Змінна вогнетривка перегородка для рафінування сталі в проміжних ковшах мбрс

Змінна вогнетривка перегородка для рафінування сталі в проміжних ковшах МБРС, що має зовнішні розміри відповідно поперечного перерізу ковша та багаторядне розташування перетічних каналів різної форми та з кутами нахилу в горизонтальній площині, яка відрізняється тим, що товщина перегородки d відповідає умові d=(2,5÷3,0)d(h), де: d(h) - діаметр чи висота перетічного каналу, а кут нахилу каналів в рядах, починаючи з нижнього, збільшують в межах 23-45° при значенні верхньої границі A осі розташування ряду каналів в перегородці A=(0,5÷0,6)H, а нижньої B=(0,15÷0,20)Н, де Н(мм) - висота робочого рівня сталі в проміжному ковші. Запропонована корисна модель відноситься до галузі металургії і може бути використана при розливанні розплавів через проміжні розливні пристрої. В теперішній час для зниження забрудненості сталі від неметалевих включень (НВ) та підвищення її механічних і службових характеристик застосовують різні конструкції змінних вогнетривких перегородок, які встановлюють в проміжних ковшах. В таких перегородках є сквозні отвори для пропуску рідкої сталі, які відрізняються як формою поперечного перерізу, так і кутом нахилу в горизонтальній площині. Перегородки дозволяють змінювати швидкість та напрямок руху розплаву на шляху до випускного стакану проміжного ковша і, таким чином, створювати на цій ділянці сприятливі гідродинамічні умови для прискорення флотації НВ із розплаву. Відома конструкція змінної перегородки з сквозними отворами, яка вмонтована в проміжний розливний пристрій і має завдані верхній та нижній діаметри [пат. США кл. С21В3/04 №4573664]. При перетіканні розплаву через отвори перегородки виникає агрегація частинок НВ та їх наступне сплиття на його поверхню. Відомий також перелив, який встановлюється в проміжному розливному пристрої і виконаний в вигляді трапеції з вогнетривкого матеріалу. Він має похилі до вертикалі отвори [пат. Японії кл. В22D11/10 №63-72452], проходячи через які, потік що піднімається уповільнюється, що створює флотаційний ефект для НВ. Вказана конструкція змінної перегородки за пат. США №4573664 не забезпечує ефективної та надійної очистки розплаву від НВ по причині часткового врахування ролі її визначальних параметрів, оскільки приводяться тільки установочні розміри перегородки та загальна площа її сквозних отворів у вигляді співвідношення S1³S2 (S1 - загальна площа перерізу отворів перегородки; a S2 площа перерізу випускного отвору розливного пристрою). В той же час відсутні дані як по товщині перегородки, або довжині каналів та їх просторової орієнтації. Від сполучення та співвідношенні оптимальних значень вказаних параметрів залежить правильна, з точки зору, гідродинаміки організація формування структури течії розплаву, чим в результаті визначається ефективність видалення НВ. В конструкції ж переливу проміжного розливного пристрою по пат. Японії №63-72452 хоча і (19) UA (11) 43121 (13) U (21) u200813197 (22) 14.11.2008 (24) 10.08.2009 (46) 10.08.2009, Бюл.№ 15, 2009 р. (72) КИСЛИЦЯ В'ЯЧЕСЛАВ ВОЛОДИМИРОВИЧ, ДІЮК ЄВГЕН ПИЛИПОВИЧ, ГОНЧАР БОРИС СЕМЕНОВИЧ, КОВУРА ОЛЕКСАНДР БОРИСОВИЧ, ІСАЄВ ОЛЕГ БОРИСОВИЧ, ГАНОШЕНКО ІГОР ВОЛОДИМИРОВИЧ, ВОЖОЛ МИКОЛА АНТОНОВИЧ (73) КИСЛИЦЯ В'ЯЧЕСЛАВ ВОЛОДИМИРОВИЧ, ДІЮК ЄВГЕН ПИЛИПОВИЧ, ГОНЧАР БОРИС СЕМЕНОВИЧ, КОВУРА ОЛЕКСАНДР БОРИСОВИЧ, ІСАЄВ ОЛЕГ БОРИСОВИЧ, ГАНОШЕНКО ІГОР ВОЛОДИМИРОВИЧ, ВОЖОЛ МИКОЛА АНТОНОВИЧ 3 43121 4 приводяться значення таких важливих характери2. Як значення кутів нахилу осей рядів отворів стик отворів для пропуску металу як: їх діаметр в горизонтальній площині, так і їх незмінність (45°) складає менш ніж 80 мм та кут нахилу до поверхні не є оптимальними рішеннями для забезпечення 45°, однак це робить його ефективним лише в перозширення зони контакту між зануреними струвній мірі. Це пояснюється відсутністю значень коменями металу, що піднімається та шлаковим шаординат розташування отворів в переливі та його ром на відкритій поверхні сталі в промковші. Явно товщини (важливо виконувати оптимальне, з точки завеликий кут нахилу нижнього ряду отворів з врахуванням відстані між осями рядів отворів, змензору, гідродинаміки співвідношення d/d, де: d - тошує і активну зону між рівнями похилих отворів і, вщина переливу, d - діаметр