БРОНЕВОЙ ВКЛАДЫШ ДЛЯ ПРОМЕЖУТОЧНОГО КОВША Российский патент 2009 года по МПК B22D41/02 B22D11/10 

Настоящее изобретение относится к броневому вкладышу для защиты ударной поверхности в металлургическом ковше для стального расплава, в частности в промежуточном ковше для непрерывной разливки, с ограничительными стенками, охватывающими броневую зону, образующими вместе с броневой поверхностью ванну.

Серийный броневой вкладыш известен по патенту ФРГ DE 2643009. Этот вкладыш для защиты ударной поверхности промежуточного ковша от поступающего потока стального расплава имеет броневую зону, образованную решеткой. Однако ограничители, образующие решетку, препятствуют недостаточно разбрызгиванию поступающего стального расплава.

Из патента США 5169591 известны различные серийные броневые вкладыши, имеющие соответствующую броневую зону, окруженную ограничительными стенками. Так, кроме прочего предлагается выполнить ограничительные стенки под углом наружу или же вогнутыми, чтобы жидкий металл бесконтрольно не разбрызгивался из броневого вкладыша. Ограничительные стенки поэтому должны иметь оборотную крышу, имеющую входное отверстие для поступающего стального расплава и позволяющую отбрасывать вниз разбрызгиваемый вверх стальной расплав. На другом примере исполнения броневого вкладыша в соответствии с патентом США 5169591 броневая зона выполняется наклонно к основанию промежуточного ковша, благодаря чему поступающий стальной расплав должен отводиться в сторону. К тому же такой броневой вкладыш у той из его сторон, к которой направляется поток стального расплава, не имеет ограничительной стенки. Оказалось, что предложенные согласно патенту США 5169591 броневые вкладыши надежно не предотвращают неконтролируемого разбрызгивания стального расплава. Это объясняется следующим: образованное ограничительными стенками верхнее впускное отверстие для стального расплава должно быть больше, чем диаметр потока расплава, так чтобы последний мог бы постоянно беспрепятственно поступать в броневой вкладыш, не ударяясь об ограничительные стенки, вследствие чего стальной расплав надлежащим образом отводился бы из промежуточного резервуара.

На основании европейского патента ЕР 0790873 также стала известна броневая плита для промежуточного ковша из огнеупорного материала, при этом броневая плита имеет ударную поверхность, окруженную боковыми стенками, которые со своей стороны образуют поверхность сверху с впускным отверстием для поступающего стального расплава. Существенным у этой броневой плиты является то, что между боковыми стенками и ударной поверхностью, а также между боковыми стенками и поверхностью сверху образуется соответственно прямой угол и/или впускное отверстие выполнено прямоугольным. При такой броневой плите тоже возникает проблема. Впускное отверстие должно устанавливаться размером больше, чем диаметр вливаемой струи расплава, чтобы надежно предотвратить неточное попадание струи расплава.

Поэтому задачей данного изобретения является:

модифицировать серийный броневой вкладыш таким образом, чтобы впускное отверстие было достаточно большим или чуть больше, чем поперечный разрез втекающей струи литья, во избежание неконтролируемого разбрызгивания стального расплава из вкладыша вверх.

Эта задача в соответствии с изобретением решается с помощью броневого вкладыша согласно признакам пункта 1 формулы изобретения. Другие полезные оформления вкладыша по пункту 1 формулы изобретения вытекают из признаков соответствующих подпунктов притязания.

Идея, положенная в основу изобретения, заключается в том, что броневой вкладыш имеет закрытую крышку, которая лишь вследствие поступающей струи расплава частично разрушается или открывается, так чтобы стальной расплав мог поступать во вкладыш. Благодаря такой мере струя стального расплава может в принципе попасть в любую точку крышки броневого вкладыша, поэтому не нужно предпринимать каких-либо других особых мер для точного вливания стального расплава; заполнение промежуточного ковша в целом выполняется проще. Крышка для этого выполнена экономично тонкостенной. Альтернативно или дополнительно крышка может быть перфорирована и/или иметь расчетные ломкие места, чтобы она могла открываться только там, куда попадет расплав. Эти расчетные ломкие места, в принципе, могут располагаться в любом месте. Можно, например, размещать расчетные ломкие точки поперечными или продольными линиями. Расчетные ломкие места могут также образовываться концентричными кругами, эллипсами, прямоугольниками, многоугольниками. То же самое, разумеется, относится к исполнению перфораций, образованных, к примеру, в виде маленьких отверстий. При этом диаметр отверстий экономично рассчитывается настолько малым, что стальной расплав, разбрызгиваемый вверх от ударной поверхности, не сможет выступить наружу сквозь оставшиеся отверстия в крышке.

