Устройство для защиты струи металла при непрерывной разливке стали

Предлагаемая полезная модель относится к области черной металлургии, а именно, к сталеплавильному производству и может быть использована в конструкции установок для непрерывной разливки жидкого металла. Задача полезной модели - обеспечение равномерности расхода (потоков) защитного газа по радиально расположенным на торцовой поверхности огнеупорной трубы пазам. Устройство для защиты струи металла при непрерывной разливке стали содержит огнеупорную трубу 1 с конической поверхностью 2 и металлическим кожухом 3, установленным с образованием кольцевого канала 4. Кольцевой канал 4 сообщён с патрубком 5 подвода защитного газа и посредством пазов 6, выполненных на торцовой поверхности -Н- огнеупорной трубы 1, с каналами 7, расположенными на её конической поверхности 2. Площадь поперечного сечения каждого последующего паза 6 выполнена увеличивающейся относительно вертикальной плоскости -Р-, проходящей через центральные продольные оси -с-с₁ - и -о-о₁- соответственно огнеупорной трубы 1 и патрубка 5 для подвода защитного газа в направлении, диаметрально противоположном месту установки патрубка 5. При этом увеличивающимися в упомянутом направлении могут быть как ширина -b-, так и глубина -t- торцовых пазов 6. 2 з.п.ф. 3 илл.

Предлагаемая полезная модель относится к области черной металлургии, а именно, к сталеплавильному производству и может быть использована в конструкции установок для непрерывной разливки жидкого металла.

Известно устройство для защиты струи металла по патенту SU 1838038 кл. B22D 11/10, включающее разливочный стакан промежуточного ковша, огнеупорную трубу, снабженную конической поверхностью и металлическим кожухом, установленным с образованием кольцевого канала, сообщенного с патрубком для подвода инертного газа.

Недостатком известного технического решения является следующее. Вследствие того, что металлический кольцевой кожух закреплен на опорном кольце, существует высокая степень вероятности перекоса огнеупорной трубы относительно устройства для защиты струи при ее установке и соединении с разливочным стаканом. Кроме того, температурные расширения разливочного стакана, огнеупорной трубы и элементов устройства для защиты металла также способствуют увеличению взаимных перекосов, что приводит к образованию неравномерных зазоров между выше перечисленными элементами и как следствие - падение сопротивления истечения защитного газа, снижение его давления в кольцевом канале, увеличение его расхода и возникновение подсоса воздуха из окружающей атмосферы. Все перечисленные доводы способствуют увеличению расхода защитного газа, снижению степени защиты струи жидкого металла, снижению качества металла и получаемой из него продукции, увеличению количества брака, снижению марочности произведенного металла.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом), по мнению авторов, является устройство для защиты струи металла при непрерывной разливке стали по патенту SU 2229955 кл. B22D 11/106, содержащее огнеупорную трубу с конической поверхностью и металлическим кожухом, установленным с образованием кольцевого канала, сообщенного с патрубком для подвода защитного газа и, посредством пазов, выполненных на торцовой поверхности огнеупорной трубы с каналами, расположенными на конической поверхности последней.

Недостатком известного технического решения является следующее. В процессе эксплуатации разливочного оборудования возникают ситуации, при которых во время пристыковки (установки) устройства для защиты струи жидкого металла к разливочному стакану разливочного ковша, торцовая поверхность металлического кожуха, контактируя (ударяясь) с разливочным стаканом, местами деформируется. А так как поперечное сечение каждого из пазов, расположенных на торцовой поверхности огнеупорной трубы, имеет одинаковую площадь, то в местах деформации металлического кожуха происходит уменьшение упомянутой площади поперечного сечения. А это, в свою очередь, способствует возникновению неравномерности потоков защитного газа от подающего патрубка до выхода их из каналов. Вместе с этим, поток защитного газа по торцовым пазам, расположенным в зоне размещения подводящего патрубка, значительно интенсивнее потоков защитного газа, проходящих по пазам в противолежащей зоне. Указанная неравномерность потоков защитного газа в недостаточной степени обеспечивает возникновение одинаковой по диаметру и поддержание вокруг струи жидкого металла надежной газовой оболочки, следствием чего является снижение степени защиты струи жидкого металла от окисления, снижение качества металла и получаемой из него продукции, увеличение количества брака.

Задача, на осуществление которой направлено техническое решение - обеспечение равномерности расхода (потоков) защитного газа по радиально расположенным на торцовой поверхности огнеупорной трубы пазам. При этом достигается получение такого технического результата как повышение степени защиты струи жидкого металла от окисления, повышение качества производимой продукции и снижение выхода брака.

Вышеуказанные недостатки исключаются тем, что в устройстве для защиты струи металла при непрерывной разливке стали, содержащем огнеупорную трубу с конической поверхностью и металлическим кожухом, установленным с образованием кольцевого канала, сообщенного с патрубком для подвода защитного газа и посредством пазов, выполненных на торцовой поверхности огнеупорной трубы с каналами, расположенными на конической поверхности последней, площадь поперечного сечения каждого последующего паза выполнена увеличивающейся относительно вертикальной плоскости, проходящей через центральные продольные оси огнеупорной трубы и патрубка для подвода защитного газа в направлении, диаметрально противоположном месту установки последнего. При этом увеличивающимися в упомянутом направлении могут быть как ширина, так и глубина торцовых пазов.

