Сталеразливочный погружной стакан Российский патент 2020 года по МПК B22D41/50 

Изобретение относится к области черной металлургии, и может быть использовано при непрерывной разливке жидкого металла, в частности для литья блюмовых заготовок круглого, квадратного и прямоугольного сечения на машинах непрерывного литья заготовок, в которых для подачи металла под уровень применяют погружные сталеразливочные стаканы.

Из уровня техники известны различные конструкции сталеразливочных погружных стаканов.

Известны конструкции погружных стаканов [1] (Н.А. Бобылева, А.А. Шипельников, А.Н. Роготовский, С.В. Скатов, Д.А. Родионова «Влияние конструкции погружного стакана на истечение расплава в процессе непрерывной разливки стали», журнал «Современная металлургия нового тысячелетия», декабрь 2015г. стр. 208-215), в которых рассматриваются погружные стаканы с двумя отверстиями, расположенными под определенным углом к оси симметрии в горизонтальной и/или вертикальной плоскости, при этом выпускные отверстия имеют различную форму (круглую, овальную, прямоугольную). Конструкция погружного стакана и изменение глубины его погружения в кристаллизатор влияет на течение и циркуляцию микропотоков расплава в период детерминированного динамического режима работы МНЛЗ.

Известна конструкция глуходонного погружного стакана [2] (патент РФ № 2167031 «Глуходонный погружной стакан» ОАО «НТМК», МПК⁷ В22D41/50, опубл. 20.05.2001) с выходными каналами, выполненными по периметру стакана веерообразно со смещением их продольных осей относительно продольной оси подводящего канала стакана на 0,30…0,70 диаметра канала, при этом суммарная площадь поперечного сечения выходных каналов на входе в них составляет 1,2…2,3 площади поперечного сечения подводящего канала.

Известна конструкция глуходонного погружного стакана [3] (патент РФ №126273 «Погружной стакан», ОАО «Первоуральский динасовый завод» (ОАО «ДИНУР), МПК B22D41/50, опубл. 27.03.2013, бюл. №9), выполненная в виде цилиндрической трубы с коническим расширением в верхней части по наружной поверхности и осевым цилиндрическим каналом, прямоугольном фланцем, выполненным заодно с трубой, и оборудован металлической обечайкой, коробчатый элемент которого охватывает прямоугольный фланец, а конусный элемент охватывает коническую часть трубы, при этом конусный элемент металлической обечайки радиально расширен в направлении коробчатого элемента и соединен с ним слитно, а продольные нижние кромки коробчатого элемента механической обечайки выполнены с радиальным скосом к оси цилиндрического канала, при этом продольные нижние кромки прямоугольного фланца выполнены с аналогичным радиальным скосом.

Недостатком данных конструкций является низкая стойкость погружного стакана, которая не позволяет его использование на полной стойкости промежуточного ковша.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемым результатам является погружной стакан [4] (патент РФ № 130893 «Погружной стакан», ОАО «Боровичский комбинат огнеупоров», МПК B22D41/50, опубл. 10.08.2013, бюл. № 22) выполненный из огнеупорного материала, содержащий трубчатую часть, имеющую металлопроводящий канал и плиту, имеющую параллельные верхнее и нижнее основания и две опорные поверхности, при этом плита выполнена с боковыми промежуточными поверхностями, причем трубчатая часть и нижнее основание сопряжены по радиусу R1 от 2 до 10 мм, а нижнее основание и две опорные поверхности сопряжены по радиусу R2 не более 15 мм, опорные поверхности и боковые поверхности сопряжены по радиусу R3 не более 30 мм, кроме этого трубчатая часть имеет шлаковый пояс.

Конструкция прототипа обладает недостатком, описанным выше, а именно низкой стойкостью, которая не позволяет его использование на полной стойкости промежуточного ковша.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение стойкости сталеразливочного погружного стакана, как прямоточного, так и глуходонного.

Указанный технический результат достигается тем, что в сталеразливочном погружном стакане, содержащем цилиндрическую трубу, имеющего металлопроводящий канал, шлаковый пояс с циркониевой вставкой, и имеющего в верхней части по наружной поверхности конического расширения в виде конуса в сторону промежуточного ковша, предусмотрены следующие отличия: цилиндрическая труба в зоне шлакового пояса с циркониевой вставкой радиально расширена, при этом его диаметр исчисляется по формуле:

D=D₁*K (1)

Где:

D - диаметр расширения в зоне шлакового пояса 3;

D₁ - диаметр цилиндрической трубы 1 в районе верхнего переходного участка 5;

K – постоянный коэффициент, равный не менее 1,05.

Кроме того, в предложенном сталеразливочном погружном стакане, высота циркониевой вставки 4 составляет не менее 100 мм.

Сущность изобретения поясняется чертежом (Фиг.1), на котором изображен общий вид сталеразливочного погружного стакана (разрез).

Сталеразливочный погружной стакан состоит из трубы 1, выполненной из огнеупорного материала (например, корундографитового), с металлопроводящим каналом 2, шлакового пояса 3 из углеродистого материала с добавкой диоксида циркония в виде циркониевой вставки 4, при этом шлаковый пояс 3 сопряжен с трубой 1 верхним 5 и нижним 6 переходными участками. Труба 1 в верхней части по наружной поверхности имеет коническое расширение в виде конуса 7 в сторону промежуточного ковша.

Труба 1 имеет цилиндрическую форму, а металлопроводящий канал расположен по оси цилиндрической трубы 1.

Коническое расширение в виде конуса 7 в верхней части по наружной поверхности трубы 1 обеспечивает удобство в эксплуатации и быстрый монтаж сталеразливочного погружного стакана к стакану дозатору и промежуточному ковшу.