Участок крышки, не сорванный струей расплава во вкладыш, остается до тех пор, пока вкладыш не будет почти или полностью заполнен. Крышка во время или по окончании процесса заполнения вкладыша с пользой расплавляется, так что расплав может вытекать через края вкладыша. Основная идея при этом остается: разбрызгивания расплава не возникает, когда он продолжает поступать в уже заполненный резервуар. Не исключена также возможность, когда крышка не полностью расплавляется, а сбрасывается наружу давящим снизу расплавом, так что путь для расплава из броневого вкладыша вверх становится свободным.

В любом случае материал крышки вкладыша, по крайней мере, должен быть того же или подобного типа и свойства, как и сам стальной расплав, чтобы не загрязнять расплав. Впрочем, вследствие малых размеров и особенно в результате тонкостенного исполнения крышки существенного загрязнения литья не произойдет, даже если для крышки будет использован совершенно другой материал.

Разумеется, возможно иное исполнение внутренних стенок и броневой поверхности вкладыша, если ставится цель определенного течения расплава.

Крышка может быть загнута за верхние края боковых стенок, так чтобы она не потерялась. Крышку можно также закрепить с помощью крепежных средств, например болтами, у броневого вкладыша или его боковых стенок.

Далее возможно исполнение горшкообразного броневого вкладыша с закрытой емкостью внутри него, которая своими наружными стенками опирается на внутренние стенки вкладыша. При этом своей верхней стенкой названная емкость образует крышку вкладыша. Емкость может легко вставляться сверху. Она имеет тонкостенное исполнение, так что во время заполнения вкладыша емкость плавится и перемешивается с расплавом. Емкость можно заполнять флюидами и особенно газом, как например аргоном, для того чтобы расплав не соприкасался с кислородом и тем самым не возникало нежелательного окисления стали. Форма вкладыша и емкости выбирается при этом опять-таки принципиально различной.

Ниже на основании чертежей дается пояснение примерно возможных форм исполнения броневого вкладыша в соответствии с данным изобретением.

На чертежах показаны:

Фиг.1. Промежуточный ковш с вставленным броневым вкладышем.

Фиг.2. Поперечный разрез изобретенного броневого вкладыша в не полностью заполненном состоянии.

Фиг.3. Поперечный разрез броневого вкладыша согласно фиг.2 в почти заполненном состоянии.

Фиг.4. Поперечный разрез переполненного броневого вкладыша согласно фиг.2 и 3.

Фиг.5. Броневой вкладыш с навинчивающейся крышкой.

Фиг.6. Броневой вкладыш с крышкой, загнутой за торцы боковых стенок.

Фиг.7. Броневой вкладыш с крышкой, вставляемой в шлиц сбоку.

Фиг.8. Броневой вкладыш со вставленной закрытой емкостью.

Фиг.9. Поперечный разрез первой формы исполнения крышки для броневого вкладыша.

Фиг.10. Поперечный разрез второй формы исполнения крышки для броневого вкладыша.

Фиг.11. Вид сверху крышки согласно фиг.10.

Фиг.12. Вид сверху третьей возможной формы исполнения крышки.

Фиг.13. Поперечный разрез дальнейшей формы исполнения с вставленной емкостью и с воротником, направленным внутрь вниз.

Фиг.14. Поперечный разрез броневого вкладыша согласно фиг.13 непосредственно после начала процесса вливания стального расплава.

Фиг.1 показывает пространственное изображение промежуточного ковша 1, каким он, к примеру, используется при непрерывной разливке стали. Промежуточный ковш имеет сверху отверстие 1а, в которое поступает стальной расплав 3 посредством рукава 2 в броневой вкладыш 4, вставленный в промежуточный ковш 1. В соответствии с изобретением броневой вкладыш 4 имеет крышку 4d, которая частично разрушается потоком расплава 3 при его попадании на крышку 4d. При полном заполнении броневого вкладыша 4 расплав 3 вытекает за края боковых стенок броневого вкладыша 4 и попадает на днище 1b промежуточного ковша 1. Через отверстия 1с расплав стали 3 попадает затем в формы или инструменты, не отраженные здесь.

