Металоприймач проміжного ковша

Реферат: Винахід належить до галузі металургії. Металоприймач проміжного ковша містить ємкість, що складається з дна та бічної стінки, вільний край якої утворює отвір, при цьому ємкість виконана з внутрішнім об'ємом, обумовленим наступною залежністю: 2 Vмп  Нпк dст    k , де VМП - внутрішній об'єм ємкості, м3; HПК - висота проміжного ковша, м, dСТ діаметр отвору стакана-колектора сталерозливного ковша, м, k - безрозмірний коефіцієнт, що враховує вплив фізико-хімічних властивостей процесу на міцнісні характеристики матеріалу ємкості, рівний 0,5-2,0, при цьому дно ємкості виконане так, що відношення максимального лінійного розміру перерізу, що лежить у горизонтальній площині, до мінімального лінійного UA 106189 C2 (12) UA 106189 C2 розміру перерізу, що лежить у тій же площині, становить 1-2. Використання пропонованого металоприймача проміжного ковша приводить до зменшення неметалевих включень у металевому розплаві. UA 106189 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі металургії, конкретно до елементів футерівки проміжного ковша машини безперервного лиття заготовки, зокрема до металоприймачів і може бути використаний в установках для безперервного розливання сталі. Відомий металоприймач проміжного ковша, що містить опорну плиту з ударною поверхнею для приймання й відхилення вхідного потоку металевого розплаву, бічна стінка якого спрямована нагору й утворює внутрішню поверхню, повернену до ударної поверхні, при цьому в бічній стінці виконані проходи для розподілу металевого розплаву в проміжному ковші, оточені склепінно-ступінчастою конструкцією на внутрішній поверхні (UA, № 76457 С2, кл. B22D 41/00, опубл. 15.08.2006 p.). Недоліком відомого пристрою є те, що частина потоків металевого розплаву, відбиваючись від ударної поверхні, проходить через виконані в стінці проходи, а інша - створює протипотік розплаву, що надходить, створюючи при цьому виникнення турбулентних потоків в об'ємі проміжного ковша над металоприймачем. Виникаюча турбулентність приводить до інтенсивного перемішування металевого розплаву з покривним шлаком, погіршуючи якість металу й викликаючи передчасне зношування футерівки проміжного ковша. Відомий металоприймач проміжного ковша, що містить опорну плиту, що має ударну поверхню, оточену бічною стінкою, яка має кришку з отвором, через який металевий розплав надходить у внутрішній об'єм металоприймача (US, № 5358551 А, кл. МПК B22D 11/10, опубл. 25.10.1994 р.). При влученні на ударну поверхню опорної плити струмінь металевого розплаву повністю відхиляється убік до бічної стінки, й далі, переміщаючись вздовж стінки, витікає через отвір кришки, створюючи потік навколо струменя металу, що надходить у металоприймач. Таким чином, через два протилежно спрямованих потоки поза металоприймачем створюються умови для виникнення турбулентності у верхніх шарах металевого розплаву проміжного ковша, що приводить до перемішування металевого розплаву з покривним шлаком біля стін проміжного ковша в зоні витікання потоків. Інтенсивне перемішування приводить до неоднорідності по температурі й хімічному складу металевого розплаву в напрямку периферії проміжного ковша, що приводить до одержання металу невисокої якості з високим вмістом неметалевих включень, знижуючи вихід придатного при зменшенні стійкості футерівки проміжного ковша. Найбільш близьким аналогом пропонованого винаходу є металоприймач проміжного ковша, що являє собою вогнетривку керамічну деталь у вигляді ємкості з овальним, прямокутним або круглим контуром у плані, що сприймає удар потоку розплавленого металу, яка має дно й бічну стінку, утворену щонайменше двома стінками, при цьому внутрішні поверхні цих стінок щонайменше на їхніх окремих ділянках утворюють із площиною, перпендикулярною дну, кут від більше 0 до менше 90° і нахилені у протилежні сторони, а між вільними краями стінок утворений отвір, причому між отвором і дном є щонайменше одна ділянка, на якій відстань між внутрішніми поверхнями стінок менше відстані між внутрішніми поверхнями цих стінок, що примикають до отвору й дна (RU, № 2284246 С2, кл. B22D 41/00, опубл. 27.09.2006). Відомий пристрій не забезпечує досягнення необхідного технічного результату по наступних причинах. Експлуатація відомого металоприймача характеризується наявністю високої кількості неметалевих включень у металевому розплаві й значним зношуванням дна й стінки ємкості металоприймача. Це обумовлене тим, що в процесі розливання серії плавок ступінь гальмування енергії падаючого струменя металевого розплаву досить висока в початковий період внаслідок знаходження металоприймача в первісній позиції установки в проміжному ковші, що обумовлено цілісністю його дна й стінки. Однак, у процесі подальшого розливання відбувається передчасне зношування металоприймача, порушення його цілісності й, як наслідок, порушення первісної позиції установки в проміжному ковші через спливання металоприймача або його окремих зруйнованих елементів, що приводить до припинення розливання. Це викликане тим, що параметри ємкості не регламентовані залежно від параметрів проміжного ковша й стаканаколектора сталерозливного ковша, що впливають на динаміку витікання металевого розплаву. Отже, рух високошвидкісних спрямованих потоків розплаву відбувається вздовж дна проміжного ковша, не даючи можливості неметалевим включенням перейти в шлак, що перебуває на поверхні металевого розплаву, тим самим погіршуючи якість отриманої безперервнолитої заготовки й викликаючи передчасне зношування футерівки проміжного ковша в зоні падіння струменя розплаву. