РАЗЛИВОЧНЫЙ СТАКАН ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ Российский патент 2012 года по МПК B22D41/50 

Область изобретения

[0001] Настоящее изобретение относится к разливочному стакану для непрерывного литья, подающему расплавленный металл из одной металлургической емкости в другую металлургическую емкость. Более конкретно, стакан используется для подачи расплавленной стали из промежуточного разливочного устройства в кристаллизатор или стакан, подающий расплавленный металл из ковша в промежуточное разливочное устройство при непрерывном литье.

Предпосылки изобретения

[0002] Стакан, используемый для подачи из одной емкости в другую, предотвращает химические реакции между воздухом и металлом, а также предотвращает потери тепла за счет излучения расплавленного металла. При этом стакан изнашивается расплавленным металлом из-за термического напряжения, и, следовательно, срок службы стакана ограничивает длительность разливки при непрерывном литье. Обычное устройство введения и/или удаления стакана (далее называемое устройством замены стакана) обеспечивает решение для преодоления ограничения длительности разливки стаканом, см., например, патент US 4669528.

[0003] Например, когда внешняя поверхность стакана на уровне мениска достигает определенного уровня или происходит разрушение стакана, литье прекращают и заменяют испорченный стакан на новый за короткий период времени, и литье продолжается. Обычно стакан выполнен из оксида алюминия-графита, и стакан содержит фланец или пластину (далее называемую фланцем или пластиной), соединенную c расположенным под ним/ней цилиндром, и выпускные отверстия на обеих сторонах цилиндра.

[0004] Точнее говоря, стакан снабжен трубчатым каналом и пластиной с фланцем с заливным отверстием. Пластина соединена с верхним стаканом, образующим канал подачи расплавленного металла в стакан. Пластина снабжена верхней поверхностью и нижней поверхностью, которая присоединена к поддерживающим поверхностям, предусмотренным на обеих сторонах отверстий стакана.

[0005] Стакан выполнен с возможностью скольжения между верхним стаканом, подающим расплавленный металл из промежуточного разливочного устройства, нижней пластиной, прикрепленной к верхнему стакану, или фиксированной пластиной, связанной с устройством управления литьем, и нижней плоской пластиной. В этом тексте разливочный стакан не означает верхний стакан, прикрепленный к промежуточному разливочному устройству, или стакан, выполненный с возможностью скольжения в устройстве замены стакана.

[0006] РСТ публикация WO 00/32337 раскрывает огнеупорный стакан, снабженный пространством между металлическим кожухом и огнеупорной частью стакана. Это пространство заполняется материалом, который является твердым при температуре окружающей среды и способным деформироваться при высокой температуре. Следовательно, это пространство выполняет функцию снижения термомеханического напряжения и микротрещин, возникающих в начале операции литья. Раскрытый там стакан представляет собой стакан, выполненный с возможностью скольжения в устройстве замены, и поддерживается за счет действующего вверх напряжения. Стакан снабжен сужающейся частью, которая поддерживается действующим вверх упором, для скрепления стакана с верхним стаканом. Упор создается пружиной или фиксатором, при этом стакан скрепляется с верхним огнеупорным материалом или верхним стаканом.

[0007] Разливочный стакан выполнен из моноблока или из комбинации нескольких огнеупорных частей (деталей). Верхняя часть стакана с фланцем и верхняя трубчатая часть стакана могут быть защищены металлическим кожухом.

[0008] Однако место сопряжения между трубчатой частью и фланцем демонстрирует трещины и микротрещины, которые возникают во время использования стакана из-за термического напряжения или термомеханического напряжения. Такие трещины могут быть обусловлены усилием по удержанию стакана внутри устройства и вибрацией, вызванной потоком расплавленного металла через стакан.

[0009] Такие трещины вызывают разрушение стакана. Дросселирование стакана создает более низкое давление, которое вызывает всасывание воздуха, в результате чего кислород и азот воздуха загрязняют расплавленный металл или расплавленную сталь. Кроме того, повреждается и трескается огнеупор из-за сочетания кислорода и высокой температуры, что ускоряет микроповреждение и в итоге останавливает операцию литья.

