Промежуточный ковш двухручьевой машины непрерывного литья заготовок Советский патент 1993 года по МПК B22D11/10 

Изобретение относится к области металлургии - к непрерывной разливке металлов, конкретнее к конструкции промежуточных ковшей.

При разливке металлов на двухручьевых машинах непрерывного литья заготовок используются деухшиберные сталеразливоч- ные ковши и двухстопорные промежуточные ковши. Использование таких ковшей на двухручьевой машине непрерывного литья заготовок приводит к изменяющемуся по сечению промежуточного ковша положения подаваемой струи металла, а это ведет, в свою очередь, к равной температуре металла (на 5-10°С), поступающего в кристаллиЧ

заторы. Учитывая жесткие требования к температуре металла, разливаемого на машинах непрерывного литья ( ±2,5°С), для обеспечения стабильности процесса разливки, а также однородности и качества отливаемых заготовок для сталей ответственного назначения по количеству неметал- лических включений и содержания газов в них, необходимость усовершенствования конструкции промежуточного ковша бесспорна.

Известен промежуточный ковш двухручьевой машины непрерывного литья заготовок/содержащий установленную в огнеупорной футеровке промежуточного

Ч

О

g

Os

00

CJ

ковша и герметично соединенную с разливочным стаканом сталеразливочного ковша армированную огнеупорную трубу для приема металла, отбойную часть с двумя открытыми сверху каналами для направления потоков металла и примыкающие к ней вертикальные перегородки с отверстиями в нижней части НоДачи металла к выпускным стаканам промежуточного ковша. Промежуточный ковш закрыт крышкой и снабжен специальными трубками для подачи защитного газа в верхнюю и нижнюю части огнеупорной трубы.

Недостатком данной конструкции является то, что при использовании ее при вне- центренной подаче металла наблюдается неоднородность по темпе ратуреу расплава, поступающего в кристаллизаторы изгза разного пути от места ввода струи из сталеразливочного ковша до выпускных стаканов, что приводит к снижению стабильности процесса разливки и развитию неоднородности металла. При этом снижение ста: бильности процесса разливки связано как с более низкой температурой металла на одном изручьев-увеличиваетсячислопла- .вок с затягиванием выпускных стаканов промежуточного ковша и прекращением разливки, так и с более высокой его температурой на другом ручье - увеличивается число плавок с прорывами металла под кристаллизатором, а также со слабой очисткой .разливаемого металла от неметаллических включений и газов,

Наиболееблизким по технической сущнЪстй и предлагаемому является промежуточный ковш двухручьёвой машины непрерывного литья заготовок, содержащий футерованный кожух, стопоры, отбойную часть, примыкающие к ней вертикальные перегородки с отверстиями в нижней части и выпускные стаканы, перегородки расположены под углом 100-140° к продольным стенкам промежуточного ковша, образуя параллелограмм, при этом отверстия в перегородках выполнены выше отбойной части на 5-20% их высоты и размещены со смещением по диагонали от оси перегородок на 30-50% их ширины в области тупых углов параллелограмма.

Недостатком прототипа является невысокое качество разливаемого металла, т.к. отверстия, выполненные в перегородках, служат только Для Подвода металла в разливочные секции и не способны обеспечить направленного перемешивания металла для ускоренного всплытия неметаллических включений и газов и последующей ассимиляции их защитным шлаком, необходимую однородность металла по химическому составу и макроструктуре слябов при внецен- тренном подводе расплава из сталеразливочного ковша в промежуточный ковш, а также невысокую стабильность процесса

разливки.

Целью изобретения является улучшение качества металла за счет снижения количества неметаллических включений и неоднородности металла при внецентренном подводе расплава из сталеразливочного ковша в промежуточный ковш, а также повышения стабильности процесса разлив-4 ки... ....