Шлаковый пояс 3 с циркониевой вставкой 4 сопряжен с трубой 1 в верхней части - верхним переходным участком 5, выполненным с радиальным скосом, а в нижней части - нижним переходным участком 6, выполненным скошенным до диаметра D₁ трубы 1 на верхнем переходном участке.

В процессе разработки сталеразливочного погружного стакана определено оптимальное соотношение размеров расширения шлакового пояса 3 в зависимости от диаметра трубы 1 на верхнем переходном участке.

В частности, проведенные исследования позволяют констатировать, что для повышения стойкости сталеразливочного погружного стакана, радиальное расширение в зоне шлакового пояса 3 исчисляется по формуле (1).

Данные основываются на результатах ряда испытаний, проводимых в конвертерном цехе АО «ЕВРАЗ НТМК». В ходе испытаний было выявлено, что:

- величина D шлакового пояса 3 менее 1,05 D₁ не достаточна для выполнения условия стойкости погружного стакана равной стойкости (серийности) промежуточного ковша;

- величина D шлакового пояса 3 более 1,05 D₁ позволит не производить замену погружного стакана.

Выбор конструктивных параметров шлакового пояса 3 с циркониевой вставкой 4 обусловлен следующим.

Высота циркониевой вставки 4 составляет не менее 100 мм. При высоте циркониевой вставки 4 менее 100 мм снижается стойкость погружного стакана, т.к. высоты менее 100 мм будет недостаточно для регулирования уровня заглубления. Увеличение высоты циркониевой вставки 4 более 100 мм влечет удорожание данного погружного стакана.

Сталеразливочный погружной стакан выполнен неразъемным изделием и работает следующим образом.

Сталеразливочный погружной стакан устанавливается в механизме быстрой смены стаканов и фиксируется с помощью прижимного механизма (на Фиг.1 не указан). Сверху к плите стакана встык присоединяется стакан дозатор. Разливаемый металл из промежуточного ковша через совмещенные каналы стакана-дозатора и погружного стакана поступает в кристаллизатор, где затвердевает, и вытягивается в виде заготовки.

Применение предлагаемого изобретения позволяет: увеличить стойкость сталеразливочного погружного стакана, как прямоточного так и глуходонного, что позволяет увеличить серии разливки плавок через промежуточный ковш без замены погружных стаканов; снизить себестоимость стали, расход огнеупорных материалов на разливку промежуточного ковша, количество отходов в виде скрапа промежуточных ковшей и технологической обрези, связанных с заменой промежуточных ковшей и погружных стаканов.

Достоинством предложенного сталеразливочного погружного стакана является повышение его стойкости.

Таким образом, заявляемое техническое решение полностью выполняет технический результат.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно - технической информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого технического решения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источников, характеризующихся признаками, тождественными всем существенным признакам заявляемого изобретения.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует критерию «новизна» и «изобретательский уровень».

Источники информации:

[1] Н.А. Бобылева, А.А. Шипельников, А.Н. Роготовский, С.В. Скатов, Д.А. Родионова «Влияние конструкции погружного стакана на истечение расплава в процессе непрерывной разливки стали», журнал «Современная металлургия нового тысячелетия», декабрь 2015г. стр. 208-215;

[2] патент РФ №2167031 «Глуходонный погружной стакан» ОАО «НТМК», МПК⁷ В22D41/50, опубл. 20.05.2001);

[3] патент РФ №126273 «Погружной стакан», ОАО «Первоуральский динасовый завод» (ОАО «ДИНУР), МПК B22D41/50, опубл. 27.03.2013, бюл. № 9;

[4] патент РФ №130893 «Погружной стакан», ОАО «Боровичский комбинат огнеупоров», МПК B22D41/50, опубл. 10.08.2013, бюл. № 22.

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при непрерывной разливке жидкого металла, в частности, для литья блюмовых заготовок круглого, квадратного и прямоугольного сечения на машинах непрерывного литья заготовок, в которых для подачи металла под уровень применяют погружные сталеразливочные стаканы. Стакан содержит цилиндрическую трубу, имеющую металлопроводящий канал и шлаковый пояс с циркониевой вставкой, который сопряжен с трубой верхним и нижним переходными участками, при этом труба в верхней части по наружной поверхности имеет коническое расширение в виде конуса в сторону промежуточного ковша, при этом цилиндрическая труба в зоне шлакового пояса с циркониевой вставкой радиально расширена и ее диаметр вычисляют по формуле. Изобретение обеспечивает увеличение стойкости сталеразливочного погружного стакана, как прямоточного так и глуходонного, что позволяет увеличить серии разливки плавок через промежуточный ковш без замены погружных стаканов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Сталеразливочный погружной стакан, выполненный из огнеупорного материала, содержащий цилиндрическую трубу с осевым металлопроводящим каналом и шлаковым поясом с циркониевой вставкой, который сопряжен с трубой верхним и нижним переходными участками, при этом труба в верхней части по наружной поверхности имеет коническое расширение в виде конуса в сторону промежуточного ковша, отличающийся тем, что труба в зоне шлакового пояса с циркониевой вставкой радиально расширена, причем её диаметр вычисляют по формуле

D=D₁·K, где (1)

D – диаметр расширения в зоне шлакового пояса;

D₁ – диаметр трубы в районе верхнего переходного участка;

K – постоянный коэффициент, равный не менее 1,05.

2. Сталеразливочный погружной стакан по п.1, отличающийся тем, что высота циркониевой вставки составляет не менее 100 мм.