Способ и устройство для непрерывной раазливки металлов Советский патент 1984 года по МПК B22D11/103 B22D11/111 

Изобретение относится к металлур гии, а именно к подводу,металла в кристаллизатор при непрерывной разл .ке нержавеющей стали. Известны способ и устройство для непрерывной разливки металлов. Устройство содержит удлиненный глуходонный с боковыми выходными отверст ями стакан для подвода металла под мениск в кристаллизаторе. При этом в вылодные отверстия вставлены под углом кверху трубки различной длины Трубки имеют внутренние каналы круглого поперечного сечения.. Метапл равномерно распределяется по сечению струи, а начало истечения струи из трубок располагают на различном расстоянии от мениска металла в кристаллизаторе ll . Известен способ и устройство для непрерывной разливки металлов. Металл подводится из промежуточного ковша под мениск в кристаллизаторе через глуходонный удлиненный стакан с боковьв 1И выходными отверстиями. При этом две струи металла направляют вверх под углом, который устанавливают в пределах О tg ij-u где X расстояние от места выхода струи металла из насадка до мениска, М ширина слитка/прямоугольн го сечения. Колич-ество металла по сечению струй устанавливают равномерньмо На мениске металла в криста ЛИЗ а Торе наводят шлак 2 , Низкое качество непрерывнолитых слитков из нержавеющей стали обусло лено О )сутствием направленного движ ния металла к узкт- граням кристаллизатора , так как при указанных наклоне струй и сечении выходных отверстий отсутствуют потоки металла вдоль мениска. Вследствие этого из металла не полностью удаляются неметалличес1сие включения, на поверхности слитков образуются скопления шлаковой смеси,: завороты, наплывы, ужимт1ьи Наиболее близким по технической сущности к изобретению являются icno соб и устройство для непрерывной разливки металлов, включающие подвод металла из промежуточного ковша под мениск в кристаллизаторе через глуходонный зДлиненный стакан с бо- ковьг-ш отверстиями. При этом на кон це стакана выполнена камера дно ко торой состоит из двух плоскостей смыкающихся под углом 120-150 и являющихся нижними стенками боковых каналов, отходящих от боковых отверстий. Боковые.каналы выполнены в виде диффузоров. При истечении металла через боковые каналы затопленные струи направляют к стенкам кристаллизатора и разбивают на два потока каждую. Один из них проходит параллельно мениску металла, направляясь к осевой зоне слитка и опускаясь в этой зоне вниз. Другой поток поворачивает книзу и опускается вдоль фронта кристаллизации. Для обеспечения такого распределения потоков глубина погружения места истечения струй должна быть выбрана в соответствии с зависимостьюb. где h - глубина погружения места истечения струй металлаi 8 - вершина грани слитка; Об - угол между струями металла а - постоянная величина, которая определяется величиной насадков и может принимать значения 50-150 мм. Количество металлов по сечению каждой струи устанавливают равномер- ным, на мениске металла навоДят шлак з . Недостатком известных способа и устройства для непрерывной разливки металлов является низкое качество непрерьшнолитых слитков из нержавеющей стали. Это объясняется отсутствием направленного потока металла вдоль мениска в сторону узких граней слитка. В результате отсутствует равномерное распределение примесей по слитку, увеличивается степень ликвации и количество неметаллических включений в слитках, на их поверхности образуются завороты, наплывы, скопления шлаковой смеси и неметаллических включений. Кроме того, отсутствие направленного потока металла вдоль мениска в сторону узких граней кристаллизатора способствует неудовлетворительному и малозффективнсжу использованию шлаковой смеси, Гак как отсутствует направленное удаление ее нижнего слоя, уже отработавшего- и выполнившего свою функцию по ассимиляции неметаллических включений. В результате повышается брак слитков по поверхностным дефек там и повьшенному количеству немета лических