Промежуточный ковш для непрерывной разливки металла
Полезная модель относится к металлургии, в частности, к непрерывной разливке металла. Техническая задача, решаемая полезной моделью, состоит в повышении качества разливаемого металла.
Промежуточный ковш для непрерывной разливки металла, включающий футерованный корпус, приемные и разливочные камеры, разливочные стаканы, металлоприемный колодец, установленный на днище ковша, внутри которого имеется дополнительно внутренняя емкость с отверстием для приема металла, в боковых наружных стенках колодца могут быть выполнены переливные дозирующие каналы, согласно полезной модели, металлоприемный колодец имеет хотя бы одну боковую стенку, выполненную с возможностью полного прилегания к одной из стен промежуточного ковша, внутренняя емкость металлоприемного колодца промежуточного ковша, расположенная на опорной плите, образована замкнутой стенкой высотой 0,1-0,8 от высоты боковых наружных стенок колодца и может находиться по центру или со смещением от центра опорной плиты. Боковые стенки металлоприемного колодца, не прилегающие к огнеупорной футеровке стен промежуточного ковша, могут быть выполнены до 70% ниже по высоте, чем стенки металлоприемного колодца, полностью прилегающие к огнеупорной футеровке стен промежуточного ковша. Опорная плита металлоприемного колодца может иметь продувочные устройства, через которые осуществляют продувку металла газом. В разливочных зонах промежуточного ковша могут быть расположены продувочные порожки, служащие для продувки металла газом.
Полезная модель относится к металлургии, в частности, к непрерывной разливке металла.
Известен промежуточный ковш для непрерывной разливки металла, включающий футерованный корпус, приемные и разливочные камеры, разделенные между собой перегородками, выпускные стаканы, приемник-гаситель, установленный на днище ковша и выполненный в виде стакана с заплечиками. Причем внутри приемника-гасителя выполнен дополнительный стакан с основанием выпуклой формы, в стенках приемника-гасителя выполнены переливные каналы в форме усеченной пирамиды или конуса, основание которых направлено в сторону перегородок, а оси переливных каналов выполнены под углом к основанию приемника (RU 106157 от 09.03.2011, МПК B22D 41/08). Из уровня техники также известны конструкции промежуточных ковшей (US 5169591, B22D 41/02 от 7.02.1992, RU 2185261, B22D 41/00 от 20.07.2002, RU 38654, B22D 41/00 от 10.07.2004, RU 98158, B22D 11/10 от 15.06.2010), которые содержат футерованный корпус с приемной и разливочными камерами, разделенными перегородками с выполненными в них рядами переливных каналов, приемник-гаситель (металлоприемное устройство) струи заливаемого металла установлен в днище ковша.
Известные промежуточные ковши оборудованы специальными металлоприемными устройствами и перегородками с выполненными в них рядами переливных дозирующих каналов с целью более эффективного распределения и предотвращения разбрызгивания потоков металла, повышения качества разливаемого металла. Тем не менее, следует отметить ряд общих недостатков, присущих всем приведенным выше конструкциям промежуточных ковшей для непрерывной разливки металла: установленный в приемной зоне приемник-гаситель не защищает стены промежуточного ковша от агрессивного воздействия шлака и горячего металла, что приводит к преждевременному выводу промежуточного ковша из строя; высота металлоприемного изделия не позволяет предотвратить повышенное брызгообразование при попадании металла в изделие, что приводит к образованию дополнительных металлических включений вследствие окисления брызг металла.
Кроме того, в промежуточном ковше по патенту RU 106157, габариты приемника-гасителя не позволяют выполнить стенки изделия с толщиной, достаточной для эксплуатации при длительной серийности разливки (8 и более плавок); в противном случае каналы, по которым движется жидкий металл от поступления в приемник-гаситель до выхода из него, превращаются в узкие "лабиринты", в которых возможна кристаллизация металла и потеря изделием своей функциональности. Соотношение площадей приемной зоны изделия и крышки (часть наружной стенки, выполненная под 90 градусов к вертикальной составляющей наружной стенки) приводит, с одной стороны, к недостаточной локализации турбулентности поступающего металла в объеме изделия и нарушению спокойного выхода металла через переливные каналы в стенках изделия, а с другой - к повышенному износу самого изделия с образованием дополнительного количества неметаллических включений.
