Проміжний ківш для розливання сталі

Проміжний ківш для розливання сталі, що містить стопор і вогнетривкий плаваючий блок, установлений коаксіальнj стопору з можливістю переміщення уздовж нього, який відрізняється тим, що вогнетривкий блок виконаний у циліндроконічному вигляді з внутрішньою коаксіальною конічною порожниною, при цьому висота вогнетривкого блока визначається по залежності: r H б = Hц ст де; rб Винахід відноситься до металургії і може бути використаний, наприклад, на машині безперервного лиття заготівок для захисту стопорів від ерозійного і корозійного впливу рідкого шлаку. Відомо пристрій для подачі металу в кристалізатор машини безперервного лиття заготівок, що містить стакан, вільно вставлений у центральний отвір вогнетривкої плити, розміщеної з зазором у кристалізаторі (А.с. СССР №614883, МКИ 2, В22D 11/10. Заявл. 08.12.75, №21996066/22-02, опубл. 15.07.78, Б.и. №26). Застосування даного пристрою дозволяє підвищити якість поверхні заготівок за рахунок запобігання примороження плити до кірочки заготівки й оптимізації якості захисної суміші, що змащує і що надходить у зазор між плитою і стінкою кристалізатора. Водночас, при веденні процесу розливання, метал, який знаходиться в зазорі між розпивочним стаканом і вогнетривкою плитою, замерзає внаслідок обмеженого доступу в зазор високотемпературних потоків металу. Примороження вогнетривкої плити до розпивочного стакана перешкоджає вільному переміщенню плити вздовж розпивочного стакана, що при зміні рівня рідкого металу в кристалізаторі призведе до руйнації плити і розпивочного стакана в результаті виникаючих механічних напруг. При подачі шлакової суміші в зазор між вогнетривкою плитою і стінками кристалізатора неминуче попадання суміші на поверхню вогнетривкої плити, що призводить до збільшення маси (осадки в рідкому металі) плити. Збільшення осадки плити спричиняє перетікання рідкого металу через зазори між плитою, розпивочним стаканом і кристалізатором на поверхню плити і наступного заморожування металу, що також підвищує масу (осадку) плити. Найбільш близьким з технічної сутності і результату, що досягається є проміжний ківш для розливання сталі, що містить стопор і вогнетривкий елемент, установлений коаксиально стопору з можливістю переміщення уздовж нього. Причому внутрішній прошарок вогнетривкого елемента виконаний з екзотермічної суміші або з легкоплавкого матеріалу (А.с. СССР №1715478, МКИ, В22D 11/10. Заявл. 27.06.89, №4710797/02, опубл. 29.02.92, Б.и. №8). Проте під час наповнення проміжного ковша на поверхню вогнетривкого елемента попадають краплі металу, збільшуючи тим самим масу вогнетривкого елемента. До підвищення маси вогнетривкого елемента також призводить неминуче попадання шлакової суміші на поверхню плаваючого вогнетривкого елемента. У результаті цього висота елемента над рівнем поверхні рідкого металу знижується і з'являється можливість перетікання рідкого металу на поверхню вогнетривкого елемента з наступним його замерзанням і подальшим (19) UA (11) 37161 (13) A Нб – висота вогнетривкого плаваючого блока, Нц – висота зовнішньої циліндричної частини вогнетривкого плаваючого блока, rб , r ст – густина матеріалу вогнетривкого плаваючого блока і рідкої сталі відповідно, а твірна конуса зовнішньої поверхні вогнетривкого блока складає кут до вертикалі, менший кута природного укосу шлакової суміші, а висота внутрішньої конічної порожнини блока більше висоти його зовнішньої циліндричної частини. 