Фиг.2 показывает поперечный разрез изобретенного броневого вкладыша 4, каким он уже представлен на фиг.1. Броневой вкладыш 4 имеет днище 4е, образующее броневую поверхность 4f для поступающего стального расплава 3. Броневая поверхность 4f ограничена боковыми стенками 4а броневого вкладыша 4. Броневой вкладыш 4 сверху закрыт крышкой 4d. Только участок крышки 4d, на которую попадает поток расплава 3, разрушается, так что отбрасываемый от броневой поверхности 4f расплав 3с может попадать на боковые стенки 4с, а также на крышку 4d, но не наружу из вкладыша. Пустое пространство 4b броневого вкладыша 4 относительно быстро заполняется расплавом 3b, так что уровень поверхности 3а расплава, скапливающегося во вкладыше, быстро повышается и, как показано на фиг.3, достигает крышки 4d. Крышка выполнена из такого же или идентичного материала, что и сам расплав 3, так что крышка 4d за счет горячего расплава 3 плавится и освобождает путь для расплава из вкладыша, как это показано на фиг.4. Расплав вытекает затем за края 4g боковых стенок 4а броневого вкладыша 4 и поступает в промежуточный ковш, не изображенный здесь.

Фиг.5 показывает альтернативную форму исполнения изобретенного броневого вкладыша 104 с ударной поверхностью 104f, боковыми стенками 104а и пустым пространством 104b. На торцах 104g боковых стенок 104а посредством болтов крепится особо тонкостенная крышка 104d.

Фиг.6 также показывает альтернативную форму исполнения броневого вкладыша 204 с днищем 204е, образующим выпуклую ударную поверхность 204f, возвышающуюся посредине и спускающуюся вниз к боковым стенкам 204а, вследствие чего струя расплава отводится к боковым стенкам 204а. Торцы 204g боковых стенок 204а, как пример, изображены закругленными. Разумеется, они могут быть выполнены также гранеными. Крышка 204d загибается за торцевые стенки 204g и охватывает их по их наружной форме, вследствие чего крышка прочно удерживается на броневом вкладыше.

На фиг.7 отображена дальнейшая возможная форма исполнения изобретенного броневого вкладыша 304, при этом здесь крышка 304d своими наружными кромками 304n вставляется в шлиц 304m, выполненный в направленных внутрь торцах 304g боковых стенок 304а. Боковые стенки 304а закруглены или исполняются выпуклыми, так что расплав, попадающий на внутренние стенки 304с, отводится или отбрасывается вниз, особенно от верхнего участка боковых стенок 304а.

Фиг.8 показывает форму исполнения, при которой в броневом вкладыше заключена закрытая емкость 404р, которая своей верхней стенкой образует крышку 404d броневого вкладыша 404. Емкость 404g опирается своими наружными стенками на внутренние стенки 404с, 404f броневого вкладыша 404. Боковые стенки 404а разведены в сторону наружу, так что емкость 404р легко вставляется сверху в броневой вкладыш. Емкость 404р может быть заполнена газом 404g для защиты от коррозии. Емкость 404р, особенно крышка 404d, может быть исполнена тонкостенной, чтобы легко могла расплавиться.

Фиг.9-12 показывают возможности исполнения крышек для броневых вкладышей согласно изобретению. Так, фиг.9 показывает поперечный разрез крышки 6, участок которой 6b, пробиваемый потоком расплава, выполнен тонкостенным, а часть, которая охватывает этот участок 6b, выполняется потолще. Переход от участка 6а к участку 6b может быть, в принципе, выполнен по-разному. Здесь представлено упрощенно исполнение со скосами.

Фиг.10 показывает поперечный разрез дальнейшей возможной формы исполнения крышки 7, имеющей перфорации в форме глухих отверстий или вырезов 7b. Возможное расположение перфораций 7b показано на фиг.11, при котором пробиваемый расплавом участок 7с окружен размещенными по кругу перфорациями 7b. При попадании расплава стали в участок 7с крышка по линии, образованной перфорациями 7b, прорывается, в результате чего только участки 7а крышки остаются целыми. Отдельные перфорационные отверстия можно заменять сквозными заданными ломкими линиями или же комбинировать с ними.