Поставленная цель достигается тем, что

5 перегородки выполнены Г-образной формы с соотношением длины большего и меньшего участков 3:1 и с углом между ними 150°, меньшие участки перегородок параллельны боковой стенке промежуточного ковша и

0 удалены от нее на расстоянии За, а сквозные каналы выполнены рядами в участках перегородок меньшей длины, при этом оси сквозных каналов верхнего и нижнего рядов расположены в горизонтальной плоскости,

5 оси каналов второго ряда наклонены под углом 40° к горизонтали, а оси каналов промежуточных рядов в направлении к верхнему ряду расположены с уменьшением угла наклона каждого последующего на 10°;

0 Инертный газ подается через сопла, установленные в приемной секции со стороны днища промежуточного ковша вдоль участков перегородки меньшей длины. . Суммарная площадь сквозных каналов

5 составляет 2-6 площади отверстия выпускного стакана.

Новым в предлагаемой конструкции промежуточного ковша является:

1) перегородки выполненные Г-образ0 ной формы с соотношением длины большего и меньшего участков 3:1 и с углом между ними 150°С, меньшие участки перегородок параллельны боковой стенке промежуточного ковша и удалены от нее

5 на расстоянии За, а сквозные каналы выполнены рядами в участках перегородок меньшей длины, при этом оси сквозных каналов верхнего и нижнего рядов расположены в горизонтальной

0 плоскости оси каналов второго ряда наклонены под углом 40° к горизонтали, а оси каналов промежуточных рядов в направлении к верхнему ряду расположены с уменьшением угла наклона каждого

5 последующего на 10 ;

2) сопла для подачи инертного газа установлены в приемной секции со стороны днища промежуточного ковша вдоль участков перегородок меньшей длины;

3) суммарная площадь сквозных каналов составляет 2-6 площади отверстия выпускного стакана.

Проведенный патентно-лицензионный поиск не установил технических решений, содержащих подобные признаки, и поэтому дает основание полагать, что заявляемый промежуточный ковш обладает существенной новизной.

На основании гидродинамического моделирования и опытно-промышленных экспериментов было установлено, что использование промежуточного ковша предлагаемой конструкции позволяет решить поставленную задачу в подаваемой заявке.

На фиг. 1-3 показан пример предлагаемого промежуточного ковша.

Промежуточный ковш с продольными 1 и боковыми 2 стенками машины непрерывного литья заготовок содержит футерованный кожух 3, отбойную часть 4 в приемной секции 5, разливочные секции 6 с выпускными стаканами 7 и стопорами 8, удаленными от ближайшей боковой стенки на расстояние а, две вертикальные Г-образные перегородки 9. Соотношение длины большего и меньшего участков в перегородке 3:1 и с углом между ними 150°, при этом меньшие участки перегородок параллельны боковой стенке промежуточного ковша и удалены от нее на расстоянии За. Приемная и разливочные секции соединены сквозными каналами 10, которые расположены 10, которые расположены рядами в участках перегородки меньшей длины. Оси сквозных каналов составляют с горизонталью различные углы,, а именно, оси верхнего и нижнего рядов расположены в горизонтальной плоскости, оси каналов второго ряда наклонены под углом 40° к горизонтали, а оси каналов промежуточных рядов расположены с уменьшением угла наклона каждого последующего на 10°. В приемной секции со стороны днища про- межуточного ковша вдоль участков перегородок меньшей длины установлены сопла 11-для подачи инертного газа. На поверхность металла наведен слой защитного рафинирующего шлака 12.

Выполнение перегородок Г-образной формы со сквозными каналами в участках меньшей длины, которые параллельны боковой стенке промковша и удалены от нее на расстоянии За, позволяет уменьшить разность пути металла от места ввода струи расплава в промковш до выпускных стаканов, а это значит повысить однородность металла, поступающего в кристаллизаторы, по температуре, химсоставу независимо от места его ввода. Расположение сквозных

каналов рядами, оси которых направлены под различными углами к горизонтали и подача инертного газа со стороны днища промковша приемной секции вдоль участков 5 перегородки меньшей длины, обеспечивает хорошую циркуляцию металла в разливочных секциях, более быстрое всплывание неметаллических включений и газов, а также последующую ассимиляцию их защитным 0 рафинировочным шлаком, что в целом улучшает качество и однородность металла и стабилизирует процесс разливки стали.