37161 зануренням елемента в рідкий метал. Попадання шлакової суміші в зазор між стопором і вогнетривким елементом сприяє підвищенню зносу тіла стопора за рахунок ерозійного і корозійного впливу рідкого шлаку. Відносно велика тепловіддаюча поверхня рідкого металу у зазорі між стопором і вогнетривким елементом призводить до появи твердої кірки металу в зазорі між стопором і вогнетривким елементом і примороженню вогнетривкого елемента до стопора. Технологічна зміна рівня рідкого металу при незмінному положенні вогнетривкого елемента щодо стопора, спричиняє підвищення механічних напруг у тілі стопора, що в сукупності з високими термічними напругами в тілі стопора на межі рідкий метал, шлак-атмосфера призводить до короблення і поломки стопора. Виконання внутрішнього прошарку вогнетривкого елемента з екзотермічної суміші або з легкоплавкого матеріалу збільшує тр удомісткість і вартість вогнетривкого елемента. Розчинення екзотермічної суміші або легкоплавкого матеріалу в рідкому металі на початковому етапі розливання сприяє підвищенню рівня неметалевих включень у сталі і різноманітної їхньої концентрації в заготівці, розлитої на початку і в кінці процесу розливання. До того ж, зазор між стопором і вогнетривким елементом зростає, що призводить до підвищеної тепловіддачі від прошарку металу в зазорі, його заморожуванню, попаданню шлаку в зазор і наступний інтенсивний знос стопора в результаті ерозійного і корозійного впливу шлаку. Зазначені недоліки названого пристрою знижують ефективність його застосування в проміжному ковші при безупинному розливанні металу. В основу винаходу поставлена задача удосконалення проміжного ковша, що містить стопор і вогнетривкий плаваючий блок, у котрому шляхом виконання вогнетривкого блока в циліндроконічному вигляді з внутрішньою коаксиальною конічною порожниною забезпечується захист стопора від ерозійного і корозійного впливу рідких шлаків у процесі безперервного розливання і за рахунок цього зростає стійкість стопорів і збільшується серійність розливання. Поставлена задача вирішується тим, що в проміжному ковші для розливання сталі, що містить стопор і вогнетривкий плаваючий блок, установлений коаксиально стопору з можливістю переміщення уздовж нього, вогнетривкий блок виконаний у циліндро-конічному вигляді з внутрішньою коаксиальною конічною порожниною, при цьому висота зовнішньої циліндричної частини вогнетривкого блока визначається по залежності: Hц = Hб rб r ст (фіг.). Проміжний ківш 1 містить стопор 2, стакандозатор 3, вогнетривкий плаваючий блок 4 циліндро-конічного вигляду загальною висотою Нб із висотою Н ц зовнішньої циліндричної частини, що відповідає глибині занурення блока 4 у рідкий метали 5. При такому конструктивному виконанні вогнетривкого блока 4 його найбільш товста частина розташовується на межі поділу метал 5 шлакова суміш 6, де має місце найбільш інтенсивний знос вогнетривких матеріалів у сталеплавильному виробництві. Вогнетривкий плаваючий блок 4 має внутрішню коаксиальну порожнину 7, виконану в циліндроконічному вигляді. Внутрішня конічна порожнина блока 4 спрямована більш широкою основою до днища промковша 1, а її висота Н п більша висоти зовнішньої циліндричної частини Нц . У противному разі прошарок рідкого металу в порожнині 7 замерзне в результаті зниження теплопідводу від більш гарячих прошарків рідкого металу. Це призведе до підвисання блока 4 на тілі стопора 2 при технологічній зміні рівня металу 5 у проміжному ковші 1, що обумовить підвищення термомеханічних напруг у стопорі 2 і вогнетривкому блоці 4, попадання шлакової суміші 6 у порожнину 7 із наступним інтенсивним зносом стопора 2. Діаметри зовнішньої, внутрішньої циліндричної частини й основ внутрішньої конічної порожнини вогнетривкого плаваючого блока 4 залежать від розмірів використовуваних стопорів 2, виду вогнетривкого матеріалу блока 4, його необхідного терміна служби. Висота Hб вогнетривких блоків 4 може бути однаковою на всіх ручаях проміжного ковша 1, або змінюватися в залежності від необхідного часу початку