Пристрій для захисту струменя металу при розливі

Изобретение относится к металлургии, в частности, к устройствам для защиты струи металла при непрерывной разливке стали на МНЛЗ. Известен способ защиты струи металла (Авт. св. СССР №1586850 A от 23.08.90), устройство для обеспечения которого включает кольцевой коллектор в виде трубы, с отверстиями, соединенной с коллектородержателем (см. фиг.1). Известно устройство для защиты струи инертным газом, состоящее из двух колец с подводом инертного газа с двух сторон и его выходом вверх к днищу промежуточного ковша и вниз, вдоль струи (Денисов В.А. и др. Улучшение качества электростали путем защиты металла при непрерывной разливке // Сталь. - 1991. - №12. С.26 - 27, рис.2). Известно устройство для защиты струи металла инертным газом, содержащее распределительный коллектор с подводящим патрубком, внутренним и наружным соплами для подачи инертного газа, отличающееся тем, что наружные сопла расположены тангенциально к внутреннему кольцевому соплу (Авт. св. СССР №1507523, 1989, Бюл. №34). Недостатком указанных аналогов является недостаточная защита открытой струи металла и повышенный расход аргона, попадающего в атмосферу и оказывающего вредное влияние на экологию. Известно устройство для аргонной защиты струи металла от окисления (И.А. Леонов и др. Комбинированная защита металла от вторичного окисления при разливке на слябовой МНЛЗ Ждановского металлургического комбината "Азовсталь" // Проблемы стального слитка: Сб. научн. тр удов / Под ред. В.А. Ефимова. - 1988. Ин-т проблем литья), которое принято авторами за прототип. Устройство (фиг.2) содержит кольцевой коллектор с отверстиями по периметру, жестко закрепленный на фланце держателя керамической трубки, присоединенной к коллектородержателю. Как показывает опыт эксплуатации указанного устройства на комбинате, не полностью решена задача защиты, т.к. в зазор между трубой и коллектородержателем одновременно с аргоном инжектируется и атмосферный воздух, что способствует насыщению металла азотом, угару алюминия и т.д. Для более полной защиты необходимо подавать столько аргона и под таким давлением, что ни экономически, ни экологически нецелесообразно. Приведенная в указанном выше источнике схема комбинированной защиты (фиг.1) стр уи металла на участке стальковш - промковш распространения не получила из-за относительной сложности, заметалливания торца коллектородержателя и прекращения подачи аргона, а также из-за того, что большая часть аргона поступает в тр убу, не препятствуя инжекции воздуха и вызывая чрезмерное бурление металла в промежуточном ковше. Задачей изобретения является надежная защита струи металла от вторичного окисления при снижении расхода аргона путем создания устройства, обеспечивающего разделение подаваемого аргона на два потока. Один поток поступает в защи тную тр убу и путем снижения парциального давления азота в струе способствует дегазации металла, а также создает условия для удаления неметаллических включений. Другой поток направлен между обечайкой и верхним торцом защитной трубы и отсекает атмосферный воздух от зазора, препятствуя его инжекции. При этом из-за отсутствия избыточного кислорода, уменьшается угар алюминия. На фиг.1 представлено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг.2 - вариант выполнения: на фиг.3 - поперечный разрез по А А. Устройство содержит кольцевой коллектор 1 с отверстиями по внутреннему периметру, помещенный в обечайку 2 и закрепленный на фланце 3, на котором помещены крепежные элементы 4, выступы штифтов 5 которых заведены в проточки на цилиндрической поверхности коллектородержателя 6. Зазор между фланцем обечайки и коллектородержателем уплотнен при помощи уплотнения 7. Защитная керамическая труба 8 установлена на упоре 9, и удерживается усилием P при помощи манипулятора (не показан) на шиберном затворе Ш. На фиг.2 показан вариант выполнения, при котором роль крепежных элементов осуществляет кольцевой упор 10, установленный на коллектородержателе, а уплотнение 11 помещено между фланцем обечайки и кольцевым упором. Отверстия в коллектородержателе могут быть выполнены дополнительно и по наружному периметру. На фиг.3 показано расположение упоров 9 по периметру обечайки, а также дополнительный подводящий патрубок 12, соединенный с подводящим патрубком кольцевого коллектора и внутренней полостью обечайки. Пример конкретного выполнения. Часть устройства в виде кольцевого коллектора 1, обечайки 2 с фланцем 3, упорами 9 и крепежными элементами 4 изготавливается с применением серийного оборудования с применением слесарных и сварочных работ. На коллектородержателе 6 выполняется кольцевая канавка. После сборки шиберного затвора и установки его на сталеразливочный ковш на коллектородержатель навешивается часть устройства, закрепляемая путем введения шти фтов 5 в выточки на коллектородержателе. При этом в крепежном узле предусмотрена фиксация штифтов от самопроизвольного выпадания. Зазор между коллектородержателем и фланцем 3 уплотняется при помощи керамической массы, асбестового шнура и т.п. и стальковш подается под прием стали. После подачи наполненного стальковша на стенд МНЛЗ производится прожигание стакан-коллектора шиберного затвора и манипулятором подводится керамическая труба, устанавливаемая на упоры 9. Аргон подключается к подводящему патрубку или при помощи гибких шлангов в металлической оплетке с разводки, выполненной на сталеразливочном стенде, или при помощи трубы с быстросъемным элементом с площадки разливщика. После чего устройство полностью готово к работе. Работа устройства. Через подводящий патрубок в кольцевой коллектородержатель подается аргон, который истекает через отверстия, выполненные по внутреннему периметру и разделяется на два потока. Один засасывается в трубу инжекцией, создаваемой струей металла, а второй - за счет избыточного давления под обечайкой выходит наружу между обечайкой и верхним торцем трубы. При этом полностью прерывается сообщение зазора с атмосферой и достигается защита струи. Часть аргона, поступающая в защитн ую тр убу, способствует снижению содержания азота в стали, неметаллических включений и уменьшению угара алюминия. После окончания разливки защитная труба при помощи манипулятора снимается, а оставшаяся часть устройства снимается со стальковша в шиберном отделении. При эксплуатации устройства, показанного на фиг.2, кольцевой упор 10 устанавливается на коллектородержатель в шиберном отделении, а остальная часть устройства монтируется вместе с защитной трубой при помощи манипулятора с предварительной укладкой уплотнения на фланец обечайки. Количество упоров 9. на которых устанавливается защитная труба, минимальное три, но при их большой длине или выполнении упора в виде сплошного кольца, в них выполняются отверстия для равномерного прохождения аргона по периметру обечайки. Кроме того, для обеспечения необходимой интенсивности потоков аргона в защитную трубу и в зазор между обечайкой и верхним торцом трубы, в кольцевом коллекторе могут быть выполнены отверстия не только по внутреннему периметру, но и по внешнему, как показано на фиг.2. Известно, что на качество и эксплуатационные свойства конструкционных сталей оказывает существенное влияние содержание кислорода, азота и оксидных включений в металле, и чем их больше, тем хуже металл При разливке стали недостаточно защищенной струей насыщенность металла этими элементами значительно возрастает. Проведенные опытные плавки с применением предлагаемого устройства (более пятидесяти плавок) показывает, что содержание азота в металле находилось в пределах 0,0,06 0,009абс.%, в то время как на сравнительных плавках, с применением только огнеупорной трубы содержание азота было 0,010 - 0,011абс.% и более. Таким образом, обеспечивается получение таких сталей как 10ХСНД, 10Г2ФБЮ и др., требование к которым ограничивается по азоту не выше 0,010%. Одновременно зафиксировано снижение угара алюминия на 10 - 15%.