ПОГРУЖНОЙ СТАКАН ДЛЯ РАЗЛИВКИ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА Российский патент 2000 года по МПК B22D11/10 

Изобретение относится к погружному стакану для разливки жидкого металла, в частности стали, из разливочной емкости в кристаллизатор установки для непрерывной разливки, содержащей преимущественно трубчатую верхнюю часть, закрепляемую на разливочной емкости, и нижнюю часть, имеющую со стороны устья значительно более длинную сторону по сравнению с боковой короткой стороной, причем внутренние стенки верхней части и нижней части выполнены соответствующими друг другу в переходной зоне.

У составных погружных стаканов, в особенности, когда различные детали погружного стакана выполнены из самых различных огнеупорных материалов, места соединения представляют особенно слабое место.

Из DE 4142447 известна погружная выпускная труба для ввода расплава стали, в которой на разделительном стыке выпускной погружной трубы на фланце трубы выполнено отверстие, в которое для герметизации вкладывается уплотнение. Сама погружная труба прифланцовывается ко дну из листовой стали разливочной емкости.

Недостатком является то, что соединение с разливочной емкостью оказывает воздействие на место соединения детали погружной разливочной трубы, имеющей лишь незначительную разницу в материале.

Из DE-OS 3709188 известна разливочная труба для металлургической емкости, имеющая выпускную трубу с канавкой, в которую сбоку вдвигается первая стопорная пластина. Ниже фланца разливочной трубы, подключенной в направлении разлива, расположена вторая стопорная пластина, которая с помощью парных резьбовых винтов прижимает разливочную трубу или фланец к концу выпускной трубы.

Наряду со сложным для деталей из огнеупорного материала фасонным выполнением погружного стакана, образуется место соединения материалов, полностью отличающихся по коэффициенту теплового расширения, а именно металлических удерживающих винтов и концов со сферической формой.

Из DE 43 20 723 известен погружной стакан, в котором фасонные кирпичи входят друг в друга и между концами фасонных кирпичей, входящими друг в друга, предусмотрено уплотнение. Уплотнение должно служить для того, чтобы между вставленными друг в друга концами фасонных кирпичей предотвратить возможность проникновения извне воздуха во внутреннюю полость погружного стакана. Кроме того, уплотнение должно воспринимать различные тепловые расширения фасонных кирпичей.

Часть погружного стакана, обращенная к кристаллизатору, снабжена стопорным устройством, которое поддерживается уголками для того, чтобы в общей сложности три фасонных кирпича погружного стакана надежно удерживались во время работы.

С другой стороны, это стопорное устройство закреплено на независимой от погружного стакана детали с тем недостатком, что здесь могут происходить неконтролируемые перемещения отдельных деталей погружного стакана.

Задача изобретения состоит в создании такого погружного стакана для разливки жидкого металла, в котором ограничиваются напряжения на стыке деталей погружного стакана, изготовленных из разных огнеупорных материалов, и одновременно гарантируется газонепроницаемое соединение обеих деталей.

В погружном стакане для разливки жидкого металла, в частности, стали из разливочной емкости в кристаллизатор установки для непрерывной разливки, содержащей преимущественно трубчатую верхнюю часть, закрепляемую на разливочной емкости, и нижнюю часть, имеющую со стороны устья значительно более длинную сторону по сравнению с боковой стороной, указанная задача решается благодаря тому, что верхняя часть погружного стакана выполнена с расширением, охватывающим входную зону нижней части, выполненную с опорой, причем погружной стакан снабжен уплотнением, расположенным между входной зоной нижней части и верхней частью, и удерживающими элементами, проходящими через опору нижней части и обеспечивающими соединение нижней части с верхней с возможностью создания перманентного натяга между ними.

Желаемая упругая подгонка может обеспечиваться с помощью независимых элементов или посредством соответствующей конструкции уплотнения и/или удерживающих элементов.

Удерживающие элементы должны соответствовать нагрузкам по своей форме и материалу.

В первой форме выполнения удерживающие элементы состоят из огнеупорного материала, отдельные зоны которого имеют уменьшенный модуль упругости. Этот модуль упругости в 3-10 раз меньше, чем наименьший модуль упругости обоих взаимодействующих друг с другом материалов. Эти зоны с уменьшенным модулем упругости образованы полостями. Кроме того, зоны с уменьшенным модулем упругости образованы вкладышами, например, из волокон.

Удерживающие элементы представляют собой упругие элементы. Согласно предпочтительному варианту удерживающие элементы представляют собой пружины, например, плоские пружины из жаропрочного металла. Предусматривается по меньшей мере три отдельных упругих элемента, которые расположены по периметру нижней части, преимущественно на одинаковом расстоянии друг от друга.

В особой форме выполнения предусмотрено, что удерживающие элементы выполнены в виде конически сужающихся деталей, имеющих на сужающемся конце контактную поверхность, прочность которой в местах контакта превышает заранее заданное местное напряжение.

В другой форме выполнения удерживающие элементы образованы опорным кольцом, закрепленным на расширении верхней части.