запуску ручая, тобто для багаторівчакових машин безперервного лиття з коритоподібними, трапецієподібними і "т"-образними ковшами, обладнаними кристалізаторами однакового перетину, висота Hб вогнетривких блоків 4 послідовно знижується від центральних ручаїв, що відкриваються в першу чергу, до периферійних ручаїв, що відкриваються в останню чергу. З метою ліквідації можливого проникнення шлакової суміші 6 у порожнину 7 у результаті захоплення потоками металу шлакової суміші з поверхні ванни проміжного ковша глибина занурення вогнетривкого блока 4 у рідкий метал не повинна бути менше 50 мм. Кут a нахилу утворюючої зовнішньої конічної поверхні вогнетривкого плаваючого блока 4 до вертикалі визначається коефіцієнтом тертя між шлаковою сумішшю 6 і блоком 4, і агрегатного стана шлаку. З метою ліквідації попадання шлакової суміші в порожнину 7 кут a повинен бути менше кута b природного укосу шлакової суміші 6, що розташовується на поверхні рідкого металу 5. У противному разі шлакова суміш, що потрапила в порожнину 7, призведе до інтенсивного зносу матеріалу стопора 2. Пристрій працює таким чином. У процесі роботи при заповненні проміжного ковша 1 металом 5, його перші, найбільш холодні порції попадають на дно ковша, при цьому завдяки присутності вогнетривкого плаваючого блока 4 у нижній частині стопора 2 не буде відбуватися примороження стопора 2 до верхнього торця стаканадозатора 3. В міру заповнення проміжного ковша 1 , де: Нц – висота зовнішньої циліндричної частини вогнетривкого плаваючого блока; Нб – висотавогнетривкого блока; rб , r ст – густина матеріалу вогнетривкого блока і рідкої сталі відповідно, а утворююча конуса зовнішньої поверхні вогнетривкого плаваючого блока проміжного ковша складає кут до вертикалі, менший кута природного укосу шлакової суміші, а висота внутрішньої конічної порожнини блока більша висоти його зовнішньої циліндричної частини. Сутність винаходу пояснюється кресленням 2 37161 рідким металом до розрахункового рівня, обумовленого часом запуску відповідного ручая, вогнетривкий блок 4, виготовлений із матеріалів із меншою, ніж у металу, густиною, спливає уздовж стопора 2 завдяки наявності зазору між стопором 2 і блоком 4 на дзеркало металу. При цьому порції металу, які попали у внутрішню конічну порожнину 7, не замерзають через постійне і безперешкодне надходження гарячих порцій рідкого металу через широку нижню основу порожнини 7 і малих значень коефіцієнтів тепловіддачі конвекцією і випромінюванням від поверхні металу в зазорі між стопором 2 і блоком 4. У процесі роботи шлакова суміш 6, що неминуче попадає на зовнішню конічну частину блока 4, сповзає до дзеркала металу, тому що кут a між утворюючою зовнішньої конічної поверхні блока 4 і вертикаллю менше кута b природного укосу шлакової суміші 6. Це забезпечує відсутність шлаку в порожнині 7 і сталість маси блока 4. Застосування даного пристрою дозволяє підвищити ефективність процесу безперервного лиття, як-от: усун ути накопичення шлакової суміші на поверхні вогнетривкого блока і зменшення його плавучості, усунути попадання шлакової суміші в зазор між вогнетривким блоком і стопором із наступним ерозійним і корозійним зносом стопора рідким шлаком; усун ути заморожування металу в зазорі між стопором і вогнетривким блоком за рахунок зменшення втрат тепла металом в зазорі за рахунок конвекції і випромінювання, забезпечення подачі до нього гарячих потоків металу; знизити термомеханічні напруги у тілі стопора за рахунок зменшення температурних градієнтів у матеріалі стопора; зменшити трудомісткість і вартість виготовлення вогнетривкого блока завдяки використанню одношарового вогнетривкого матеріалу в порівнянні з прототипом. Фіг. 3 37161 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4