину и относительно которой область конической ударной поверхности осесимметрична.

15. Способ по п. 14, при котором область конической ударной поверхности ударной подушки имеет линейный профиль.

16. Способ по п. 15, при котором область конической ударной поверхности ударной подушки имеет угол конусности, измеренный от горизонтальной плоскости, в которой лежит внешний периметр области конической ударной поверхности, до наклонной плоскости, в которой лежит линейный профиль области конической ударной поверхности, составляющий около 15°-25°.

17. Способ по любому из пп. 11-16, при котором угол наклона вниз фланца, измеренный от горизонтальной плоскости до нижней поверхности фланца составляет около 20°-25°.

18. Способ по любому из пп. 11-17, при котором верхняя стенка содержит нижнюю поверхность, которая совместно с поверхностью основания и непрерывной внутренней поверхностью боковой стенки образует непрерывную кольцевую камеру с радиусом кривизны около 30 мм.

19. Способ по любому из пп. 11-18, при котором выступы ударной подушки имеют полусферическую форму.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к разливке металла. Сушку и подогрев углеродсодержащей футеровки сталеразливочных ковшей осуществляют электрическими радиационными нагревателями в две стадии.

Сосуд содержит тело из огнеупорного материала. Тело имеет полость для содержания или передачи расплавленного металла и наружную поверхность, содержащую внедренную в нее или непосредственно под ней армирующую сетку из металлической проволоки.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для футеровки технологических емкостей. Емкость для расплавленного металла содержит корпус (20), огнеупорные футеровочные блоки (14, 15), размещенные в нем с образованием просвета (24) между их наружными поверхностями и корпусом, и пару ограждений (35, 36), расположенных внутри просвета.

Изобретение относится к области металлургии. В металлическом кожухе 2 монтируют футеровку 3, состоящую из огнеупорной кирпичной кладки и верхнего рабочего слоя 1, затем футеровку отжигают.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к материалам, предназначенным для защиты рабочей поверхности огнеупорных футеровок от окисления, коррозионного и эрозионного действия металла и шлака, в частности сталеразливочных ковшей.

Изобретение относится к области металлургии. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к футеровке сталеразливочного ковша. .

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в промежуточном ковше для непрерывной разливки стали. .

Изобретение относится к полунепрерывному литью слитков из алюминиевых сплавов. Расплавленный металл подают в водоохлаждаемый кристаллизатор (1) скольжения и частично погружают в расплавленный металл в кристаллизаторе инертное по отношению к расплавленному металлу теплоотводящее устройство (4) для дополнительного охлаждения.

Изобретение относится к металлургии, а именно к разливке сталей и сплавов в вакуумно-индукционной печи, и может быть использовано в цехах металлургических заводов для регулирования скорости разливки металла из промковша в изложницы.

Изобретение относится к непрерывной разливке стали. Устройство для непрерывной разливки прямоугольных стальных слитков содержит промежуточный ковш (1), кристаллизатор с широкими (11) и узкими (12) гранями и глуходонный цилиндрический погружной напорный разливочный стакан (2).

Настоящее изобретение относится к стакану для литья тонких слябов из металла с очень высоким расходом, причем стакан для литья тонких слябов имеет геометрию, симметричную относительно первой плоскости П1 симметрии, определяемой продольной осью X1 и первой поперечной осью X2, нормальной к продольной оси X1, и симметричную относительно второй плоскости П2 симметрии, определяемой продольной осью X1 и второй поперечной осью X3, нормальной к продольной оси X1 и первой поперечной оси X2, причем стакан (1) для литья тонких слябов проходит вдоль продольной оси X1 от впускного участка, расположенного у верхнего конца стакана для литья тонких слябов и содержащего впускное отверстие (50u), ориентированное параллельно продольной оси X1, до выпускного диффузорного участка, расположенного у нижнего конца стакана для литья тонких слябов и содержащего первое и второе выпускные отверстия (51d) каналов, причем выпускной диффузорный участок имеет ширину, которая измеряется в направлении второй поперечной оси X3 и которая по меньшей мере в три (3) раза больше толщины, измеряемой в направлении первой поперечной оси X2, и содержит соединительный участок, соединяющий впускной участок и выпускной диффузорный участок, причем стакан для литья тонких слябов дополнительно содержит: центральное отверстие (50), ограничиваемое стенкой отверстия и отверстием у вышеуказанного впускного отверстия (50u) и проходящее в направлении продольной оси X1 и оканчивающееся у верхнего конца (10u) разделителя (10), причем центральное отверстие (50) содержит: верхний участок (50a) отверстия, содержащий впускное отверстие, проходящий по высоте Ha и примыкающий и образующий верхнюю границу (5a) с сужающимся участком (50e) отверстия высотой He, расположенным в соединительном участке стакана для литья тонких слябов и примыкающим к тонкому участку (50f) отверстия высотой Hf, расположенному в диффузорном участке стакана для литья тонких слябов и оканчивающемуся на уровне верхнего конца (10u) разделителя (10), первый и второй передние каналы (51), отделенные друг от друга разделителем (10) и проходящие параллельно второй плоскости П2 симметрии, причем первый и второй передние каналы проходят от первого и второго впусков (51u) каналов, выходящих по меньшей мере частично на двух противоположных стенках сужающегося участка (50e) отверстия к первому и второму отверстиям (51d) выпускных каналов, причем первый и второй передние каналы (51) имеют ширину W51, которая измеряется в направлении первой поперечной оси X2 и во всех случаях меньше ширины D2(X1) верхнего участка (50a) отверстия, измеряемой в направлении первой поперечной оси X2, центральное отверстие (50) имеет радиус кривизны ρa1 в любой точке стенки отверстия на протяжении по меньшей мере 90% высоты Ha верхнего участка (50a) отверстия, который стремится к бесконечности, причем в сечении стакана для литья тонких слябов по первой плоскости П1 симметрии геометрия стенки центрального отверстия (50) характеризуется тем, что радиус кривизны в любой точке стенки отверстия сужающегося участка (50e) отверстия является конечным, и отношение высоты Hf тонкого участка (50f) отверстия к высоте He сужающегося участка (50e) отверстия составляет не более 1, Hf/He≤1.

