Устройство для сифонной разливки стали Советский патент 1991 года по МПК B22D7/12 

(Л

С

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к разливке стали сифонным способом в глуходонные изложницы. Цель изобретения - улучшение качества поверхности и макроструктуры слитка. Устройство содержит расположенную на поддоне центровую, распределительную звездочку, сифонную проводку и концевой стаканчик изложницы, выполненный с верхним торцом, наклоненным под углом 10 - 45° к горизонту в направлении подвода металла и наибольшей высотой, равной 4,73 - 8,4 диаметрам канала сифонной проводки. 1 ил.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к разливке стали сифонным способом в глуходонные изложницы,

Цель изобретения -улучшение качества поверхности и макроструктуры слитка.

На чертеже показано устройство для сиг фонной разливки стали.

Устройство содержит центровую 1, установленную на поддоне 2, распределительную звездочку 3. сифонную проводку 4 и концевой стаканчик 5. При этом стаканчик имеет наклон верхнего сечения под углом 10-45° к горизонту в направлении подвода металла и максимальную высоту, равную 4,73-8,4 диаметрам канала сифонной проводки.

Устройство работает следующим образом. Металл из сталеразливочного ковша поступает сначала в центровую и заполняет ее, затем через распределительную звездочку растекается по сифонным проводкам,

Металл в полость изложницы попадает через концевой стаканчик 5 Причем в случае использования стаканчика с горизонтальным верхним сечением струя металла отклоняется от вертикали в направлении подвода металла на угол fl , который в этом случае считаем отрицательным Если струя отклоняется навстречу подводимому металлу (к центровой), то угол ft отклонения ее от вертикали считаем положительным В случае использования предлагаемого устройства, в котором концевой стаканчик имеет оптимальный угол наклона верхнего сечения «опт. к горизонтали в направлении подвода металла, отклонения струи от вертикали не происходит и угол При таком cnoco6t5 подвода металла не требуется для ликвидации отклонения струи от вертикали увеличивать отношение hc/dcp. стакана, приводящие к увеличению скорости ее истечения в изложницу и вызывающее интен СЬ

XI

т-А

О

сивные обратные потоки, которые способствуют появлению равнин и увеличению загрязненности слитка шлаковыми включениями. Кроме того, наклон верхнего сечения выходного канала препятствует перекрытию и закупорке стаканчика пакетами со шлакообразующими или теплоизоляционными смесями, вводимыми на дно изложницы перед разливкой.

Решение получено на основе экспериментов по гидравлическому моделированию процесса сифонной разливки стали. Подобие движения моделирующей жидкости и металла досттается при выполнении условий равенства чисел Рейнольдса, критериев Фруда и Эйлера в модели и натуре для диапазона изменения скорости наполнения изложниц при разливке слитков массой от 0,1 до 80 т, состоящего в настоящее время 0,0025-0,013 м/с (150-800 мм/мин),

Полученный эффект обусловлен тем, что в момент выхода струи из стакана с наклоненным на угол а верхним сечением, силы реакции, действующие на струю со стороны стенок канала оказываются нескомпенсированными вследствие отсутствия стенок с одной стороны, и горизонтальная проекция результирующей Rx всех сил, действующих на поток жидкости, отлична от нуля направлена противоположно направлению подвода металла. Результирующая Rx вызывает появление составляющей вектора скорости струи, имеющей тоже направление, что и сила RX. Эта дополнительная составляющая скорости приводит к развороту оси струи на некоторый угол в сторону, с которой подводится металл. Этот угол разворота определяется углом наклона верхнего сечения стакана и скоростью разливки, т.е. есть функция угла и скорости разливки.

Минимальный угол наклона верхнего сечения стакана обусловлен тем, что при минимальных скоростях разливки струя перестает отклоняться от вертикали в направлении подвода жидкости, начиная уже с угла сс 10° (угол /3 0°). При этом получают эмпирическое выражение, связывающее углы а и (3 : $ 0,5 (а -10°). При больших углах наклона верхнего сечения ( ) струя жидкости уже начинает отклоняться в направлении, противоположном ее подводу (угол/ становится положительным), Например, при а 45° угол /3 + 17,5°, что приводит к подмыву граней слитка, ближних к центровой.

