Стакан-дозатор с подводом аргона

Полезная модель относится к металлургии, в частности к устройствам для разливки стали. Технический результат заключается в повышении срока службы стакана-дозатора, а также всего разливочного узла при снижении частоты замены погружного стакана и снижении дефектности разлитого металла. Указанный технический результат достигается тем, что стакан-дозатор с подводом аргона выполнен в виде усеченного конуса с металлопроводящим каналом, при этом стенка стакана-дозатора состоит из газоплотного и газопроницаемого слоев, разделенных газопроводящим коллектором. Газопроницаемый и газоплотный слои соединены между собой в верхней и нижней части изделия, и длина газопроницаемого слоя составляет 70-100% от длины газоплотного слоя. Газопроницаемый слой может быть выполнен с переменной газопроницаемостью по длине стакана-дозатора с распределением слоев по величине газопроницаемости. Стакан-дозатор имеет металлический бандаж, зафиксированный на нижней части изделия. На бандаже закреплена втулка под углом 20-90° к оси металлопроводящего канала, через которую осуществляется подача газа в газопроводящий коллектор. 4 з.п. ф., 3 черт.

Полезная модель относится к металлургии, в частности к устройствам для разливки стали.

Известен разливочный огнеупорный стакан для сталеразливочных и промежуточных ковшей, имеющий газопроницаемую кольцевую вставку, размещенную вдоль оси металлопроводящего канала, вклеенную на мертеле в стенку стакана, через которую подается газ для продувки рабочего канала (Патент RU №2092281, 1995.07.05, В22D 41/50). Газопроницаемая вставка в форме кольца размещена на расстоянии от нижнего торца стакана в пределах 1,2-3,0 диаметра его канала, а ширина кольца (газопроницаемого слоя) составляет 0,1-0,4 того же диаметра.

Недостатком этого разливочного стакана является низкая эффективность устройства в части создания слоя газа на стенке стакана (малая длина газопроницаемого слоя, наличие участка мертеля на горизонтальном стыке газопроницаемого слоя с телом стакана), в результате имеет место процесс отложения неметаллических включений на стенке этого стакана и пристыкованного к нему погружаемого стакана, что ведет к прекращению процесса разливки вследствие уменьшения проходного сечения металлопроводящего канала стакана.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому техническому результату является разливочный узел, содержащий огнеупорный стакан, имеющий верхний и нижний участки (Патент RU №2172228, 1996.10.10, В22D 41/58). Верхний участок корпуса стакана выполнен с высокой газопроницаемостью для подачи инертного газа в металлопроводящий канал стакана. Нижний участок выполнен из прессованного огнеупора с низкой газопроницаемостью. Данное изобретение направлено на предотвращение накопления отложений неметаллических включений (оксида алюминия и его соединений - алюминатами) на участке седла стакана, которые препятствуют процессу перекрытия канала стакана стопором при регулировании потока расплава металла в процессе разливки.

Недостатком этого огнеупорного изделия является короткий срок службы в связи с зарастанием рабочего канала оксидом алюминия и алюминатами. Это объясняется наличием участка канала значительной протяженности, где полностью отсутствует подача газа в канал через стенку стакана.

Технический результат при использовании полезной модели заключается в повышение срока службы стакана-дозатора за счет снижения зарастания его канала

оксидом алюминия и алюминатами, а также создание условий для замедления и даже полного прекращения отложения упомянутых неметаллических включений в канале погружаемого стакана, расположенного в разливочном узле ниже стакана, что способствует повышение срока службы всего разливочного узла, снижению частоты замены погружного стакана и снижение дефектности разлитого металла.

Указанный технический эффект достигается тем, что стакан-дозатор для разливки расплавленного металла (черт.1), выполнен в виде усеченного конуса (1), с металлопроводящим каналом (2), стенка стакана дозатора (3) состоит из газоплотного (4) и газопроницаемого слоев (5), разделенных газопроводящим коллектором (6), при этом газопроницаемый и газоплотный слои соединены между собой в верхней и нижней части стакана-дозатора в процессе прессования.

Газопроницаемый слой стакана-дозатора, формирующий стенку вдоль металлопроводящего канала имеет длину, составляющую 70-100% от длины газоплотного слоя, то есть высоты стакана-дозатора. Для случая разливки металла с использованием стопорного механизма верхняя часть, контактирующая со стопором, менее газопроницаемая - более плотная, а для случая разливки с использованием шиберного затвора, менее газопроницаемой и более плотной изготавливается нижняя часть, контактирующая с плитой.