отвору, яке відповітаким чином, об'єм металу, який направляється до дає за досягнення необхідних швидкісно-силових шлакового шару, що знижує ефективність перегохарактеристик занурених струменів, що формуродки в видаленні НВ. ються отворами при перетіканні розплаву), а також 3. Відсутні розрахункові параметри зони (вернезмінністю кутів нахилу отворів. хньої та нижньої меж) розташування перетічних Найбільш близьким прототипом до запропоноканалів по висоті перегородки, що формують заваної корисної моделі по технічній суті та резульнурені струмені різного напрямку. В результаті не тату що досягається, є монолітна перегородка створюється об'ємний потік металу в найбільш проміжного розливного пристрою, представленого ефективному, з точки зору гідродинаміки, напрямR.O.Timberlake та інші в "Iron and Steel Engineer", ку та не забезпечується довжина розповсюдження February 1988, vol.65, №102. занурених струменів, на якій їх швидкісно-силові Вона має сквозні отвори певного розміру, які характеристики мають стабільні значення. Невирозташовані в кілька рядів і відрізняються формою значеність значення висоти розміщення верхнього поперечного перерізу та орієнтацією у просторі. ряду отворів може призводити при розливці як до Так, нижні два ряди отворів діаметром 76,2 мм оголення їх при зниженні рівня металу в промковмають еліптичну форму і кут нахилу 45° та два ші, так і наступного затягування через них шлаконаступні ряди - круглу такого ж діаметру, вісь яких вих частинок з прийомної секції ковша при безперозташована горизонтально. Така конструкція перервному розливанні серії плавок (6-20) за регородки ініціює створення двох типів занурених типовою схемою "плавка на плавку". Виконання потоків розплаву: нижніми отворами похилого і такої схеми розливки потребує стабільно-чіткої в направленого до шлакового шару на поверхні розобмеженому технологічною інструкцією часовому плаву та верхніми рядами - горизонтального, який інтервалі, послідовної подачі металу в сталерозполіпшує взаємодію між розплавом та шлаком. В ливних ковшах. Тому, перегородка такої конструкрезультаті створюються сприятливі умови для ції не здатна протистояти попаданню шлакової флотації макровключень діаметром більш ніж 100 фази, збагаченої FeO в роздавальну камеру проммкм. Однак, перегородка такої конструкції не заковша. Це призводить до суттєвого зниження асибезпечує формування занурених струменів розміляційної здатності шлакового шару і, як резульплаву при перетіку через її отвори з швидкіснотат, ефективності рафінування сталі від НВ в силовими характеристиками, які б сприяли видаширокому розмірному діапазоні. Вдається вилуленню не тільки великих, а також дрібніших НВ, чення включень тільки макророзмірів, частка яких наприклад, в діапазоні 10-100 мкм із зони надхов загальному об'ємі становить лише 10-15 %. дження і переміщення їх до відкритої поверхні меВ основу корисної моделі поставлена задача талу в проміжному ковші по причинам: створення ефективної конструкції змінної вогне1. Замалого значення відношення d/d (товщитривкої перегородки для рафінування сталі в прони перегородки до діаметра отвору), що в резульмковшах МБРС шляхом виконання в ній рядів петаті не забезпечує необхідну довжину отвору і, ретічних каналів похилого та горизонтального таким чином, потрібні швидкісно-силові характеритипів, параметри та порядне розташування яких стики як окремих занурених струменів, так і потоку забезпечує одержання сил та швидкостей потоків металу через перегородку в цілому. При товщині сталі з розширенням зони контакту фаз "металперегородки та діаметру отвору 76,2 мм з врахушлак", що сприяють прискореному скупченню та ванням кута нахилу отворів (нижні ряди), відновиносу зануреними струменями НВ в напрямку шення d/d знаходиться в межах 1,0-1,42. Але відовідкритої поверхні промковша з подальшим віддімо (Гидравлика, гидрология, гидрометрия. 