Фиг.12 показывает форму исполнения крышки 8, при которой перфорированные отверстия 8b размещаются рядами и колонками. По кругу изображен поток 3а расплава 3. Поток 3а срывает участок 8с крышки 8 по линии 8d, соединяющей перфорации 8b, расположенные ближе других к потоку расплава, так что остаются нетронутыми только участки 8а, создающие оптимально достаточную броневую поверхность для разбрызгиваемого вверх стального расплава с броневой поверхности вкладыша.

Фиг.13 и 14 показывают дальнейшую форму исполнения изобретенного броневого вкладыша 504. Броневой вкладыш 504 имеет днище 504е с примыкающей к нему ограничительной стенкой 504а, выполненной перпендикулярно к днищу. У верхнего края ограничительной стенки 504а сформирован воротник, скошенный вовнутрь вниз, который своей верхней боковой поверхностью 504g образует форму воронки, цель которой направить все-таки во вкладыш 504 ошибочно направленный поток расплава. Броневой вкладыш при этом может иметь форму круглого ковша, при этом крышка 504d может быть выполнена конической формы. Крышка может, к примеру, во время процесса изготовления броневого вкладыша 504 заварена в воротник. Предпочтительной формой исполнения является исполнение воронки или конусообразной крышки, как составной части емкости 504р, из того же самого или подобного состава, что и стальной расплав. Емкость будет применена тогда для изготовления броневого вкладыша в качестве внутренней формы. Свободные концы 504g" боковой стенки 504а могут быть исполнены заостренными, благодаря чему воронка, образуемая воротником 504g, увеличивается. При сочетании направленного внутрь и вниз воротника 504g и исполнения воронкообразной крышки 504d падающий поток расплава 503 вновь устремляется вниз в направлении к середине броневого вкладыша. Крышка 504d через некоторое время расплавляется, при этом расплав отводится дальше от боковой стенки и от сформированного ею воротника в направлении падающего потока расплава (указано стрелками). Емкость может также заполняться газом, как и было описано в предыдущих формах исполнения. Крышка, особенно острие конуса или воронки, может также иметь перфорации, например, дырчатой формы, так чтобы она могла частично разрушаться от входящего потока расплава, образовывая определенное отверстие. Вместо перфораций может быть предусмотрено утонение материала в одном или нескольких местах по кругу, к примеру, в форме минимум одной канавки. Преимущества исполнения с канавкой в том, что емкость остается закрытой и может тем самым заполняться газом.

Разумеется, как уже было упомянуто, форма и геометрия броневого вкладыша вместе с его крышкой и его боковыми стенками, а также ударной поверхностью могут быть подогнаны под существующие условия станины, при этом зачастую обращается внимание на верхний затвор посредством пробиваемой и сохраняемой крышки.

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в промежуточном ковше для непрерывной разливки стали. Броневой вкладыш содержит ограничительные стенки и ударную поверхность, образующие ванну, и крышку, расположенную над ванной. При поступлении потока металла в ковш, крышка броневого вкладыша частично разрушается в месте попадания на нее струи металла. Оставшиеся неразрушенными участки крышки предотвращают разбрызгивание металла при его заливке в ковш. Обеспечивается снижение разбрызгивания металла при поступлении его в ковш. Упрощается процесс наполнения ковша металлом за счет исключения операций точного центрирования подаваемой струи металла относительно броневого вкладыша. 23 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Броневой вкладыш для защиты ударной поверхности в металлургическом ковше для стального расплава, содержащий ограничительные стенки и ударную поверхность, образующие ванну, отличающийся тем, что он снабжен крышкой (4d, 104d, 204d, 304d, 404d, 504d, 6, 7, 8), расположенной над ванной, выполненной с возможностью частичного разрушения потоком расплава (3, 503), поступающим в броневой вкладыш (4, 104, 204, 304, 404, 504), и предотвращения разбрызгивания расплава оставшимися участками крышки.

