Устройство для защиты струи металла при разливке Советский патент 1988 года по МПК B22D11/106 B22D7/12 

со

О5

оэ

N5

оо со

Изобретение относится к черной металлургии, к внепечной обработке стали и может быть использовано в металлургии при разливке металлов и сплавов.

Целью изобретения является повышение качества металла.

На фиг.1 представлено устройство, вид снизу; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1.

Исполнение колец сопл в виде набора .соприкасающихся V-образных сопл, обращенных центральными вершинами вовнутрь, приводит к тому, что поперечная устойчивость и дальнобойность струй резко возрастают. Образуются кольцевые струи, сформированные из набора V-образных струй. Такие струи более устойчивы к- перепаду давлений на боковых поверхностях струй, а также более дальнобойны, чем кольцевые струи. Истекающая из соприкасающихся V-образных сопл внешней окружности струя достигает торцовой поверх ности стенок изложницы и замыкается на них. При этом струя расщепляется на две части. Одна часть струи уходит наружу, инертный газ другой части входит в объем изложницы, создавая там нейтральную атмосферу и повышая давление внутри объема, экранируемого внешней струей инертного газа,Тем самым повьшается устойчивость внеш- ной струи и обеспечивается высокое качество внешнего экранирования разливаемого металла.

Кольцевая струя внутренней окружности надежно отражает брызги расгр- лавленного металла от налипания их на стенки изложницы. Кроме того, инертный газ внутренней струи способствует рафинированию металла. В конце активного участка газ притягивается к QTpye металла и вместе с ней внедряется в расплав. Поднимаясь в расплаве вверх, мельчайшие пузырьки нейтрального газа вбирают в себя растворенный в металле водород и неметаллические включения.

Устройство для защиты струи метал- ла при разливке состоит из цилиндрического корпуса 1 многосоплового бло- ка, по оси симметрии которого выполнен центральный канал q ,связанный через коллектор с источником расплавленного металла. В цилиндрическом корпусе 1 многосопловогр блока равномерно по двум концентрическим окружностям, центр которых совпадает с осью симметрии цилиндрического корпуса 1 многосоплового блока, размещены V-образные сопла 2 внешней окружности и сопла 3 внутренней окружности. Эти V-образные сопла 2 и 3, сечения выходных отверстий которых выполнены в виде V-образных щелей, сопри-

0 касаются концами. Острые углы при

соприкасаюш;ихся вершинах лежат в диапазоне 2 - 30°. V-образные сопла 2 и 3 могут быть размещены центральными вершинами вовнутрь.Плоскости Ъ вы-.

15 ходных сечений V-образнь:х сопл 2 и 3 перпендикулярны граням каналов V- образных щелей. По меньшей мере одно из ребер в выходном сечении канала каждой V-образной щели может быть

20. выполнено криволинейным. Ребра в выходном сечении канала каждой V-образной щели- могут быть выполнены, прямолинейными. V-образные сопла 2 внешней окружности направлены под углом .- 25 5 - 30° к оси многосоплового блока в сторону его периферийных участков. Угол наклона V-o6pa3ffi3ix сопл 3 внутренней окружности к оси многосопло- вого блока не превьш1ает 10°. На вхо

30 де в дозвуковую часть V-o6pa3HbDi сопл 2 и 3 могут бытб .размещены два коль- цевьк. ресивера 4 и 5, Кольцевой ресивер 4 с помощью газопровода 6 и кольцевой ресивер 5 с помощью газопровода 7 соединяют соответственно дозвуковые части V-образных, сопл 2 и 3 с источником газа. Газопроводы 6 и 7 могут быть соединены с источниками различных инертных газов. На входах в кольцевые ресиверы 4 и 5 могут быть установлены генераторы акустических колебаний, например газо- струйный стержневой излучатель 8 или устройство 9 для возбуждения звуковых колебаний.

Устройство работает следующим образом.

Расплавленный металл через коллектор поступает в центральный канал d

50 и истекает со среза центрального канала в изложницу. Инертньш газ от не- точника газа по газопроводам 6 и 7 поступает на входы генераторов 8 и 9 акустических колебаний. С выхода

5g генератора 8 акустических колебаний газ поступает через полость кольцевого ресивера 4 в дозвуковую часть V-образных сопл 2 внешней окружности. С выхода генератора 9 акустичес-

35

40

45

ких колебаний газ поступает через полость кольцевого ресивера 5 в дозвуковую часть V-образных сопл 3 внутренней окружности. Со среза V-об- разных сопл 2 и 3 истекают переменные по толщине газовые струи. Скорость газа в струях по сечению струй плавно убывает от наиболее широкой части струй (в окрестности централь- ной вершины V-образной щели) к концам (острым вершинам V-образных щелей). На боковых поверхностях V-образных струй образуются подковообразные вихри переменного сечения. Эти 1вихри обладают значительной устойчивостью и до их разрушения удер:жива- ют практически неизменной форму струй Тем самым резко возрастает время

жизни струй, т.е. их дальнобойность V-образные сопла 2 внешней окружности направлены под углом 5 - 30° к оси многосоплового блока в сторону его периферийных участков так, чтобы плоскости граней У-образных щелевых каналов лежали в плоскостях, проходящих через контуры торцового сечения изложницы. Струи газа, истекающие со среза V-образных сопл 2 внешней окружности, благодаря дальнобойности, достигают торцовой поверхности изложницы. У торца изложницы газовые струи расщепляются на две струи: одна струя уходит наружу, а другая струя входит в объем изложницы, создавая там нейтральную атмосферу. Часть газа проникает внутрь металла, а часть уходит в межструйное пространство, повышая там давление. Это приводит к снижению эжекционного эффекта струи газа. Устанавливая угол наклона V-образных сопл 2 внешней окружности в зависимости от расстояния от торцовой поверхности b много- соплового блока до изложницы и габаритов изложницы, можно существенно снизить количество газа, уходящего со струей в сторону от торцовой стенки изложницы.