4.1. М:. ленням їх в широкому розмірному інтервалі (10"Высшая школа", 1987г., 304 с), що при відношенні 100 мкм) в асиміляційний шлаковий шар. d/d менше ніж 2,0, перетік проходить за звичайниПоставлена задача вирішується тим, що товми законами витоку однієї рідини в суміжний об'єм. щина перегородки відповідає умові d=2,5¸3,0d(h), Перед отворами струмені мають різний напрямок, де: d(h) - діаметр чи висота перетічного каналу, а а за їх поперечними перерізами, де відбувається кут нахилу каналів в рядах, починаючи з нижнього їх стискання, вони розходяться в різні боки. Голоa1, збільшують в межах 23-45° при значенні верхвною особливістю цих потоків є те, що статичний ньої границі А осі розташування каналів в перегонапір, який діє на їхній поперечний переріз, визнародці А=(0,5¸0,6)H, а нижньої В – (0,15¸0,20)Н, де: чається не відстанню їх до відкритого рівня металу Н - висота робочого рівня сталі в проміжному ковв промковші, а різницею рівнів сталі в двох суміжші. них ємкостях промковша. Тобто канальна частина Запропонований варіант перегородки для раперегородки не відповідає основним положенням фінування сталей, що поєднує в собі визначальні з гідродинаміки, що робить неможливим формуванточки зору ефективності роботи конструктивні паня затоплених струменів з необхідними швидкіснораметри, вибрані модельно-розрахунковим шлясиловими характеристиками. 5 43121 6 хом із врахуванням основних положень гідродиналів перегородки під кутами меншими за 23° та наміки, (товщина перегородки-довжина каналів, більшими за 45°, відповідно для першого та кути їх нахилу та розташування в площині перегоостаннього рядів, погіршують гідродинамічну ситуродки) дозволяють створити таку течію металу, що ацію, яка створюється зануреними струменями, поступає зі сталерозливного ковша і перетік його що призводить до значного зниження ефективносчерез канали перегородки, що забезпечує зануреті рафінування. З цього випливає, що при виконим струменям, які витікають через канали різного нанні перегородки з більш ніж двома рядами понапрямку, стійкість параметрів на всьому шляху їх хилих перетічних каналів, кожний послідуючий ряд розповсюдження в роздавальній камері проміжноїх, рахуючи від дна промковша, має бути розташого ковша (початкова, перехідна та основна ділянка ваним під дещо більшим кутом, а межі кутів нахилу зануреного струменя). В результаті створюється в рядах установлені значеннями 25-45°. Зона караціональна гідродинамічна структура в об'ємі налів в загальному вигляді має бути розташована сталі роздавальної камери промковша, що сприяє в нижній частині перегородки, займаючи 60-65% як підйому і сплиттю НВ в зону асиміляційного висоти робочого рівня металу в промковші. При шлаку на відкритій поверхні, так і інтенсифікації цьому, границя осей нижнього ряду каналів має масообмінних процесів в системі "метал-шлак", відповідати рівню металу, який як технологічний що, в наслідку, забезпечує ефективне видалення залишок після розливання серії плавок, регламеніз сталі НВ різних типів в розмірному діапазоні 10тується технологічною інструкцією і, в залежності 100 мкм. від ємкості промковша, знаходиться в межах 0,15При виконанні перегородки товщиною достат0,20 рівня металу в ньому. Якщо ряд каналів буде ньою для створення перетічних отворів (з врахурозташований в перегородці нижче 0,15Н, то виникне вірогідність попадання в кристалізатор раванням кутів нахилу) довжиною l=2,5¸3,0 діаметру зом з металом і шлакових частинок, що призведе для круглих, чи висоти h для щілиноподібних, вони до забруднення останньої безперервно литої загопрацюють вже як канали, які забезпечують сталу тівки. При розміщенні каналів вище 0,2Н, залишок течію металу в сусідню камеру промковша за заметалу в промковші буде значно більшим за пеконами занурених струменів з притаманними швиредбачений інструкцією, що в результаті не є ефедкісно-силовими характеристиками. Так, щілиноктивним. подібні занурені струмені мають початкову ділянку Невизначенність параметрів верхньої границі з постійною осевою швидкістю довжиною розміщення ряду каналів може призводити при L0=10,4h0, проти L0=7,0d0 для струменів круглого розливці як до оголення їх при зниженні рівня мепоперечного перерізу. Осьова швидкість при цьоталу в промковші, так і послідуючому затягуванню му щілиноподібних струменів зменшується пропочерез них шлакових частинок при розливанні за рційно 1/Öz, а круглої - обернено пропорційно z (z типовою схемою "плавка на плавку" серій по 6-20 вісь в горизонтальному напрямку струменю). плавок. Виконання такої схеми потребує стабільПри значеннях l3,0d(h) коефіцієнт витрати Таким чином, розроблена конструкція перегородки металу через канал зменшується до 0,75. Тому усуває ряд недоліків і має такі переваги: оптимальну товщину перегородок при їх констру1. В горизонтальній площині взаємодія похиюванні слід вибирати з умов одержання в них пелого потоку металу другого ряду каналів (35°) проретічних каналів, довжина яких повинна складати ходить раніше, тому що його траєкторія більш на2,5-3,0d(h). В цьому випадку досягається коефіціближена до відкритої поверхні металу, а це єнт витрати 0,79-0,82 (Справочник по гидравличепосилює ефект коагуляції і, в результаті, рафінуским расчетам. Под ред. П.