[0010] Были предложены некоторые способы для повышения трещиностойкости стакана. Известны некоторые огнеупоры, которые имеют большую устойчивость к трещинам. Однако эти материалы чувствительны к эрозии или коррозии. Такие средства и другие усовершенствования увеличивают срок службы разливочного стакана. Поэтому все еще остаются некоторые проблемы, которые должны быть решены.

[0011] Обычное устройство замены стакана вызывает напряжение изгиба на шейке между верхним фланцем или пластиной и трубчатой частью, что вызывает трещины на шейке. И при этом пластина склонна деформироваться вдоль оси, параллельной направляющему направлению пластины.

[0012] Поэтому EP 1590114 B1 (Японская публикация №2006-515803) раскрывает разливочный стакан (1), как показано на фиг. 1, имеющий фланец или пластину (далее называемые пластиной) и заднюю сторону, имеющую две наклонные поверхности (3, 5) с различными углами, что может предотвращать трещины. Данный пример не защищен металлическим кожухом от действующего вверх усилия на металлический кожух. Как показано на фиг. 2, пластина поддерживается пружинами, оказывающими действующее вверх усилие на наклонную поверхность (5). Кроме того, верхний разливочный стакан (7) закреплен фиксирующей пластиной (8).

[0013] Вышеуказанное решение предназначено для предотвращения напряжения изгиба или для уменьшения напряжения изгиба, что обеспечивается конструктивным исполнением стакана или процессом сборки. Однако при работе склонны возникать трещины (10, 11, 12), как показано на фиг. 3. Предполагается, что причиной этого являются усилия, наведенные и направленные вверх или в горизонтальном направлении из-за малой упорной пластины (9).

[0014] Поэтому происходит частое разрушение разливочного стакана, и литье приостанавливается. Следовательно, необходима более стабильная операция литья за счет увеличения срока службы стакана, что приводит к новому типу конструктивного исполнения стакана.

[0015] Уровень техники

Ссылка 1: Патент US 4669528

Ссылка 2: РСТ публикация WO 00/32337

Ссылка 3: EP 1590114 B1 (патент по РСТ-заявке, опубликованной в Японии под №2006-515803)

Сущность изобретения

Задача, решаемая изобретением

[0016] Задачей настоящего изобретения является разработка такого конструктивного исполнения стакана, которое вызывает распределение усилия или напряжения, которое возникает во время использования стакана и обслуживания стакана в устройстве замены стакана, которое вводит и/или удаляет разливочный стакан в устройство.

Средства решения задачи

[0017] Настоящее изобретение раскрывает разливочный стакан (1), предназначенный для использования в устройстве замены стакана, а именно устройстве введения стакана и/или удаления стакана, при непрерывном литье, который содержит:

стакан, который представляет собой трубчатую часть (21), снабженную каналом (20);

прямоугольную пластину (22), имеющую канал для литья, при этом пластина имеет верхнюю поверхность и заднюю поверхность, имеющую две дуги (27), которые выполнены с радиусом R, размещенные на обеих сторонах пластины в перпендикулярном введению стакана направлении (далее называемом направлением X), и поддерживающие поверхности на обеих сторонах стакана в направлении введения стакана (далее называемом направлением Y), и;

металлический кожух (23) для упрочнения и покрытия пластины (22) и верхней части трубчатой части.

[0018] Кроме того, разливочный стакан заключен в металлический кожух, который снабжен выступом (24), который заполняет пространства между направляющей (25) введения и самим металлическим кожухом (23).

[0019] Преимущества изобретения

1) Стакан имеет большое сопротивление растрескиванию около шейки фланца или пластины стакана, поскольку действующее вверх усилие упора пластины 26 оказывается на дугу 27 стакана, в результате чего усилие упора распределяется в различных направлениях.

2) Поэтому срок службы стакана продлевается, в результате чего разливочный стакан используется в течение более длительного времени разливки и увеличивается производительность.