Согласно другой форме выполнения в погружном стакане ниже верхней торцевой поверхности нижней части выполнен выступ, а на нижней торцевой поверхности расширения верхней части предусмотрен фланец, при этом погружной стакан снабжен пружиной натяжения, расположенной между выступом и фланцем.

Удерживающие элементы закреплены на верхней и/или нижней частях погружного стакана с помощью клея, или штифта, или винтов.

Может быть предусмотрено, что нижняя часть выполнена с выступом, а удерживающие элементы выполнены в виде зажима, закрепленного ниже выступа нижней части с одной стороны и выше расширения верхней части с другой стороны.

Зажим выполнен из упругого материала, например пружинной стали или керамики.

В качестве уплотнительного материала применяются волокна, которые сжимаются между верхней и нижней частью. В предпочтительной форме уплотнение выполняется из материалов, которые при нагревании становятся вязкими, например стекла, стеклянного припоя или спекшейся массы, то есть стеклянного порошка. При высоких температурах, достигаемых во время работы, они образуют абсолютно плотную упругую массу. Кроме того, предлагается выполнить уплотнение контактирующих поверхностей в виде лабиринта, в данном случае канавки и шпонки.

В другой форме выполнения между опорой нижней частью и входным отверстием расширения верхней части предусмотрены тонкостенные соединительные детали. Эти соединительные детали воспринимают действующие по их длине силы растяжения и сжатия. В направлении толщины они могут в определенных пределах деформироваться, а именно в положении, при котором нижней и верхней частью ограниченно воспринимаются различные термические удлинения.

Пример изобретения поясняется с помощью приложенного чертежа. При этом показаны различные конструкции погружного стакана, а именно:
На фиг. 1 показан погружной стакан с выступом и углублением в качестве опоры;
на фиг. 2 - погружной стакан с выступами и удерживающими элементами с уменьшенным модулем упругости;
на фиг. 3 - погружной стакан с выступами и удерживающими элементами в виде керамических деталей, а также полостями;
на фиг. 4 - с выступами, удаленными от торцевой поверхности;
на фиг. 5 - с тонкостенными соединительными деталями.

Во всех без исключения фигурах на разливочной емкости 61 с помощью крепежного фланца 14 закреплена трубчатая верхняя часть 11. Верхняя часть 11 имеет расширение 12, которое охватывается нижней частью 21, имеющей более длинную сторону 22 и более короткую сторону 23.

На фиг. 1 между торцевой поверхностью 13 верхней части 11 и торцевой поверхностью 24 нижней части 21 имеется уплотнительный материал 31.

На левой стороне на опорное кольцо 52 опирается выступ 41, выполненный в зоне торцевой поверхности 24. При этом нижнее опорное кольцо 52 выполнено таким образом, что внутренняя стенка расширения 12 является плоской и поэтому опорное кольцо закрепляется, в частности, клеем. Верхнее опорное кольцо удерживается с геометрическим зацеплением в канавке 15, предусмотренной в расширении 12.

На правой стороне показана опора в виде углубления 45, в которое входит штифт 51, проходящий через расширение 12 верхней части 11.

В нижней части чертежа представлен разрез A-A. В левой части разреза расположен окружной выступ 41 нижней части 21. В правой части чертежа показан штифт 51, также и пластина 53 в качестве удерживающих элементов.

На фиг. 2 представлена опора в виде выступа 41, который выполнен в виде заплечика 44. В разрезе A-A в нижней части чертежа показаны все три заплечика 44.

На левой стороне в верхней части чертежа имеется пластина 53, которая закреплена на внутренней стороне расширения 12 и расположена на расстоянии от внешней стенки 25 нижней части 21.

На правой стороне чертежа имеется опорное кольцо 52, полученное из волокон.

Между торцевой поверхностью 13 верхней части 11 и торцевой поверхностью 24 нижней части 21 имеется уплотнительный материал 31.

На левой части фиг. 3 предусмотрены керамические детали 54, которые опираются либо на внешнюю стенку 25 нижней части 51 и внутреннюю поверхность расширения 12, либо непосредственно на выступ 41.

На правой стороне имеется опорное кольцо 52, имеющее зоны 57, которые уменьшают модуль упругости удерживающих элементов.

Далее на правой стороне выполнена торцевая поверхность 24 в виде канавки и торцевая поверхность 13 в виде шпонки. В промежуточных полостях как на левой, так и на правой части чертежа имеется вязкое уплотнение, например стекло, в частности в виде порошка (спекшейся массы).

На фиг. 4 показан выступ 42, отходящий от торцевой поверхности 24 нижней части 21. На левой стороне зажим захватывает снизу выступ 42, а сверху - расширение 12 и тем самым сжимает уплотнение 31, находящееся между нижней частью 21 и верхней частью 11. На правой стороне на входном отверстии расширения 12 предусмотрен фланец 56, выполненный в соответствии с выступом 42 нижней части 21. На фиг. 4 между фланцем 56 и выступом 42, находящимся на некотором расстоянии от торцевой поверхности, расположена пружина сжатия 72. Кроме того, между расширением 12 верхней части и в нижней части имеется вязкое уплотнение.