Технический результат, достигаемый в заявляемой полезной модели, состоит в повышении качества разливаемого металла путем увеличения степени удаления неметаллических включений, увеличения стойкости огнеупорной футеровки приемной зоны промежуточного ковша, локализации турбулентности падающей струи металла в объеме металлоприемного колодца и создание управляемых потоков металла в разливочных зонах промежуточного ковша.
Указанный технический результат достигается тем, что промежуточный ковш для непрерывной разливки металла, включающий футерованный корпус, приемные и разливочные зоны, разливочные стаканы, металлоприемный колодец, установленный на днище ковша, внутри которого имеется дополнительная внутренняя емкость с отверстием для приема металла, в боковых наружных стенках колодца могут быть выполнены переливные дозирующие каналы, согласно полезной модели, металлоприемный колодец имеет хотя бы одну боковую стенку, выполненную с возможностью полного прилегания к одной из стен футеровки промежуточного ковша, внутренняя емкость металлоприемного колодца промежуточного ковша, расположенная на опорной плите, образована замкнутой стенкой высотой 0,1-0,8 от высоты наружных стенок колодца и может находиться по центру или со смещением от центра опорной плиты.
Боковые стенки металлоприемного колодца, не прилегающие к огнеупорной футеровке стен промежуточного ковша, могут быть выполнены до 70% ниже по высоте, чем стенки металлоприемного колодца, полностью прилегающие к огнеупорной футеровке стен промежуточного ковша.
Толщина опорной плиты металлоприемного колодца в зоне непосредственного падения струи металла равна или больше толщины опорной плиты периферийной части металлоприемного колодца до 5 раз.
Опорная плита металлоприемного колодца может иметь продувочные устройства, через которые осуществляют продувку металла газом.
В разливочных зонах промежуточного ковша могут быть расположены продувочные порожки, служащие для продувки металла газом, расстояние между наружной боковой стенкой металлоприемного колодца и продувочным порожком может составлять от 0,01 м до 5 м.
Сущность полезной модели приведена на фиг.1, 2а, 2б, 3а, 3б.
Промежуточный ковш состоит из металлического корпуса 1, огнеупорной футеровки 2, разливочных стаканов 3, приемной 4 и разливочных зон 5, металлоприемного колодца 6, который имеет хотя бы одну боковую стенку 7, выполненную с возможностью полного прилегания к одной из стен футеровки промежуточного ковша. В наружных боковых стенках 7
металлоприемного колодца, разделяющих внутреннее пространство промежуточного ковша на приемную и разливочные зоны, могут быть выполнены в несколько рядов переливные дозирующие каналы 8, при этом внутри металлоприемного колодца имеется емкость 9, ограниченная по периметру замкнутой стенкой 10, разделяющую металлоприемный колодец на приемную и периферийную части.
Промежуточный ковш, выполненный в соответствии с предлагаемой полезной моделью, работает следующим образом.
Металлический расплав через защитную трубу 11 попадает в приемную зону 4 промежуточного ковша, отделенную от разливочных зон 5 стенками металлоприемного колодца 6, а конкретнее - во внутреннюю емкость 9, отделенную от периферийной части стенкой 10. Попадая в емкость 9, турбулентная струя металла локализуется в объеме емкости 9, и, за счет перелива через стенку 10, перетекает в периферийную часть металлоприемного колодца 6, откуда, через переливные каналы 8 в стенках 7 металлоприемного колодца 6 металл вытекает в разливочные зоны 5, где направляется к разливочным стаканам 3.
За счет спокойного движения металла в периферийной части металлоприемного колодца достигается значительное время контакта металла с рафинировочным шлаком, а также предотвращение захвата металлом рафинировочного шлака в объеме металлоприемного колодца, что приводит к очистке металла от неметаллических включений. При этом высота стен 7 металлоприемного колодца позволяет надежно отделить приемную зону 4 промежуточного ковша, образованную металлоприемным колодцем от разливочных зон 5 промежуточного ковша, что, в случае необходимости, позволяет обновлять только тот рафинировочный шлак, который локализован во внутреннем объеме металлоприемного колодца, что также способствует повышению степени очистки металла от неметаллических включений. Создание управляемых потоков металла в разливочных зонах 5 промежуточного ковша приводит к выравниванию температурного поля и химического состава разливаемого металла в объеме промежуточного ковша, а также к дополнительному удалению в шлак неметаллических включений. Увеличенная толщина дна ударной поверхности емкости 9 по сравнению с толщиной дна периферийной части металлоприемного колодца позволяет разливать металл сериями большей длины.