2. Броневой вкладыш по п.1, отличающийся тем, что его ударная поверхность и ограничительные стенки выполнены из огнеупорного материала, а крышка выполнена из стали того же или подобного состава, что и разливаемая сталь.

3. Броневой вкладыш по п.1, отличающийся тем, что крышка выполнена тонкостенной.

4. Броневой вкладыш по п.1, отличающийся тем, что крышка (6, 7, 8) перфорирована и/или имеет заданные места разрушения.

5. Броневой вкладыш по п.2, отличающийся тем, что крышка выполнена с возможностью расплавления оставшихся участков или проламывания их расплавом после или во время заполнения броневого вкладыша (4, 104, 204, 304, 404).

6. Броневой вкладыш по п.1, отличающийся тем, что крышка выполнена в форме тонкой плиты и размещена на верхних торцах ограничительных стенок.

7. Броневой вкладыш по п.6, отличающийся тем, что крышка (104d) закреплена на ограничительных стенках (104а), в частности, на ее торцах (104g) крепежными средствами (105).

8. Броневой вкладыш по п.6, отличающийся тем, что крышка по своим краям имеет минимум один сформованный воротник, охватывающий, как минимум, одну ограничительную стенку изнутри и/или, по крайней мере, частично, снаружи.

9. Броневой вкладыш по п.1, отличающийся тем, что он снабжен емкостью (404р, 504р), установленной внутри него и образующей своей верхней стенкой крышку броневого вкладыша (4, 104, 204, 304, 404, 504), причем емкость (404р, 504р) выполнена из стали того же или подобного состава, что и разливаемый расплав.

10. Броневой вкладыш по п.9, отличающийся тем, что емкость (404р) размещена в броневом вкладыше (4, 104, 204, 304, 404) с прилеганием, по крайней мере, к участкам на его ударной поверхности (404f) и ограничительных стенках (404с), при этом емкость (404р) выполнена закрытой с формой поверхности, соответствующей форме ударной поверхности и/или ограничительных стенок вкладыша.

11. Броневой вкладыш по п.10, отличающийся тем, что емкость имеет, как минимум, один сформованный или приваренный, выступающий наружу, воротник, охватывающий, хотя бы частично, как минимум, одну из ограничительных стенок.

12. Броневой вкладыш по п.9, отличающийся тем, что емкость (404р) заполнена газом или газовой смесью (404g), взаимодействующим с заливаемым расплавом.

13. Броневой вкладыш по п.1, отличающийся тем, что броневая поверхность выполнена изогнутой.

14. Броневой вкладыш по п.1, отличающийся тем, что его ограничительные стенки выполнены расходящимися кверху.

15. Броневой вкладыш по п.1, отличающийся тем, что ограничительные стенки (304а) выполнены вогнуто-выпуклой формы с образованием части крышки.

16. Броневой вкладыш по п.1, отличающийся тем, что его ограничительные стенки (504а) выполнены вертикальными, на верхнем конце стенок выполнен воротник, направленный внутрь (504g) броневого вкладыша.

17. Броневой вкладыш по п.16, отличающийся тем, что воротник отведен вниз в направлении к броневой поверхности (504f).

18. Броневой вкладыш по п.16, отличающийся тем, что его воротник (504g), направленный вниз, и/или его крышка (504d) образуют воронку.

19. Броневой вкладыш по п.17, отличающийся тем, что его воротник (504g), направленный вниз, и/или его крышка (504d) образуют воронку.

20. Броневой вкладыш по п.19, отличающийся тем, что боковые ограничительные стенки (504а) с их свободными концами (504g") образуют часть воронки.

21. Броневой вкладыш по п.17, отличающийся тем, что крышка выполнена конической, чашеобразной или прямой.

22. Броневой вкладыш по п.16, отличающийся тем, что крышка поддерживается воротником, в частности охватывается им.

23. Броневой вкладыш по п.20, отличающийся тем, что крышка поддерживается воротником, в частности охватывается им.

24. Броневой вкладыш по п.16, отличающийся тем, что он снабжен емкостью (504р), установленной внутри него, имеющей ровное плоское днище, примыкаемые к нему ограничительные стенки и крышку (504d) конической формы, направленную внутрь и вниз, причем емкость (504р) выполнена из материала того же или подобного состава, что и разливаемый расплав.