МУНДШТУК КОВША ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ Российский патент 2003 года по МПК B22D41/50 

Изобретение имеет отношение к созданию мундштука ковша для непрерывной разливки.

Известны мундштуки различного типа, которые используют в установках непрерывной разливки для обеспечения протекания расплавленной стали между ковшом для непрерывной разливки и распределителем. Среди наиболее распространенных мундштуков можно указать на прямые мундштуки, сходящиеся (сужающиеся) мундштуки, мундштуки в виде колокола ("Bell Shape"), а также мундштуки в виде ноги слона ("Elephant Foot").

Для обеспечения стойкости к воздействию расплавленной стали указанные мундштуки изготавливают из огнеупорных материалов высокого качества. Протекание расплавленной стали в таком мундштуке носит особый характер, причем одновременно поток имеет различную геометрию. В частности, под этим понимают, что такое протекание, которое является неоднородным, часто приводит к отслаиванию пограничного слоя, а именно зон отрицательной скорости, причем это происходит при общей средней скорости порядка одного метра в секунду. Все указанное зависит от множества параметров, в том числе от конструктивного выполнения головки мундштука (в частности, от наличия золотника ковша) и от детальной геометрии мундштука. Кроме того, динамика струи на дне распределителя может создавать вибрации, более сильные при сходящемся мундштуке. Эти вибрации создают напряжения, которые совместно с агрессивностью среды могут приводить к разрыву мундштука, особенно если он закреплен жестко (без степени свободы для вращения) на золотнике ковша.

В результате приходится производить замену мундштука, не обеспечивающего более удовлетворительное истечение, что является тонкой операцией, снижающей производительность установки и создающей существенные практические трудности.

Ближайшим аналогом заявленного изобретения является погружной мундштук ковша для непрерывной разливки с выходным отверстием, состоящий из первого участка, расположенного в выходной зоне, и второго участка, расположенного выше первого по течению расплавленного металла и выполненного с относительным расхождением к выходной зоне (US 3805877, B 22 D 11/06, 23.04.1974).

Задачей настоящего изобретения является устранение по мере возможности указанных недостатков за счет создания усовершенствованного мундштука ковша для непрерывной разливки.

Кроме того, после установки на место каждого ковша непрерывной разливки мундштук должен быть установлен на золотнике ковша, который перекрывает выход ковша к мундштуку.

Каждый заполненный сталью ковш содержит забивочную массу, образованную огнеупорным песком, которая располагается между расплавленной сталью и заслонкой, перекрывая летку, расположенную на дне ковша. При открывании заслонки эта забивочная масса должна быть полностью удалена (выведена) при прохождении через заслонку и мундштук ковша, причем без закупорки (забивания) мундштука, что могло бы приводить к возникновению волны давления, связанной с началом истечения стали.

Задачей настоящего изобретения является также обеспечение возможности открывания золотника только после погружения конца мундштука в сталь в распределителе, причем без риска его закупорки.

Более конкретно, задачей настоящего изобретения является также обеспечение снижения скорости нагнетания стали между ковшом и распределителем при сохранении заданного расхода. Заявитель обнаружил, что при этом можно устранить мгновенные динамические воздействия, вызванные ударом струи в дно распределителя, и таким образом ограничить или даже устранить вибрации собственно мундштука, в результате чего снижается риск разрыва мундштука. Кроме того, при этом создаются условия для благоприятной декантации в распределителе, что позволяет изменять структуру истечения в самом нужном месте. Форма мундштука позволяет, кроме того, избежать закупорки песком, образующим забивочную массу.

Для этого в соответствии с настоящим изобретением предлагается мундштук ковша для непрерывной разливки, который содержит в выходной зоне первый участок, главным образом, постоянного сечения и выше по течению относительно этого первого участка второй участок относительно расходящегося сечения.

Хотя первый участок, главным образом, постоянного сечения, он может быть тем не менее слегка расходящимся или сходящимся, пример чего приведен далее.

Что касается второго участка, то он имеет относительно расходящееся сечение, что означает, что он является более расходящимся, чем первый участок. Его внутреннее поперечное сечение на выходе соответствует внутреннему поперечному сечению на входе первого участка, таким образом, что образуется непрерывный (регулярный) переход.

Указанные ранее другие характеристики и преимущества изобретения будут более ясны из последующего детального описания, данного в качестве примера, не имеющего ограничительного характера и приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи.

На фиг. 1 показано продольное сечение мундштука в соответствии с особым видом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.2 показан вид по стрелке А с торца мундштука, показанного на фиг. 1.

На фиг. 1 показано продольное сечение по оси мундштука ковша для непрерывной разливки, который содержит фланец 1 для соединения с ковшом разливки и трубу 2, в данном случае с переменным круговым (кольцевым) сечением.

Собственно труба 2 содержит на выходе со стороны распределителя первый участок 3, главным образом, постоянного сечения, а также выше по течению относительно него со стороны ковша разливки второй расходящийся участок 4. Участки 3 и 4 соединяются в плоскости 5, где они имеют одинаковые сечения, по меньшей мере внутри.

В действительности в показанном на фиг.1 варианте участок 3, который был определен как имеющий главным образом постоянное сечение, является слегка расходящимся под углом наклона 2^o, в то время как участок 4 имеет угол расходимости (наклона) 10^o.

В показанном на фиг.1 варианте участки 3 и 4 имеют постоянный угол расходимости и поэтому соответствуют по форме усеченным конусам.