При максимальных скоростях разливки эффект вертикализации струи начинает наблюдаться при угле наклона верхнего сечения а 45°. В этом случае угол отклонения струи определяется по формуле /3 - 0,25 ( а -45°). При углах а 45° струя отклоняется от вертикали в сторону дальних по отношению к центровой граней слитка

(Р Оиприа 0°/3 -11,5°).

При средних скоростях разливки получают выражение: ( 0,2 (а -25°). Оптимальный интервал углов наклона верхнего сечения стакана выбирается из условия, чтобы отклонение струи от вертикали в ту или иную сторону не превышало 1. Это соответствует углам наклона а опт 20-30°. Высота he стаканчика складывается из толщины дна изложницы hu и высоты выступающей в полость изложницы части hc hu+hb. Для рассматриваемых типоразмеров слитков (0.1-80т) толщина дна hu изложницы колеблется в пределах от 110 до 220 мм, что составляет (1,8-5,5) диаметров канала сифонной проводки. Высота выступающей в полость изложницы части стаканчика пь равна(0,27-2,9)диаметрам канала сифонной проводки и определяется из следующих соображений: минимальная - наименьшим углом наклона верхнего сечения стаканчика а 10° и величиной диаметра канала сифонной проводки; максимальная - наибольшим углом наклона верхнего сечения стакана а- 45° и тем, что при этой высоте выступающей части стаканчик заглубляется в тело слитка настолько, что величина донной обрезки не превышает обычно принятую норму (1-2%). Таким образом, полная высота стаканчика равна (4,73-8,4) диаметрам канала сифонной трубки.

Пример. В производственных условиях проводят испытание устройства при сифонной разливке опытно-промышленной партии подшипниковой и легированной стали в слитки массой 5,5 т. Скорость наполнения изложниц составляет 450-475 мм/мин (0,0075-0,0079 м/с). Диаметр каналов сифонной dc к. 60 мм. Все опытные слитки прокатывают на товарную заготовку с последующим контролем макроструктуры и отбраковкой по поверхности дефектам.

При увеличении угла а наклона верхнего сечения стакана от 0 до 25° наблюдается уменьшение дефектов макроструктуры, го0 ловной и суммарной обрези и брака по дефектам поверхности заготовок, что обусловлено увеличением глубины проникновения струи за счет ликвидирования ее отклонения в направлении подвода метал5 ла. При изменении угла наклона а верхнего сечения стаканчика от 25 до 50° происходит ухудшение аналогичных показателей качеств, так как струя начинает отклоняться от вертикали, но уже в другую

сторону - противоположную направлению подвода (угол /3 0) При этом глубина ее проникновения снова снижается и возрастает балл по вторичным усадочным дефектам, головная и суммарная обрезь, кроме того, происходит подмыв затвердевшей корки на ближних к центровой гранях слитка, что влечет за собой возрастание (%) поверхностных дефектов

Норма технологической обрези для дан- ного слитка составляет 2,0%, что значительно превышает приведенные значения для рассмотренных стаканчиков с высотой, лежащей внутри интервала значений hc/d0 к 2,1-3,14. И только при высоте стаканчика, равной 8,4 диаметрам канала сифонной проводки, донная обрезь достигает предельной величины. По остальным показателям качества металла этот вариант ничем не отличается от оптимального, т к 25°,

Использование предлагаемого усч ш ства для сифонной разливки стали позволя ет увеличить выход годного зя СЧРТ снижения брака по макроструктуре и попер хностным дефектам на 0 6-1 0%

Формула изобретения Устройство для сифонной разливки ста ли, содержащее глуходонную изложницу поддон, центровую и сифонный припас, состоящий из распределительной зпездочки сифонной проводки и концевого стаканчика, отличающееся тем что, с цеж ю улучшения качества поверхности и макроструктуры слигка, концевой стаканчик выполнен со скосом в сторону подвода металла к- изложнице по сифонной проводке, под углом к горизонту, равным 10 45 причем высота от верхней точки скоса со ставляет 4,73 8,4 диаметра канала сифонной проводки

2