включений, увеличиваетя количество обрези, В то же время движение потока металла вдоль узких граней слитка приводит к размыву оболочки и, как следствие,промывку металла.. Исследованиями установлено, что для повьппения качества непрерывнолитых слитков прямоугольного сечейи из нержавеющей стали необходимо соз давать направленный поток металла под мениском и слоем шлака в сторон узких граней кристаллизатора. Это объясняется повьшенной вязкостью расплавленной нержавеющей стали. При этом необходимо интенсивность движения металла увеличивать по направлению от средней части слитка в сторону узких граней..Этого эффекта можно достигнуть посредством придания Д14фузорам боковых отверстий каплевидной формы и определенным их расположением относительно мениска металла и узких граней, что позволя ет перераспределить количество мета ла по сечению каждой струи металла. Целью изобретения является улучшение качества непрерьшнолитых слит ков. Эта цель достигается тем,, что по способу непрерьтной разливки металлов, включающему подвод металла из промежуточного ковша под мениск в кристаллизаторе, через диффузоры с направлением потоков метал ла под углом вверх и наведение на мениске металла шлака, подвод метал ла под мениск на глубине, равной 1,2-1,8 толщины слитка,, и направляю потоки металла на участки мениска, составляющие О,25-0,32. ширины грани слитка и отстоящие от узкой стенки кристаллизатора на- расстоянии 0,050,08 той же ширины. При этом перера пределяют количество металла по сечению струи в сторону увеличения его в направлении узких граней. В.устройстве для непрерьюной разливки металлов, содержащем удлиненный глуходонный стакан с боковыми выходными диффузорами, направленными лод углом вверх, сечения диффузоров выполнены каплевидной формы и широкой частью направлены в сторо5414ну стенок кристаллизатора, а образующие каждого диффузора наклонены К оси стакана под углом 15-55 60-75 соответственно. Улучшение качества непрерывнолитых слитков из нержавеющей стали происходит потому, что в процессе непрерывной разливки с мениска металла удаляются всплывающие неметаллические включения, а также отрйботавший нижний слой пшаковой смеси. При этом на поверхности слитка отсутствуют завороты, наплывы, включения шлаковой смеси, оставвшеся в металле неметаллические включения равномерно распределяются по объему слитка и снижается степень ликвации. Диапазон длин участков на мениске металла, на которые направляют затопленные струи металла, в пределах 0,25-0,32 величины широкой грани слитка, а также их расстояний от узких граней слитка в пределах 0,05-0,08 той же ширгшы обусловлен гндравли.ческими условиями увеличения верхних слоев металла и отработанного . слоя шлаковой смеси в сторону узких кристаллизатора под действием, наклонных к оси стакана потоков не- тагша. При более близком к середине мениска расположении восходящего потока не создается в этом районе направленный поток металла в горизонтальном направлении и, следова- тельно, не транспорт1{руютен неметаллические включения. При болбе близком к узкой грани кристаллизатора расположении восходящего потока возможен размыв закристаллизовавшегося слоя металла и оболочки слитка, что приводит к прорыву металла под кристаллизатором. Указанные параметры устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от ширины слитПерераспределение количества меалла по сечению струи необходш о ля направления ч наиболее удаленную очку от места истечения большего бъема металла. Благодаря этому эта асть струи имеет наибольшую кинеическую энергию для создания наравленного потока металла вдоль ениска. В то же время меньшее коичество металла направляется в более близкую точку мениска и кинетической нергии этой части струи достаточно ля создания направленного потока от редней части мениска. 