Соотношение длины большего и мень шего участков 3:1 обусловлено тем, что если

5 оно будет большим, то в малом участке перегородки будет недостаточное количество сквозных каналов, которые обеспечивают не только подвод металла, из приемной в разливочные секции, но и являются рафини0 ровочными каналами; если меньшим, чем 3:1, то будет уменьшаться разность пути металла от места ввода струи расплава в промковш до выпускных стаканов. Угол в 150° между большим и меньшим участками пе5 регородок необходим для того, чтобы макси- мально использовать эффект улучшения качества металла за счет отстаивания его в приемной секции, выравнивания температуры, химсостава и снижения разности пути

0 металла от места ввода для выпускных стаканов, если он будет больше 150°С, то наблюдается снижения этого эффекта, если меньше, то из-за конструкции промковша и стальковша возникает вероятность попада5 ния струи расплава на перегородку, что не желательно, т.к. она будет быстро разру- . шаться..

Меньшие участки перегородок долж-. ны быть параллельны боковым стенкам

0 промковша, как показало гидромоделирование для того, чтобы металл попадал через сквозные рафинированные каналы из приемной в разливочные секции был направлен вдоль продольной стенки и,

5 тем самым не размывал ее и вызывал его циркуляцию в разливочных секциях, если будет отклонение от этого, то эффект будет снижаться .

Удаление меньших участков перегород0 ки на расстоянии За от близлежащей боковой перегородки, необходимо для того, чтобы оптимально разделить промковш на эффективно действующие секции, если оно будет меньше За, то разливочные секции

5 будут иметь недостаточные размеры для соответствующей циркуляции металла в них, его перемешивания и всплытия неметалли- ческих включений и газов, если оно больше За, то названные явления будут ухудшаться; а размер приемной камеры будет недостаточен для перемешивания, выравнивания его химсостава и температуры.

Наклон осей сквозных каналов, расположенных рядами, в участках перегородок меньшей длины обусловлен тем, что нижний их ряд необходим для полного слива металла из приемной секции в разливочные, поэтому они расположены в горизонтальной плоскости на дне ковша, оси второго ряда наклонены под углом 40° к горизонтали для того, чтобы придать неметаллическим включениям и газам поступательное движение вверх, если наклон будет больше 40°, то это может привести к сильному движению металла вверх с захватом воздуха и шлака им. т.е. дополнительному его загрязнению; если меньше 40°, то это снижает эффективность направленного движения неметаллических включений и газов вверх. При переходе от второго ряда к третьему и т.д. наклон их осей к горизонтали уменьшается на 10° относительно каждого последующего и так до 0°, все это обусловлено тем, чтобы скорость движения металла вверх при переходе от ряда к ряду снижалась, т.к. толщина слоя металла над ними уменьшает- .ся и чтобы металл не смог захватить атмосферу и шлак в себя,

Сопла для подачи инертного газа установлены в приемной секции со стороны днища промковша вдоль участков перегородок меньшей длины для того, чтобы усилить эффект перемешивания металла и всплывания неметаллических включений и газов.

Суммарная площадь сквозных каналов должна составлять 2-6 площади отверстия выпускного стакана промковша, т.к. если она будет меньше, то может наблюдаться нарушение эффективного рафинированного металла за счет зарастания сквозных каналов и недостаточного их количества; если же больше б, то перегородка может быть конструктивно ослаблена сквозными каналами и легко разрушаться, поэтому диаметр сквозных каналов должен быть не менее 5 мм и не более 30 мм. Если диаметр меньше 5 мм, то они могут зарасти, если больше 30 мм, то теряют способность хорошо рафинировать. Следует добавить, что диаметры сквозных каналов самого нижнего ряда должны в два раза быть больше чем последующие, для того чтобы абсолютно избежать вероятность их зарастания и нэ закозлить металл в приемной секции в конце разливки.

Промежуточный ковш работает следующим образом.