Что касается внутренней формы, то возможны и другие виды осуществления с переменным углом расходимости, например, вместо прямолинейной образующей усеченного конуса можно предусмотреть экспоненциальную образующую или какую-либо иную, лишь бы она была расходящейся.

Кроме того, толщина стенки мундштука в зоне 3 преимущественно является постоянной. Это преимущественно относится и к участку 4. Однако внешняя форма мундштука может быть изменена в зависимости от потребности или в зависимости от других соображений, не связанных с истечением металла.

Можно также увидеть, что выше по течению от участка 4 показанный на фиг. 1 мундштук ковша для разливки содержит участок 6, соседствующий с фланцем 1, который аналогично участку 3 имеет, главным образом, постоянное сечение, которое в действительности также является слегка расходящимся. Участки 4 и 6 соединяются в плоскости 7, где выходное сечение участка 6 идентично сечению на входе участка 4, по меньшей мере внутри.

Наконец, левый конец мундштука преимущественно имеет внешнюю оболочку из листового материала, которая его охватывает.

Участок 3 мундштука имеет длину, которая преимущественно в 3 раза превышает его диаметр на выходе. Что касается участка 4, то его длина зависит от угла расходимости и от желательного выходного диаметра.

Мундштук может быть изготовлен из графитированного оксида алюминия или из иных огнеупорных материалов, используемых при производстве стали.

Заявитель обнаружил, что входящая в мундштук расплавленная сталь выходит из него однородным потоком со скоростью ниже скорости на входе мундштука. Отношение средних скоростей истечения равно отношению сечений и, следовательно, равно отношению квадратов диаметров, так как в данном случае мундштук имеет круговое (кольцевое) сечение. Кроме того, за счет предложенной формы мундштука никакая твердая порошковая или гранулированная масса (в частности, забивочная масса) не может приводить к закупорке мундштука.

Настоящее изобретение найдет особое применение в тех случаях, когда используют золотник ковша. Форма мундштука преимущественно соответствует характеристикам истечения на выходе такого золотника.

Несмотря на то, что мундштук может быть изготовлен в виде моноблока при помощи изостатического прессования, по меньшей мере в некоторых случаях заявитель предпочитает производить изготовление мундштука из двух или большего числа частей, сборку которых производят затем известным образом. По меньшей мере некоторые из таких частей могут быть изготовлены при помощи изостатического прессования.

Несмотря на то, что формы мундштука, особенно внутренние, являются важными, настоящее изобретение не ограничено описанным видом его осуществления, который может быть изменен специалистом, особенно в части размеров.

Так, например, в описанном преимущественном виде осуществления изобретения угол расходимости первого участка составляет около 2^o. Однако может быть использован и другой, преимущественно меньший угол, в частности нулевой, или отрицательный угол, при условии, что он остается меньше порогового угла порядка 2^o.

В более общем случае, указанный второй участок имеет угол расходимости ориентировочно от 1 до 20^o, а преимущественно ориентировочно от 3 до 14^o, а еще лучше ориентировочно от 6 до 10^o.

Настоящее изобретение может быть использовано также и в тех случаях, когда применена иная заслонка, а не золотник ковша.

В более общем случае первый участок имеет длину, которая составляет от одного до пяти его самых больших поперечных размеров, преимущественно от двух до пяти таких размеров, а еще лучше от двух до четырех самых больших поперечных размеров первого участка.

Форма поперечных сечений первого и второго участков мундштука может быть любой при условии достаточной непрерывности. Однако преимущественно указанная форма является овальной, например в основном эллиптической или в основном круговой.

Изобретение относится к непрерывной разливке. Погружной мундштук ковша состоит из первого участка, расположенного в выходной зоне, и второго участка, расположенного выше первого и выполненного с относительным расхождением к выходной зоне. Выходное отверстие мундштука выполнено с овальным или круговым поперечным сечением. Первый участок выполнен, главным образом, с постоянным сечением. Конфигурация мундштука позволяет снизить скорость нагнетания металла между ковшом и распределителем при сохранении заданного расхода, что устраняет вибрацию мундштука и снижает риск его разрыва. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Мундштук ковша для непрерывной разливки, предназначенный для работы при погружении в распределитель металла, с выходным отверстием, состоящий из первого участка, расположенного в выходной зоне, и второго участка, расположенного выше первого по течению расплавленного металла и выполненного с относительным расхождением к выходной зоне, отличающийся тем, что выходное отверстие выполнено с овальным или круговым поперечным сечением, первый участок выполнен с, главным образом, постоянным сечением. 2. Мундштук по п.1, отличающийся тем, что первый участок имеет средний угол расходимости меньше 2^o. 3. Мундштук по одному из пп.1 и 2, отличающийся тем, что второй участок имеет угол расходимости от 1 до 20^o. 4. Мундштук по п.3, отличающийся тем, что второй участок имеет угол расходимости от 3 до 14^o. 5. Мундштук по п.4, отличающийся тем, что второй участок имеет угол расходимости от 6 до 10^o. 6. Мундштук по одному из пп.1 - 5, отличающийся тем, что первый участок имеет длину, составляющую от одного до пяти его наибольшего поперечного размера. 7. Мундштук по п.6, отличающийся тем, что первый участок имеет длину, составляющую 2 - 5 его наибольшего поперечного размера. 8. Мундштук по п.6, отличающийся тем, что первый участок имеет длину, составляющую 2 - 4 его наибольшего поперечного размера.