5 Диапазон наклона к оси стакана об разуюпщх каждого диффузора, располо женных по большой оси поперечного сеченияj в пределах углов 60-75 объясняется необходимостью подвода потоков металла к определенным учас кам мениска. При больших значениях происходит размывание оболочки слит ка потоками металла. При меньшем значении не создается направленное движение металла в сторону узких гр ней , и потоки металла оказывают тор мозящее действие на движение металла вдоль мениска. Диапазон наклона к оси стакана образующих каждого диффузора, расположенных по большой оси попербч- ного сечения, в пределах углов 1555 объясняется необходимостью под вода потоков металла к определенным участкам мениска. При больших значе ниях образуется застойная зона в средней части мениска металла, при меньшем значении не создается напра ленное движение металла из средней части мениска, и на нем происходит бурление металла. Диапазон расстояний торцов диффу зоров от верхнего торца кристаллиза тора в пределах 1,2-1,8 ширины крис таллизатора обусловлен необходимостью уменьшения дсинетической энергии восходящих потоков металла во избежание бурления на мениске, а также необходимостью подачи потоков на определенные участки мениска. При большем значении кинетической энергии потока металла недостаточно для создания направленного течения верх них слоев металла в сторону узких граней, при меньшем значении происходит бурление металла,что способствует увеличению шлаковой смеси вглубь слитка. Указанные параметры устанавливают в прямой пропорционал ной зависимости от ширины кристаллизатора или толщины слитка. Горизонтальное расположение торцов диффузоров объясняется необходимостью гарантированного на.йравления потоков металла на определенные участки мениска. При другом располо жении торцов диффузоров происходит искажение направления движения по - токов и нарушается стабильность это го движения-вследствие неодинаковог гидравлического сопротивления по пе риметру диффузоров. 1 На фиг.1 показано устройство для осуществления способа непрерывной разливки металлов, в разрезе , на фиг.2 - разрез А-А фиг.1. Устройство состоит из промежуточного ковша 1, прикрепленного к нему стакана 2 с внутренним каналом 3, переходящим в диффузоры 4, погруженные в кристаллизатор 5 с узкими стенками 6. Диффузоры 4 и поперечном сечении 7 имеют форму капли. Позицией 8 обозначен металл, 9 мениск металла, на котором находится слой шлаковой смеси 10, 11 и 12 - участки на мениске 9, 13 и. 14 прямые, являющиеся продолжением образующих диффузоров 4. Устройство работает следующим образом. П р и м е р 1. В процессе непрерывной разливки из промежуточного ковша 1 по каналу 3 удлиненного глуходонного стакана 2 в кристаллизатор 5 подают нержавеющую сталь 8 марки 12Х18Н10Т под мениск 9. Из кристаллизатора вытягивают слиток сечением 200-1500 нм со скоростью 0,8 м/мин. Весовой расход металла составляет 1920 кг/мин. Металл из канала 3 стакана 2 поступает в кристаллизатор 5/ по диффузорам 4, направленным кверху под углом. При этом наиболее широкая часть поперечного сечения 7 расположена со стороны узких граней 6 кристаллизатора 5. Диффузоры 4 выполнены расширянщимися к выходным отверстиям таким образом, что прямые 13 и 14, являюдшеся продолжением образующих диффузоров 4,. расположенных по большой оси поперечного сечения 7, отсекают на мениске 9 со стороны узки-х стенок 6 кристаллизатора 5 участки 11 и 12. Длина участков 11 составляет 0,065 величины широкой грани слитка или 97,5 мм, длина участка 12-0,28 величины широкой грани слитка или 420 мм. Угол наклона к оси стакана 2 крайней образующей диффузора 4 или линии 3 составляет 65 , а угол образующей 14 составляет 35 . Такие условия подвода металла 8 к мениску 9 создаются посредством подбора угла наклона диффузора 4 и углом из раскрытия. Рас- . стояние от горизонтально расположенных торцов диффузоров 4 до верхнего торца кристаллизатора 5 составляет 1,4 ширины кристаллизатора или 350 мм. При такой организации подвода ме талла 8 восходящие потоки металла . имеют кинетическую энергию и переме ньй угол встречи с мениском 9 метал ла 8, достаточные для создания направленного потока металла в сторону узких стенок 6, При этом благодаря каплевидной форме сечения диффузоров 4 количество металла и его кинетическая энергия в потоке увеличиваются в сторону узких граней Благодаря этому скорость направленного горизонтального движения метал ла на мениске нижнего слоя 10 шлаковой смеси увеличивается в направлении узких.