На фиг. 5 верхняя часть соединена с нижней частью 21 с помощью соединительной детали 43. На левой стороне тонкостенная соединительная деталь 43 удерживается штифтом 51, проходящим через расширение 12, и опирается с другой стороны на выступ 41. Между торцевыми поверхностями 13 и 24 расположен уплотнительный материал 31.

На правой стороне тонкостенная деталь 43 удерживается на одном конце с помощью штифта 51, входящего в углубление 45, и с другой стороны с помощью штифта 51, входящего в расширение 12. В свободных полостях между нижней частью 21 и расширением 12 может вводиться вязкий уплотнительный материал.

Сущность: погружной стакан для разливки жидкого металла, в частности стали, из разливочной емкости в кристаллизатор установки непрерывной разливки содержит преимущественно трубчатую верхнюю часть, закрепляемую на разливочной емкости, и нижнюю часть, имеющую со стороны устья значительно более длинную сторону, чем боковая сторона. Верхняя часть стакана имеет на конце, обращенном к нижней части, расширение, охватывающее входную зону нижней части, а между входной зоной нижней части и верхней частью имеется уплотнение. Кроме того, нижняя часть в своей входной зоне имеет опору, и через опору нижней части проходят удерживающие элементы, с помощью которых нижняя часть может соединяться с верхней частью. Реализация изобретения позволит ограничить напряжения на стыке деталей стакана, изготовленных из разных огнеупорных материалов, с одновременным обеспечением гарантированного газонепроницаемого соединения обеих деталей. 15 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Погружной стакан для разливки жидкого металла, в частности стали, из разливочной емкости в кристаллизатор установки непрерывной разливки, содержащий преимущественно трубчатую верхнюю часть, закрепленную на разливочной емкости, и нижнюю часть, имеющую со стороны устья значительно более длинную сторону, чем боковая сторона, отличающийся тем, что верхняя часть погружного стакана выполнена с расширением, охватывающим входную зону нижней части, выполненную с опорой, причем погружной стакан снабжен уплотнением, расположенным между входной зоной нижней части и верхней частью, и удерживающими элементами, проходящими через опору нижней части и обеспечивающими соединение нижней части с верхней с возможностью создания перманентного натяга между ними. 2. Погружной стакан по п.1, отличающийся тем, что удерживающие элементы выполнены из огнеупорного материала, имеющего отдельные зоны с уменьшенным модулем упругости. 3. Погружной стакан по п.2, отличающийся тем, что зоны с уменьшенным модулем упругости в огнеупорном материале образованы полостями. 4. Погружной стакан по п.2, отличающийся тем, что зоны с уменьшенным модулем упругости образованы вкладышами, например, из волокон. 5. Погружной стакан по п.1, отличающийся тем, что удерживающие элементы представляют собой упругие элементы. 6. Погружной стакан по п.1, отличающийся тем, что удерживающие элементы выполнены в виде пружин, например в виде плоских пружин из жаропрочного материала. 7. Погружной стакан по п.5 или 6, отличающийся тем, что предусмотрено по меньшей мере три отдельных упругих элемента, которые расположены по периметру нижней части преимущественно на одинаковом расстоянии друг от друга. 8. Погружной стакан по п.7, отличающийся тем, что удерживающие элементы выполнены в виде конически сужающихся деталей, имеющих на сужающемся конце контактную поверхность, прочность которой в местах контакта превышает заранее заданное местное напряжение. 9. Погружной стакан по п.1, отличающийся тем, что удерживающие элементы выполнены в виде опорного кольца, закрепленного на расширении верхней части. 10. Погружной стакан по п.1, отличающийся тем, что ниже верхней торцевой поверхности нижней части выполнен выступ, а на нижней торцевой поверхности расширения верхней части предусмотрен фланец, при этом погружной стакан снабжен пружиной натяжения, расположенной между выступом и фланцем. 11. Погружной стакан по любому из пп.1 - 10, отличающийся тем, что удерживающие элементы закреплены на верхней и/или нижней части погружного стакана с помощью клея, или штифта, или винтов. 12. Погружной стакан по п.1, отличающийся тем, что нижняя часть выполнена с выступом, а удерживающие элементы - в виде зажима, закрепленного ниже выступа нижней части с одной стороны и выше расширения верхней части с другой стороны. 13. Погружной стакан по п.12, отличающийся тем, что зажим выполнен из упругого материала, например из пружинной стали или керамики. 14. Погружной стакан по п.1, отличающийся тем, что уплотнение выполнено из материалов, которые становятся вязкими при нагревании, например стекла, стеклянного припоя или спекшейся массы. 15. Погружной стакан по п.1 или 14, отличающийся тем, что контактирующие поверхности уплотнения выполнены в виде лабиринта. 16. Погружной стакан по п.1, отличающийся тем, что он снабжен тонкостенными соединительными деталями, расположенными между опорой нижней части и входным отверстием расширения верхней части.