Плита для бесстопорной разливки стали Советский патент 1982 года по МПК B22D41/08 

(5) ПЛИТА ДЛЯ БЕССТОПОРНОЙ РАЗЛИВКИ СТАЛИ

I

Изобретение.относится к черной металлургии, конкретнее к бесстопорной разливке стали.

Известно устройство для бесстопорной разливки стали, представляющее собой шиберный затвор, снабженный двумя рычагами второго рода и имеющий подвижную и неподвижную огнеупорные плиты с отверстиями, смонтированный на внешней поверхности днища ковша, причем подвижная плита установлена в обойме СППри использовании шиберного затвора наблюдается наличие большой разности температур в огнеупорных плитах, что ведет к деформации -затвора, нарушению необходимой плотности между плитами и связанной с этим опасностью прорыва металла.

Во время службы огнеупорных плит происходят значительные термические, расширения, вызывающие механические и деформационные нагрузки при высоких температурах.

Так перепад температур колеблется |от 1580°С на рабочей стороне отверстия плиты до 300-600 С по краям плиты в направлениях ОА, ОБ и ОС.

Это приводит к возникновению неравномерных термических напряжений, механических и деформационных нагрузок при высокой температуре,вследствие чего происходит растрескивание плиты, затекание и прорыв металла в трещины, а также выход затвора из строя.

Цель изобретения - увеличение стойкости плит в службе, повышение надежности и увеличение срока службы устройств за счет устранения неравномерности тепловых полей в продольном и поперечном направлениях и снижения термических напряжений, механических и деформационных нагрузок при высоких температурах.

Поставленная цель достигается тем, что плита для бесстопорной разливки стали, содержащая высокоогнеупорный блок с отверстием, ближе расположенным к одной из коротких сторон, и ме таллическую обойму, снабжена обоймой, участок которой, прилегающий к двум длинным и одной короткой стороне плиты, ближайшей к отверстию,выполнен полым, образующим герметичную полость 5 заполненную хладагентом компенсатором. В качестве хладагента-компенсатор используются легкоплавкие металлы или сплавы. В качестве хладагента-компенсатор используется сплав алюминия и меди при следующем соотношении компоненJOB, алюминия 82,7, меди Герметическая полость равна длине не менее 1/2 периметра плиты и сечением со стороной квадрата, равного толщине плиты. На чертеже показано предлагаемое устройство. Плита включает: собственно плиту .1, обойму 2 и герметичную полость 3, прилегающую к двум длинным и одной короткой стороне плиты, меньше отсто щей от отверстия 4, и имеющую длину, равную 1/2- /5 периметра плиты и сечение со стороны квадрата Н, равной толщине плиты. Герметичная полость 3 заполнена легкоплавким металлом или сплавом, например сплавом алюминия и меди с использованием компонентов, вес.: алюминия 82,7 и меди 17,3. Плита работает следующим образом. При разливке стали через отверстие 4 плиты 1, возникающие резкие пе репады температур снижаются за счет того, что часть тепла идет на нагрев и плавление металла или сплава,находящегося в полости 3 и играющего рол хладагента, поэтому шиберное устройство в начале разливки не претерпевает резкого разогрева (например выше ). При прекращении разливки сплав, находящийся в полости 3. охлаждаясь, а затем и затвердевая, отдает тепло кристаллизации в объем плиты 1, .и поэтому не происходит резкого охлаждения элементов устройства и не возникают большие термические напряжения, т.е. в ЭТОМслучае хладагент выступает в роли компенсатора тепла. Диапазон граничных значений, опре деляющих длину и ширину сечения герметичной полости, а также подбор материала хладагента-компенсатора определены в результате лабораторных исследований. Длина полости, заполненной хладагентом-компенсатором, равная 1/2-V5 периметра плиты, и ее местоположение определено эмпирически по анализу причин выхода плит из строя и исходя из необходимости снижения тепловых потоков в критических сечениях„ При длине, равной 1/2 периметра плиты, охлаждающее действие хладагента не обеспечивает достижения поставленной цели, а именно устранения нагрева и резкого охлаждения плиты, в результате чего возникают термические напряжения, а при С больше 4/5 предлагаемая плита работает, как и обычная, со сплошной обоймой, и имеет те же недостатки Сечение полости выбрано, исходя из конструктивных соображений: высота ее не может быть больше толщины плиты, а ширина, равная высоте будет обеспечивать равномерный прогрев хладагента-компенсатора по сечению, что обеспечивает равномерный отбор тепла по всей толщине плиты. Выбор в качестве хладаента AtCu сплава эвтектического состава обусловлен тем, что такой сплав обладает достаточно высокой теплоемкостью и теплопроводностью, стабилен по состапостоянной темпераву и плавится при туре 548+1 С, т„е. пока весь он не расплавится, температура поверхности плиты не может быть выше этой величины. В то же время, пока сплав не затвердеет при охлаждении, температура поверхности плиты, не будет ниже . Наличие в обоймах плит шиберного затвора предлагаемого хладагентакомпенсатора в виде легкоплавкого металла или сплава, выступающего в роли регулятора температуры, стабилизирует тепловые условия при резком подводе и отводе тепла в начале и по окончании разливки, обуславливает снижение величины теплового потока, резко уменьшает перепад температур, а также термические напряжения, механические и деформационные нагрузки при высоких температурах, тем самым способствуя увеличению срока службы предлагаемого шиберного затвора. В таблице приведены температуры в различных точках в результате лабораторных стендовых испытаний в начале опыта и по достижении стационарного режима (когда температуры оставались практически постоянными). а - через Примечание 10 мин после начала опыта; б - по достижении установившегося режима; с - через 20 мин после выключения релки; П - пеример, а - толщина пл ты, S - сечение полости. Как видно из приведенных данных, предлагаемый хладагент стабилизируе температурные тепловые условия при резком подводе и отводе тепла в нач ле и в конце разливки. Технико-экономическая целесообра ность предлагаемой плиты шиберного устройства состоит в том, что увели чение срока службы и надежности по

сравнению с известными затворами происходит за счет снижения термических напряжений, механических и деформационных нагрузок при высоких температурах.

Экономический эффект может составить 88 тыс.руб. на 1 млн.т , разливаемой стали.

формула изобретения 1.Плита для бесстопорной разливки стали, содержащая высокоогнеупорный блок с отверстием, ближе расположенным к одной из коротких сторон, и металлическую обойму, отличающаяся тем, что, с целью увеличения стойкости плиты за счет выравнивания тепловых полей в продольном и поперечном направлениях и снижения термических напряжений, механических и деформационных нагрузок при высоких температурах, участок обоймы, прилегающий к двум длинным и одной короткой стороне плиты, ближайшей к отверстию, выполнен полым, образующим герметичную полость, заполненную . хладагентом-компенсатором 2.Плита поп.1,отличающ а я с я тем, что в качестве хладагента-компенсатора используются легкоплавкие металлы или сплавы. 3.Плита ПОП.1, отличающая с я тем, что в качестве хладагента-компенсатора используется сплав At и Си при следующем соотношении компонентов, вес.|: А€82,7; Си 17,3. 4.Плита по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что герметичная полость равна длине не менее 1/2 периметра плиты и сечением, со стороной квадрата, равной толщине плиты.. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 455803, кл, В 22 D 41/08, 1974.