стенок 6. Постепенно увеличивающийся наклон струй металла в потоке создает составляющую кинетической энергии для увеличения слоев жидкого металла и шлаковой смеси 10 в сторону узких стенок 6. ЭТ.ОМУ способствует также относитель но большая вязкость нержавеющей ста ли. П р и м е р 2. В процессе непрерывной разливки из промежуточного ковша 1 по каналам 3 удлиненного глуходонного стакана .2 в кристаллизатор 5 подают нержавеющую сталь ма ки 12Х18Н10Т под мениск 9. Из кристаллизатора 5 вытягивают сли-ток сечением 150v1200 мм со скоростью 1,2 м/мин. Весовой расход металла составляет 1728 кг/мин. . . Прямые линии 13 и 14 отсекают на мениске 9 металла 8 со стороны узких стенок 6 кристаллизатора 5 участки и 12. Дпин.а участка 11 составляет 0,05 величины пшрокой грани слитка (60 мм). Длина участка 12 составляет О, 25 величины широкой грани слитка (300 мм). Расстояние от горизонтально расположенных торцов диф фузоров 4 до верхнего торца, кристаллизатора 5 составляет 1,2 ширины кристаллизатора (180 мм). Угол наклона к оси стайана 2 крайней образующей диффузора 4 или линии 14 составляет 55 , а угол другой образующей или линии 13 составляет 75 . ПРИМ ер 3. В процессе непрерьтной разливки из промежуточного ковша 1 по каналу 3 удлиненного глуходонного стакана 2 в кристаллизатор 5 подают под мениск 9 нержавеющую сталь марки 12Х18Н10Т. Из кристаллизатора 5 вытягивают слиток сечением tot со скоростью 0,4 м/мин. Весовой расход металла составляет 1440 кг/мин. Прямые линии 13 и 14 отсекают на мениске 9 металла со стороны узких стенок 6 кристаллизатора 5 участки 11 и 12. Длина участка 11 составляет 0,08 величины, широкой грани слит- ка (144 мм), длина участка 12 составляет 0,32 величины широкой грани слитка (576 мм). Расстояние от горизонтально расположенных торцов диф- фузоров 4 до мениска 9 металла 8 составляет 1,8 ширщ}ы кристаллизатора или ТОЛЯР1НЫ слитка (450 a). Угол наклона к оси стакана 2 крайней .образующей .диффузора 4 или линии 14 составляет , а угол другой образующей составляет 60. Размеры выходного каплевидного тверстия диффузора 4 устанавливат в прямо нропорциональной зависяости от весового расхода металла. приведенных примерах внутренний иаметр стакана 2 или диаметр канаа 3 составляет 80 мм. Применение предлагаемого способа ус 1 ойства для непрерывной разлив- и позволяет повысить качество литков из нержавеющей стали и их оверхности, увеличить выход годноо слитков на 0,5%, сократить коичество обрези на 0,8%.

1. Способ непрерывной разливки металла,, включающий, подвод металла из промежуточного ковша под мениск в кристаллизаторе через диффузор с направлением потоков металла под углом вверх, и наведение на мениске металла шлака, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения качества непрерывнолитых слитков, под- вод металла под мениск производят на глубине 1,2-1,8 толпщны слитка и направляют потоки металла на участки мениска, составляиицие 0,250,32 ширины грани слитка и отстоящие от узкой стенки кристаллизатора на расстоянии 0,05-0,08 той же ширины, при этом перераспределяют количество металла по сечению потока в сторону увеличения его в направле;НИИ узких граней. 2. Устройство для непрерывной разливки металлов, включающее удлиненi ный глуходонный стакан с боковыми выходными диффузорами, йаправленными под углом вверх, отличающееся тем, что, с целыо улуч- / шения качества непрерывнолитых слитВ ков, сечения диффузоры выполнены каплевидной формы, широкой частью направленными в сторону узких стенок кристаллизатора, щ)и этом образующие 2 каждого диффузора наклонены к оси стакана в вертикальной.плоскости под углом 15-55° и 60-75° соответственно .