Сопоставительный анализ предложенного технического решения с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного своим конструктивным исполнением, а именно, изменяющимся поперечным сечением каждого последующего паза относительно вертикальной плоскости, проходящей через продольные оси огнеупорной трубы и патрубка для подвода защитного газа в направлении, диаметрально противоположном месту установки упомянутого патрубка. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию полезной модели «Новизна».

Так как предлагаемая полезная модель может быть использована в металлургической промышленности, а проведение испытаний опытного образца уже показали положительные результаты, следовательно, данное техническое решение соответствует критерию полезной модели «Промышленная применимость».

Сравнительный анализ предложенного технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями, не позволил выявить существенные признаки, присущие заявленному решению. Отсюда следует, что заявленная совокупность существенных отличий позволяет обеспечить получение вышеуказанного технического результата.

Предложенное техническое решение будет понятно из следующего описания и приложенных к нему чертежей:

На фиг.1 - схематично изображен общий вид предлагаемого устройства;

На фиг.2 - изображен разрез А-А фиг.1;

На фиг.3 - изображен вид Б фиг.2;

Устройство для защиты струи металла при непрерывной разливке стали содержит огнеупорную трубу 1 с конической поверхностью 2 и металлическим кожухом 3, установленным с образованием кольцевого канала 4. Кольцевой канал 4 сообщен с патрубком 5 подвода защитного газа и посредством пазов 6, выполненных на торцовой поверхности -Н- огнеупорной трубы 1, с каналами 7, расположенными на ее конической поверхности 2. Площадь поперечного сечения каждого последующего паза 6 выполнена увеличивающейся относительно вертикальной плоскости -Р-, проходящей через центральные продольные оси -с-с₁ - и -о-о₁- соответственно огнеупорной трубы 1 и патрубка 5 для подвода защитного газа в направлении, диаметрально противоположном месту установки патрубка 5. При этом увеличивающимися в упомянутом направлении могут быть как ширина -b-, так и глубина -t- торцовых пазов 6.

Устройство для защиты струи металла работает следующим образом.

Струя жидкого металла из разливочного ковша (на рисунке не показан) через разливочный стакан 8 и огнеупорную трубу 1 поступает в приемную секцию промежуточного ковша. Далее жидкий металл из промежуточного ковша подается через выпускные стаканы в кристаллизаторы (под уровень металла). Из кристаллизаторов вытягиваются непрерывно литые слитки. Расход металла из ковша регулируется при помощи стопоров или шиберных затворов (не показано).

В процессе разливки жидкого металла в патрубок 5 металлического кожуха 3 подается защитный газ (аргон), который через кольцевой канал 4 и торцовые пазы 6 поступает в каналы 7, обеспечивая при этом защиту струи жидкого металла от взаимодействия с кислородом воздуха.

Выполнение площади поперечного сечения каждого последующего паза 6 увеличивающейся относительно вертикальной плоскости -Р-, проходящей через центральные продольные оси огнеупорной трубы и патрубка для подвода защитного газа в направлении, диаметрально противоположном месту установки патрубка 5, обеспечивает равномерность расхода (потоков) защитного газа, даже при значительной деформации торцовой поверхности металлического кожуха, что положительно сказывается на степени защиты жидкого металла от окисления в процессе его разливки.

Пример.

Промышленные испытания защитного устройства предлагаемой конструкции проводили на разливочном участке отделения непрерывной разливки стали. Жидкая сталь разливалась из сталеразливочного ковша емкостью 160 т через огнеупорный разливочный стакан с отверстием диаметром 95-100 мм и присоединенным к нему защитным устройством с расходом защитного газа (аргона) 85 л/мин.

Промышленные испытания, проведенные на разливочном участке отделения непрерывной разливки стали показали что, использование предлагаемого технического решения позволило повысить качество жидкого металла, а именно:

- снижение брака составило в среднем 2,5-3,2%;

- перевод произведенного металла в без заказную продукцию снизился в среднем на 6-8%.

Все вышеперечисленное способствует обеспечению равномерности расхода (потоков) защитного газа по радиально расположенным на торцовой и конической поверхностях огнеупорной трубы пазам и каналам. При этом достигается повышение степени защиты струи жидкого металла от окисления, поддержание стабильного кольцевого зазора между поверхностями огнеупорной трубы и разливочного стакана в зоне подачи защитного газа и как следствие - повышение качества жидкого металла и получаемой из него продукции, снижение брака и перевода произведенного металла в без заказную продукцию.

Отсюда можно сделать вывод, что задача, на решение которой направлено техническое решение - выполняется, при этом достигается получение вышеуказанного технического результата.

1. Устройство для защиты струи металла при непрерывной разливке стали, содержащее огнеупорную трубу с конической поверхностью и металлическим кожухом, установленным с образованием кольцевого канала, сообщенного с патрубком для подвода защитного газа и посредством пазов, выполненных на торцовой поверхности огнеупорной трубы, с каналами, расположенными на конической поверхности последней, отличающееся тем, что каждый последующий паз выполнен с увеличением площади поперечного сечения относительно вертикальной плоскости, проходящей через центральные продольные оси огнеупорной трубы и патрубка для подвода защитного газа в направлении, диаметрально противоположном месту установки последнего.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый последующий паз выполнен с увеличением ширины относительно вертикальной плоскости, проходящей через продольные оси огнеупорной трубы и патрубка для подвода защитного газа в направлении, диаметрально противоположном месту установки последнего.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый последующий паз выполнен с увеличением глубины относительно вертикальной плоскости, проходящей через продольные оси огнеупорной трубы и патрубка для подвода защитного газа в направлении, диаметрально противоположном месту установки последнего.