3) Кроме того, скорость литья в операции разливки или приостановка операции литья во время замены стакана ухудшает качество поверхности отливки, что требует зачистки литых изделий, что приводит к потере выхода.

Настоящее изобретение имеет вышеперечисленные и другие преимущества.

[0020] Краткое описание чертежей

Фиг. 1 изображает вид в разрезе обычного разливочного стакана.

Фиг. 2 поясняет способ поддержки обычного стакана, либо с помощью пружины, либо с помощью фиксатора.

Фиг. 3 показывает, где случаются трещины около фланца или пластины стакана.

Фиг. 4 изображает вид в разрезе одного варианта настоящего изобретения в направлении X.

Фиг. 5 представляет собой вид настоящего изобретения сверху.

Фиг. 6 представляет собой вид в разрезе настоящего изобретения в направлении Y.

Фиг. 7 изображает вид в разрезе стакана, выполненный в направлении X, и другой вариант того, как дуга стакана опирается на направляющую, имеющую дуговую опору.

Варианты осуществления настоящего изобретения

[0021] Далее настоящее изобретение подробно поясняется с помощью чертежей и фигур, однако изобретение не ограничивается представленным вариантом осуществления. Как раскрыто в перечисленных ссылках, предложенный в изобретении разливочный стакан выполнен из оксида алюминия-графита (например, оксид алюминия 65 мас.%, графит 29 мас.%), и фланец или пластина такого стакана является, например, квадратным со стороной 200 мм и толщиной 40 мм. Общая длина составляет примерно 1000 мм, канал составляет примерно 80 мм в диаметре, а внешний диаметр стакана составляет примерно 150 мм. А на своем нижнем конце стакан снабжен двумя раздвоенными («бифуркационными») выходами, которые подают расплавленный металл в сторону кристаллизатора.

[0022] Этот раздвоенный стакан представляет собой наиболее используемый тип для литья расплавленной стали в кристаллизатор, например, с поперечным сечением сляба 200 мм × 1200-2000 мм шириной. 200 тонн расплавленной стали может быть разлито в два ручья за примерно 1 час. Предпочтительно, с одним единственным стаканом может продолжаться один цикл операции литья (например, 6 часов). Следовательно, разлом и эрозия стакана должны быть исключены. Размер стакана, кристаллизатора и длительность разливки приведены в качестве примера. Но они могут изменяться в зависимости от практического режима работы.

[0023] Пример настоящего изобретения представлен на фиг. 4. Фиг. 4 изображает вид в разрезе стакана в направлении толщины кристаллизатора (далее называемом направлением X). Расплавленный металл втекает в канал 20. Стакан 1 может быть введен и удален в устройстве замены стакана. Стакан содержит квадратный фланец или пластину (22), имеющую канал (20), и трубчатую часть 21, имеющую канал.

[0024] Фланец 22 снабжен верхней поверхностью, контактирующей с верхней частью выше по потоку, и нижней поверхностью, присоединяющейся к верхней части трубчатой части и соединенной с двумя опорами 27, имеющими дугу по обе стороны от направления X, и двумя плоскими пластинами 29, как показано на фиг.6, по обе стороны от направления введения и удаления стакана (далее называемого направлением Y). Металлический кожух 23 для упрочнения шейки стакана, выполненный, например, из стали, покрывает фланец 22 и верхнюю часть трубчатой части 21.

[0025] Стакан предпочтительно защищен обладающим жесткостью металлическим кожухом 23 и, кроме того, предпочтительно снабжен выступами 24 в виде направляющих введения в направлении Y, которые заполняют пространство между стаканом и направляющей. Выступ 24 предпочтительно предусматривают при изготовлении металлического кожуха. Обеспечение данного выступа предпочтительно не выполняют с помощью сварки из-за деформации после сварки.

[0026] Толщина выступа 24 в горизонтальном направлении составляет 6-7 мм в максимуме, и его толщина составляет 0 мм на вершине и конце выступа в направлении Y, в результате чего стакан может быть плавно вставлен в поддерживающую направляющую 25.