Со-среза V-образных сопл 3 внутренней окрулсности, соприкасаюш;ихся острыми вершинами и обращенными центральными вершинами вовнутрь, истекает переменная по толщине газовая струя. Струя обладает значительной устойчивостью к жесткости и сохраняет свою форму практически до входа в изложницу. Это приводит к тому, что образуюшр:еся при разливке жидко-

g 0

5

0

5

0

го металла в изложницы брызги металла отклоняются газовыми струями.Брызги любого размера либо отбрасываются обратно на струю металла, либо попадают в расплав. Стенки изложницы экранируются от забрызгивания.Поскольку угол наклона V-образных сопл 3 внутренней окружности к оси много- соплового блока не превышает 10 , то соударение газовых струй со струей металла происходит без образования брызг. В конце активного участка газовых струй газовая струя притягивается к струе металла, обволакивает ее и вместе с ней внедряется в расплав, находяш;ийся в изложнице. Попавший в расплав инертный газ способствует рафинированию металла.

Перпендикулярность плоскости b выходных сечений V-образных сопл 2 и 3 граням каналов V-o6pa3Hbix щелей обеспечивает неизменное, оптимальное положение в пространстве осей начального участка газовых струй при изменении степени нерасчет- ности струй, вызванным колебаниями давления в газовых магистралях и в межструйном объеме.

Генераторы 8 и 9 акустических колебаний возбуждают в газовых струях продольные колебания. Это способствует повышению дальнобойности струй газа, истекаюш 1х из V-образных сопл 2 и 3.

Использование предлагаемого устройства позволит улучшить качество металла за счет повышения надежности экранирования струи от контакта с воздухом, снижения наводороженности металла и содержания неметаллических включений.

Формула изобретения

1. Устройство для за. струи металла при разливке, содержащее мно- госопловый блок с центральным кана- ,лом, сопла которого размещены равномерно по двум концентрическим окружностям с центром, совпадающим с осью симметрии блока, причем оси сопл,размещенных на внутренней окружности, направлены под углом к оси симметрии 5 МНОГОСОШ1ОВОГО блока, отличаю- щ е ее я тем, что, с целью повьш е- ния качества металла, сопла выполнены в виде V-образных соприкасающихся концами щелей, а плоскости их выход5

0

5

0

ных сечений перпендикулярны граням каналов V-образных щелей,

2,Устройство по п.1, отличающееся тем, что острый угол при вершине каждой V-образной щели составляет 2 - 30°.

3,Устройство по п.1, о т л и - чаю щ. ее ся тем, что по меньшей мере одно из ребер в выходном сечении канала каждой V-образной щели выполнено криволинейным,

4,Устройство по п,1, о т л и - чающее ся тем, что ребра в выходном сечении канала каждой V-об- разной щели выполнены прямолинейными

5,Устройство по П.1, отличающееся тем, что V-образ- ные щели размещены центральными вер- шинами вовнутрь,

6,Устройство по п,1, отличающееся тем, что сопла внешней окружности направлены под углом

5 - 30° к оси многосоплового блока

(.

13662836:

7, Устройство по п, 1, о т л и - чающееся тем, что угол наклона сопл, размещенных на внутренней окружности, ка не превышает

к оси многосоплового бло- 10,

8,Устройство по п. 1, о т л и - чающееся тем, что оно снабжено двумя кольцевыми ресиверами,соединенными с дозвуковой частью сопл, расположенных соответственно на внешней и внутренней окружностях, и с источником газа,

9,Устройство по п,1 и 8, отличающееся тем, что .кольцевые ресиверы соединены с источниками различных инертных газов,

10,Устройство по пп, 1, 8 и 9, отлич ающееся тем, что

на входе по меньшей мере в один кольцевой ресивер установлен генератор акустических колебаний, например га-

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к разливке металлов и сплавов. Цель изобретения - повышение качества металла.Устройство содержит многосоштовый блок с центральным каналом, связанным через коллектор с источником жидкости, сопла размещены равномерно по двум концентрическим окружностям, центр которых совпадает, с осью симметрии блока, а сопла, размещенные на внутренней окружности, направлены под углом к оси симметрии многосоплового блока в сторону оси. При этом сечение выходных отверстий сопл выполнены в виде V-образных щелей, которые соприкасаются концами. Истекающие из сопл струи инертного газа образуют две квазикольцевые завесы. Струи внутренней окружности обладают высокой скоростью и жесткост1 ю. Они отражают брызги расплавленного металла. Струи внешней окружности экранируют струю расплавленного металла от контакта с воздухом, что позволяет снизить содержание кислорода и водорода в готовом металле и уменьшить расход инертного газа. 9 я.п. ф-лы, 2 ил. (Л

в сторону его периферийных участков, 25 зоструйный стержневой излучатель.

фив.1

Фиг2

6 8

6