Таким образом, наличие газопроницаемого слоя по всей либо на значительной части длины металлопроводящего канала стакана-дозатора обеспечивает выделение подаваемого инертного газа по поверхности огнеупора, формирующей металлопроводящий канал в зону контакта огнеупор - разливаемый металл и способствует снижению скорости формирования отложений неметаллических включений из стали на внутренней стенке погружаемого стакана, то есть зарастанию канала.

Газопроницаемый слой может быть выполнен с переменной газопроницаемостью по длине (черт.2), причем газопроницаемость верхней части слоя (7), составляющей 15-50% от длины газопроницаемого слоя стакана-дозатора, составляет 1-50% от газопроницаемости нижней газопроницаемой части (8). Газопроницаемый слой в верхней части стакана-дозатора (седло) находится в контакте с головной частью стопора (на чертеже не показан), меньшая газопроницаемость при более высокой плотности материала гарантирует более высокие высокотемпературные прочностные свойства, что необходимо в случае высокой серийности разливки металла по схеме «плавка на плавку».

Газопроницаемый слой может быть выполнен также с переменной газопроницаемостью по длине (черт.3), причем газопроницаемость верхней части слоя (7), составляющей 15-50% и нижней (9), составляющей 5-15% от длины газопроницаемого

слоя стакана-дозатора, составляет 5-50% от газопроницаемости средней части (10) газопроницаемого слоя стакана-дозатора. Газопроницаемый слой в верхней части стакана-дозатора (седло) находится в контакте с головной частью стопора, а нижняя с погружаемым стаканом или верхней огнеупорной плитой шиберного затвора (на чертеже не показаны), меньшая газопроницаемость при более высокой плотности материала гарантирует более высокие высокотемпературные прочностные свойства на участках контакта с другими огнеупорными изделиями (стопор-моноблок, погружаемый стакан или плита шиберного затвора), формирующими металлопроводящий тракт в сталеразливочных и промежуточных ковшах при разливке жидкого металла, что необходимо в случае очень высокой серийности разливки металла по схеме «плавка на плавку».

Нижняя часть стакана-дозатора заключена в металлический бандаж (11), зафиксированный на нижней части изделия. На бандаже закреплена втулка (12) под углом 20-90° к оси металлопроводящего канала, через которую и канал (13), выполненный в газоплотной части стакана-дозатора, осуществляется подача газа в газопроводящий коллектор (6). Угол закрепления втулки определяется конкретным конструктивным исполнением в зависимости от размещения стакана-дозатора в футеровке дна ковша (промежуточного или сталеразливочного). Экспериментальная проверка показала, что угол закрепления втулки в указанных пределах на работоспособность устройства влияния не оказывает.

Нижняя часть стакана-дозатора снаружи может быть выполнена цилиндрической для надежной фиксации металлического бандажа (10).

Устройство работает следующим образом: в стакан-дозатор (1), установленный в футеровке дна сталеразливочного или промежуточного ковша (на чертеже не показаны), через полую металлическую втулку (12), закрепленную на стакане-дозаторе на металлическом бандаже (11) подается инертный газ, обычно под давлением 1 атм., газ через газопроводящий канал (13) в газоплотном слое (наружной стенке) попадает в газопроводящий коллектор (6) и далее с расходом 3-7 литров в минуту «выпотевает» на внутренней газопроницаемой стенке стакана-дозатора (5), обращенной к жидкому металлу. Эта газовая прослойка и препятствует процессу отложения неметаллических включений в канале стакана-дозатора. Выделившийся на поверхности канала газ, в виде пузырьков уносится жидким металлом в расположенный ниже по металлопроводящему тракту погружаемый стакан, способствуя и там меньшему контакту неметаллических включений со стенкой огнеупора, и далее пузырьки аргона, попадая в кристаллизатор или

изложницу всплывают, вынося неметаллические включения к покровному шлаку или в прибыльную часть слитка, способствуя тем самым очистке разливаемого металла.

Экспериментально показано, что газопроницаемость, оцениваемая по величине натекания на установке для определения газопроницаемости сжатым газом для газопроницаемого слоя должна быть в пределах 3-8 тыс. Па/сек., газопроницаемость газоплотного слоя менее 100 Па/сек.