Дно металлоприемного колодца, в том числе и в зоне непосредственного падения струи металла (дно емкости 9), может иметь продувочные устройства (пористые вставки или щелевые продувочные блоки) 12, через которые осуществляют продувку металла газом (например, аргоном). Расположенные в огнеупорной футеровке газоподводящие каналы 13, по которым осуществляется подвод аргона к продувочным устройствам, выполнены из металлических или огнеупорных материалов или представляют собой полости непосредственно в огнеупорной футеровке промежуточного ковша и в материале приемного колодца (на фиг.2б, 3б трубы защиты не указаны).
В разливочных зонах могут быть расположены продувочные порожки 14, служащие для продувки металла газом (например, аргоном). Расстояние между стенкой металлоприемного колодца, разделяющей промежуточный ковш на приемную и разливочные зоны, и продувочным порожком может составлять от 0,01 м до 5 м, в зависимости от особенностей движения расплава в конкретном промежуточном ковше, зависящих, в свою очередь, от внутренних габаритов и емкости промежуточного ковша, количества ручьев, температуры и химического состава разливаемого металла, размеров металлоприемного колодца и количества и расположения в нем переливных каналов, и т.д. (фиг.3а, 3б).
Повышение качества разливаемого металла достигается за счет:
- локализации зоны турбулентности, возникающей вследствие падения струи металла, в центральной части металлоприемного колодца промежуточного ковша при попадании металла во внутреннюю емкость и, как следствие, снижения брызгообразования при попадании разливаемого металла в металлоприемный колодец;
- повышения гомогенизации по химическому составу и температуре за счет улучшения перемешивания металла в центральной части металлоприемного колодца;
- формирования направленных потоков металла в объеме разливочных зон промежуточного ковша, и, в конечном итоге, удалению неметаллических включений из разливаемого металла, при наличии в стенах металлоприемного колодца переливных дозирующих каналов.
Использование промежуточного ковша с металлоприемным колодцем предлагаемой конструкции приводит к сглаживанию температурного градиента на футеровке и корпусе промежуточного ковша в приемной зоне, что повышает стойкость футеровки промежуточного ковша и, в результате, приводит к повышению серийности разливки, а также позволяет отказаться от установки перегородок в разливочных зонах промежуточного ковша.
1. Промежуточный ковш для непрерывной разливки металла, включающий футерованный корпус, приемные и разливочные зоны, разливочные стаканы, металлоприемный колодец, установленный на днище ковша, внутри которого имеется дополнительная внутренняя емкость с отверстием для приема металла, в боковых наружных стенках колодца выполнены переливные дозирующие каналы, отличающийся тем, что металлоприемный колодец имеет, по меньшей мере, одну боковую стенку, выполненную с возможностью полного прилегания к одной из стен футеровки промежуточного ковша, при этом внутренняя емкость металлоприемного колодца промежуточного ковша, расположенная на опорной плите, образована замкнутой стенкой высотой 0,1-0,8 от высоты боковых наружных стенок колодца и расположена по центру или со смещением от центра опорной плиты.
2. Промежуточный ковш по п.1, отличающийся тем, что боковые наружные стенки металлоприемного колодца, не прилегающие к огнеупорной футеровке стен промежуточного ковша, выполнены до 70% ниже по высоте, чем боковые стенки металлоприемного колодца, полностью прилегающие к огнеупорной футеровке стен промежуточного ковша.
3. Промежуточный ковш по п.1, отличающийся тем, что толщина опорной плиты в зоне непосредственного падения струи металла равна или больше толщины опорной плиты периферийной части приемного колодца до 5 раз.
4. Промежуточный ковш по п.1, отличающийся тем, что опорная плита металлоприемного колодца имеет продувочные устройства.
5. Промежуточный ковш по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в разливочных зонах промежуточного ковша расположены продувочные порожки, служащие для продувки металла газом.
6. Промежуточный ковш по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что расстояние между наружной боковой стенкой металлоприемного колодца и продувочным порожком составляет от 0,01 м до 5 м.