Г.Киселева. М., Энервання; гия, 1974, С.313). 2. В вертикальній площині виніс металу по виЗначення кутів нахилу осей каналів в горизонсоті збільшується, що створює умови для більш тальній площині вибрані з міркувань як максимасприятливого сплиття НВ та активного видалення льного ослаблення зони затягування навколо виїх в шлаковий шар. пускного стакана, так і розширення зони контакту Промислові випробування запропонованої занурених струменів металу що піднімається, з конструкції змінної перегородки для рафінування шаром асиміляційного шлаку на відкритій поверхні сталі від НВ (фіг.1) проводили на діючих промковсталі в промковші. Серія дослідів по вивченню шах МБРС місткістю 43 тони конверторного цеху впливу кутів нахилу з врахуванням їх форми попеметкомбінату "Азовсталь". Окремими експерименречного перерізу показали, що кожний ряд каналів, тами провели перевірку в межах всього розглянуякі повинні формувати струмені, траєкторія яких того інтервалу значень параметрів перегородки: її проходить вище небезпечної зони затягування, є товщини, d=2,5 ¸ 3,0d(h), кутів нахилу каналів ефективним вже при a=23-25°. Виконання другого a1,2=23-45° при дотриманні умови a2 >a1, та знаряду каналів під кутом a=35-45° дозволяє направчень нижньої В і верхньої А границь (0,15¸0,6 H) ляти занурені струмені значно вище зони затягування та забезпечити максимально можливе залузони розташування каналів. Дослідно-промислова чення об'єму металу роздавальної камери і, таким партія перегородок, яка була виконана з дотричином, збільшити на 27% площу контакту зануреманням вказаних конструкторсько-технологічних них струменів з шлаковим шаром. Виконання капараметрів, мала наступні характеристики: товщи 7 43121 8 на її складала 150 мм при значеннях d(h) в межах значний час перебування розплаву в ньому, відсутність застійних зон та короткозамкнутих потоків. 50-60 мм, кут нахилу каналів нижнього ряду a1 = Металографічні дослідження зразків металу, 23°, а наступного a2 = 35° при їх розташуванні в які відбиралися в процесі розливки сталей марок площині перегородки на рівнях 135 та 400 мм, від10ХСНД, Х70, К60 показали, що запропонована повідно для нижнього та верхнього рядів при роконструкція перегородки має сталий вплив на вибочому рівні металу 800 мм. далення НВ впродовж всього часу розливання Перегородка такої конструкції забезпечує найсерії з 8 плавок. Забрудненість сталі включеннями більш сприятливий розподіл, стабільність швидкірізних типів в розмірному діапазоні 10-100 мкм, сно-силових характеристик занурених струменів та особливо великих розмірів (більше 30 мкм) знизинадає їм напрямок розповсюдження, що охоплює лась в 2,1-2,3 рази. Останні безперервно-литі замаксимальний об'єм металу, який знаходиться готівки, отримані при падінні рівня металу в промвище зони затягування над розливним стаканом. ковші, реалізовані за прямим призначенням при Результати розрахунків показали, що значення виконанні умови по дотриманню регламентованого швидкостей витоку в початковому поперечному технологічного залишку металу в промковші. В перерізі по висоті різні зі зміною кута нахилу кананашому випадку він становить 8-10 тон. лів і знаходяться в діапазоні 0,42-0,65 м/с, при Частка листового прокату, який відповідає вишвидкості основного потоку 0,08-0,1 м/с. Перегощим рівням якості (2,3) для виготовлення труб родка запропонованої конструкції трансформує магістральних газопроводів після ультразвукового трьохрівневий багатоструменний потік, напрямок контролю, збільшилась до 87,5%, при загальному якого співпадає з напрямком сплиття НВ та циркувиході пригодного 98,3. Очікуваний економічний ляцію рідкої сталі в промковші, яка забезпечує ефект може скласти 2,4-2,7 грн/тону сталі. Комп’ютерна верстка В. Мацело Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601