Изобретение относится к деформированным изделиям из алюминиево-медно-литиевых сплавов и может быть использовано для изготовления конструктивных элементов для авиационной и космической промышленности.

Изобретение может быть использовано при литье слитка и заготовки с прямым охлаждением в форму с вертикальной полостью. Устройство (8) для распределения жидкого металла содержит корпус из огнеупорного материала с основанием (12) и периферийной стенкой (14) и установлено на литейном столе (2).

Изобретение относится к области литейного производства. Для определения контура лунки слитка из алюминия и алюминиевых сплавов при полунепрерывном литье в жидкую лунку слитка в кристаллизаторе вливают жидкий сплав того же химического состава, что и отливаемый слиток, причем во вливаемый в жидкую лунку сплав предварительно вводят нанопорошок тугоплавкого химического соединения.
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при непрерывной разливке алюмниево-литиевых сплавов. Получают в отдельных печах по меньшей мере два сплава на основе алюминия.

Изобретение относится к литейному производству и предназначено для защиты поверхности расплавленного металла. Устройство для распределения сыпучего материала по круговой поверхности содержит центральный вал (14), вращающуюся вокруг него распределительную плиту (12) с радиальной прорезью (16), скребковое устройство (24) для распределения сыпучего материала по всей длине прорези (16), прямоугольный распределительный желоб (22), установленный на плите (12), и питающую трубу (30) для подачи сыпучего материала в желоб (22).
Изобретение относится к металлургии, а именно к легированию металлических отливок, получаемых методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) в условиях избыточного давления газовой среды на стадии их формообразования.

Изобретение относится к области непрерывного литья и может быть использовано для разливки расплавленной стали в кристаллизатор. Погружной стакан имеет уплощенную форму, в которой ширина Wn внутреннего отверстия больше, чем толщина Tn внутреннего отверстия. Погружной стакан содержит выступающий участок в центральной части поверхности стенки в направлении ширины плоской части погружного стакана, обозначаемый как центральный выступающий участок. Соотношение Wp/Wn является отношением длины Wp центрального выступающего участка в направлении ширины к ширине Wn внутреннего отверстия равно 0,2 или более и 0,7 или менее, причем центральный выступающий участок расположены симметрично в виде пары, а общая длина пары центральных выступающих участков в направлении ширины составляет 0,15 или более и 0,75 или менее от Tn. Изобретение позволяет создать уплощенный погружной стакан, стабилизирующий испускаемый поток расплавленной стали, и тем самым поверхность расплавленной стали в литейной форме, а именно уменьшая ее флуктуации. 6 з.п. ф-лы, 5 табл., 5 пр., 9 ил.

Изобретение относится к области металлургии. Ударная подушка содержит основание, на поверхности которого расположена область конической ударной поверхности с вершиной, боковую стенку и верхнюю стенку. Верхняя стенка направлена от боковой стенки внутрь и заканчивается внутренним краем, образующим горловину. Горловина отнесена от вершины и сцентрирована относительно нее. На верхней стенке размещен фланец, наклоненный радиально внутрь и вниз к конической ударной поверхности. По области нижней поверхности фланца распределены выступы. Обеспечивается снижение турбулентности потока поступающей стали. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 11 ил.

Наверх