Струя металла из сталеразливочного ковша поступает в приемную секцию 5 промежуточного ковша, оттуда через сквозные

каналы 10-в разливочные секции 6. Металл вследствие того, что он подается как бы по тангенциальной траектории в разливочные секции, приобретает направленное движение по периметру разливочной секции. Наклонное расположение сквозных каналов 10 придает металлу дополнительно еще поступательное движение вверх, что в совокупности с подводимыми инертным газом ускоряет

0 всплывание неметаллических включений и газов и их последующую ассимиляцию защитным рафинировочным шлаком, который специально находится на поверхности металла в секциях, все это в целом способствует

5 улучшить качество и однородность металла и стабилизировать разливку,

Пример. Для разливки высококачественной низколегированной трубной стали 10Г2БТ на двухручьевой машине непрерыв0 ного литья заготовок сечением 300x1850 мм использовали промежуточный ковш длиной 6740 мм,.шириной 1800 мм и высотой более 1000 мм с вертикальными перегородками, которые выполнены Г-образной формы с со5 отношением длины большего и меньшего участков 3:1 и с углом между ними 150°, меньшие участки перегородок параллельны боковой стенке промковша и удалены от нее на расстоянии За, а сквозные каналы выпол0 нены рядами в участках перегородок меньшей длины, при этом оси сквозных каналов верхнего и нижнего рядов расположены в горизонтальной плоскости, оси каналов второго ряда наклонены под углом 40° к гори5 зонтали, а оси каналов промежуточных рядов в направлении к верхнему ряду расположены с уменьшением угла наклона каждого последующего на 10°. Для подачи инертного газа в приемной секции со стороны

0 днища промежуточного ковша установлены сопла вдоль участков перегородок меньшей длины. При этом суммарная площадь сквозных каналов составляла 4 площади отверстия выпускного стакана промковша.

5 Применение предлагаемого промковша позволило улучшить качество металла за счет снижения количества неметаллических включений и неоднородности металла при внецентренном подводе расплава из.стале0 разливочного ковша в промковш, а также повысить стабильность процесса разливки, по сравнению с металлом, разливаемым на промковшах согласно технологической инструкции ТИ 232-136-89. Результаты опыт5 но-промышленных испытаний приведены в таблице.

Промышленное использование промежуточного ковша предложенной конструкции позволило в целом увеличить выход годного металла на 0,075%.

Формула изобретени я 1. Промежуточный ковш двухручьевой машины непрерывного литья заготовок, содержащий футерованный кожух с соплами для подачи газа, отбойную часть, приемную и разливочные секции с выпускными стака- нами, удаленными от боковой стенки на расстоянии а, при этом секции разделены между собой перегородками с выполненными в них сквозными каналами, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества металла за счет снижения количества неметаллических включений и неоднородности металла при внецентренном подводе расплава из сталеразливочного ковша в промежуточный ковш, а также-повышения стабильности процесса разливки-, перегородки выполнены Г-образной формы с соотношением длины большего и меньшего участков 3:1 и с углом между ними 150°, меньшие участки перегородок параллельны

боковой стенке промежуточного ковша и удалены от нее на расстоянии За, а сквозные каналы выполнены рядами в участках перегородок меньшей длины, при этом оси

сквозных каналов верхнего и нижнего рядов расположены в горизонтальной плоскости, оси каналов второго ряда наклонены под углом 40° к горизонтали, а оси каналов промежуточных рядов в направлении к верхнему ряду расположены с уменьшением угла наклона каждого последующего на 10°,

2. Ковш по п. 1, отличающийся

тем, что сопла для подачи инертного газа

установлены в приемной секции со стороны

днища ковша вдоль участков перегородок

меньшей длины.

3. Ковш по п. 1,отличающийся тем, что суммарная площадь сквозных кана- лов составляет 2-6 площади отверстия выпускного стакана.

В ковше выполнены перегородки Г-об- разной формы с соотношением длины большегои меньшего участков 3:1 и с углом между ними 150°. Меньшие участки перегородок параллельны боковой стенке промежуточного ковша, а сквозные каналы выполнены рядами в участках перегородок меньшей длины. Оси сквозных каналов верхнего и нижнего рядов расположены в горизонтальной плоскости. Оси каналов второго ряда наклонены под углом 40° к горизонтали, а оси каналов промежуточных рядов в направлении к верхнему ряду расположены с уменьшением угла наклона каждого последующего на 10°. Установлены сопла для подачи инертного газа со стороны днища промковша вдоль участков перегородок меньшей длины. Суммарная площадь сквозных каналов составляет 2...6 площади отверстия выпускного стакана. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.

ФигЛ

-10

-w

-io

-ю

Фиг.З