Примеры реализации устройства: стакана-дозатора с подводом аргона, а также результаты применения этих изделий на двухручьевой слябовой МНЛЗ при разливке раскисленной алюминием стали приведены в таблице. Во время испытаний на одном ручье в промежуточный ковш устанавливали обычный (контрольный) стакан корундографитового состава без подачи аргона, на втором ручье корундографитовый стакан-дозатор с подводом аргона, изготовленный согласно рисунков и таблицы, на обоих ручьях стаканы-дозаторы работали в паре с глуходонными (с двумя сталевыпускными отверстиями) корундографитовыми погружными стаканами. Процесс затягивания оценивали количеством замен погружных стаканов во время разливки стали, так как при затягивании канала и/или сталевыпускных отверстий погружного стакана на 40% и более неметаллическими включениями, в первую очередь глиноземистыми, снижается пропускная способность погружного стакана, падает скорость разливки и погружной стакан надо заменять. При каждой замене стакана, при этом скорость разливки близка к нулю, на слябе формируется так называемый «пояс» - участок слитка с аномальной кристаллизационной структурой.

Результаты испытаний подтверждают, что конструкция заявляемого стакана-дозатора с подводом аргона и наличие конструктивных элементов при заявляемом соотношении позволяет получить многослойное изделие, позволяющее разливать жидкую сталь, в том числе раскисленную алюминием, на протяжении длительного времени без затягивания канала стакана-дозатора и погружаемого стакана неметаллическими включениями, что повышает производительность МНЛЗ. Одновременно, снижается количество используемых погружаемых стаканов, а так же количество выбраковываемого металла- меньше удаляется «поясов» слитков.

1. Стакан-дозатор с подводом аргона для машин непрерывного литья заготовок, выполненный в виде усеченного конуса с металлопроводящим каналом по оси, при этом стенка стакана-дозатора состоит из газоплотного и газопроницаемого слоев, разделенных газопроводящим коллектором, отличающийся тем, что длина газопроницаемого слоя составляет 70-100% от длины газоплотного слоя, причем газоплотный и газопроницаемый слои соединены между собой в верхней и нижней части стакана-дозатора в процессе прессования.

2. Стакан-дозатор по п.1, отличающийся тем, что газопроницаемый слой выполнен с переменной газопроницаемостью по длине, причем газопроницаемость верхней части этого слоя, составляющей 15-50% от длины газопроницаемого слоя стакана-дозатора, составляет 1-50% от газопроницаемости нижней части этого слоя.

3. Стакан-дозатор по п.1, отличающийся тем, что газопроницаемый слой выполнен с переменной газопроницаемостью по длине, причем газопроницаемость верхней части, составляющей 15-50% и нижней части, составляющей 5-15% от общей длины стакана-дозатора, составляет 5-50% от газопроницаемости средней части газопроницаемого слоя стакана-дозатора.

4. Стакан-дозатор по п.1, отличающийся тем, что нижняя часть стакана-дозатора, имеющего снаружи форму усеченного конуса, выполнена цилиндрической на высоту равную, по меньшей мере, высоте металлического бандажа.

5. Стакан-дозатор с подводом аргона для машин непрерывного литья заготовок, выполненный в виде усеченного конуса с металлопроводящим каналом по оси, при этом стенка стакана-дозатора состоит из газоплотного и газопроницаемого слоев, разделенных газопроводящим коллектором, отличающийся тем, что нижняя часть стакана-дозатора заключена в металлический бандаж с полой втулкой, расположенной под углом 20-90 градусов к оси металлопроводящего канала, а полость втулки соединена каналом с газопроводящим коллектором.

6. Стакан-дозатор по п.5, отличающийся тем, что газопроницаемый слой выполнен с переменной газопроницаемостью по длине, причем газопроницаемость верхней части этого слоя, составляющей 15-50% от длины газопроницаемого слоя стакана-дозатора, составляет 1-50% от газопроницаемости нижней части этого слоя.

7. Стакан-дозатор по п.5, отличающийся тем, что газопроницаемый слой выполнен с переменной газопроницаемостью по длине, причем газопроницаемость верхней части, составляющей 15-50% и нижней части, составляющей 5-15% от общей длины стакана-дозатора, составляет 5-50% от газопроницаемости средней части газопроницаемого слоя стакана-дозатора.

8. Стакан-дозатор по п.5, отличающийся тем, что нижняя часть стакана-дозатора, имеющего снаружи форму усеченного конуса, выполнена цилиндрической на высоту равную, по меньшей мере, высоте металлического бандажа.