[0027] Радиус дуги составляет 15-30 мм и 20 мм является предпочтительным. Поддерживающая направляющая поверхность 27 дуги опирается на направляющую, имеющую наклонную поверхность 26 к вертикальному направлению. В другом варианте вогнутая дуга 28, имеющая больший радиус, чем R, может поддерживать дугу стакана.

[0028] При обычном стакане, стакан может разливать в среднем 4 часа (четыре загрузки по 200 тонн расплавленной стали). Предложенный стакан может разливать в среднем 6 часов (6 загрузок). Это означает, что не только уменьшается стоимость стакана, но и возрастает почасовая производительность литья на 50%.

[0030] Описание ссылочных позиций

1 разливочный стакан для непрерывного литья

2 фланец или пластина обычного стакана

3 трубчатая часть обычного стакана

4 упор для поддержания стакана

5 наклонная плоская опорная поверхность

7 ось литья

8 фиксированная пластина верхнего разливочного стакана

7 верхний разливочный стакан

9 упирающаяся в стакан пластина

10, 11 наведенные трещины на шейке стакана

12 шейка стакана

20 канал предложенного в изобретении стакана

21 трубчатая часть предложенного в изобретении стакана

22 квадратный фланец или пластина предложенного в изобретении стакана

23 металлический кожух предложенного в изобретении стакана

24 предусмотренный в направлении X выступ металлического кожуха

25 направляющая стакана в направлении Y

26 поддерживающая стакан наклонная поверхность направляющей

27 поддерживающая стакан дуга (радиуса R)

28 вогнутая дуга, поддерживающая металлический кожух

29 плоская поверхность, поддерживаемая упором

Изобретение может быть использовано для подачи расплавленной стали из промежуточного ковша в кристаллизатор или из ковша в промежуточное разливочное устройство при непрерывном литье. Разливочный стакан (1) содержит трубчатую часть (21), снабженную каналом (20), прямоугольный фланец или пластину (22), имеющую канал для литья. Задняя поверхность, пластины имеет две дуги (27) с радиусом R, размещенные на двух сторонах пластины, перпендикулярных направлению введения стакана (X). На двух сторонах пластины в направлении введения стакана (Y) имеются поддерживающие поверхности. Для упрочнения и покрытия фланца или пластины (22) и верхней части трубчатой части установлен металлический кожух (23). Выполнение дуг на пластине приводит к равномерному распределению усилий и напряжений во время введения и/или удаления стакана, что предотвращает образование трещин в стакане. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Разливочный стакан (1), предназначенный для использования в устройстве введения и/или удаления стакана при непрерывном литье, который содержит стакан, который представляет собой трубчатую часть (21), снабженную каналом (20), прямоугольный фланец или пластину (22), имеющую канал для литья, при этом пластина имеет верхнюю поверхность и заднюю поверхность, имеющую две дуги (27), которые выполнены радиусом R, размещенные на обеих сторонах пластины, перпендикулярных направлению введения стакана (X), и поддерживающие поверхности на обеих сторонах стакана в направлении введения стакана (Y), и металлический кожух (23) для упрочнения и покрытия фланца или пластины (22) и верхней части трубчатой части.

2. Разливочный стакан по п.1, в котором металлический кожух снабжен выступом (24), который заполняет пространства между направляющей (25) введения и самим металлическим кожухом (23).

3. Разливочный стакан по п.2, в котором выступ изготовлен одновременно с формированием металлического кожуха.

4. Разливочный стакан по п.2, в котором толщина выступа составляет от 6 до 7 мм в горизонтальном направлении и 0 мм впереди и на конце выступа в направлении Y.

5. Разливочный стакан по п.1, в котором радиус R составляет 15 мм или более.

6. Разливочный стакан по п.1, в котором две дуги стакана опираются на наклонные плоскости (26), предусмотренные в направляющей.

7. Разливочный стакан по п.1, в котором разливочный стакан подпирается кверху вогнутой дугой направляющей, имеющей больший радиус, чем радиус R, составляющий 15 мм или более 15.