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення металоприймача проміжного ковша, в якому за рахунок оптимізації конструктивних параметрів елементів металоприймача забезпечується можливість утримання металоприймача в первинній позиції його установки в 1 UA 106189 C2 5 проміжному ковші протягом часу розливання серії плавок, забезпечуючи стабільно високий ступінь гальмування енергії падаючого струменя, що приводить до зменшення неметалевих включень у металевому розплаві при зниженні зношування дна й стінки ємкості металоприймача. Поставлена задача вирішується тим, що в металоприймачі проміжного ковша, що містить ємкість, що складається із дна й бічної стінки, вільний край якої утворює отвір, згідно з винаходом ємкість виконана внутрішнім об'ємом, обумовленим з наступної залежності: 2 Vмп  Нпк dст    k , 3 10 15 20 25 де Vмп - внутрішній об'єм ємкості, м , Нпк - висота проміжного ковша, м, dст - діаметр отвору стакана-колектора сталерозливного ковша, м, k - безрозмірний коефіцієнт, що враховує вплив фізико-хімічних властивостей процесу на міцнісні характеристики матеріалу ємкості, рівний 0,5-2,0, при цьому дно ємкості виконане так, що відношення максимального лінійного розміру перерізу, що лежить у горизонтальній площині, до мінімального лінійного розміру перерізу, що лежить у тій же площині, становить 1-2. Доцільне виконання ємкості складеною, при цьому нижня частина внутрішньої поверхні бічної стінки повинна бути інтегрована із зовнішньою бічною поверхнею дна. Суть пропонованого винаходу пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 показаний металоприймач проміжного ковша, поздовжній розріз; на фіг. 2 - поздовжній розріз проміжного ковша із установленими металоприймачем і стаканом-колектором сталерозливного ковша; на фіг. 3 - металоприймач зі складеною ємкістю, поздовжній розріз. Металоприймач проміжного ковша містить виконану з вогнетривкого бетону ємкість 1, що складається із дна 2 і бічної стінки 3, вільний край якої утворює отвір 4. Металоприймач призначений для установки на днищі проміжного ковша 5 під отвором стакана-колектора 6 сталерозливного ковша 7. Ємкість 1 виконана внутрішнім об'ємом, обумовленим з наступної залежності: 2 Vмп  Нпк dст    k , 3 30 35 40 45 50 55 де Vмп - внутрішній об'єм ємкості, м ; Нпк - висота проміжного ковша, м; dст - діаметр отвору стакана-колектора сталерозливного ковша, м; k - безрозмірний коефіцієнт, що враховує вплив фізико-хімічних властивостей процесу на міцнісні характеристики матеріалу ємкості, рівний 0,5-2,0. Дно 2 ємкості 1 виконане так, що відношення максимального лінійного розміру перетину, що лежить у горизонтальній площині до мінімального лінійного розміру перетину, що лежить у тій же площині становить 1-2. Ємкість 1 може бути виконана складеною, при цьому нижня частина внутрішньої поверхні бічної стінки 3 інтегрована із зовнішньою бічною поверхнею дна 2 (фіг. 3). Пристрій працює в такий спосіб. Металоприймач установлюється на днищі проміжного ковша 5 під отвором стаканаколектора 6 сталерозливного ковша 7. Високошвидкісний струмінь металевого розплаву зі сталерозливного ковша 7 безупинно подається через отвір стакана-колектора 6 у ємкість 1 через отвір 4, утворений верхнім краєм бічної стінки 3. Металевий розплав, що надходить у металоприймач з високою енергією падаючого струменя, відбиваючись від його дна 2, рухається нагору вздовж вертикальної осі ємкості 1, обмежено взаємодіючи з падаючим струменем розплаву. Обгинаючи ємкість 1, потоки через отвір 4 щільно притискаються до високошвидкісного струменя розплаву, що безупинно надходить, значно знижуючи його швидкість. Далі, у міру надходження металевого розплаву в ємкість 1, він через отвір 4 надходить у робочий простір проміжного ковша у вигляді квазіламінарних потоків з низькими швидкостями руху, рухаючись вздовж границі розподілу фаз шлак-метал. Безперервне гальмування порцій падаючого струменя металевого розплаву об створену зону високої турбулізації металевого розплаву в ємкості 1, об'ємом за пропонованою залежністю й збереженням цілісності дна й стінки ємкості, у процесі його переливу забезпечує рух ламінарних потоків металевого розплаву вздовж границі розподілу фаз шлак-метал, забезпечуючи максимальне перенесення неметалевих включень у шлак протягом часу розливання серії плавок. При цьому стабільно високий ступінь гальмування енергії падаючого струменя забезпечується втриманням металоприймача в первинній позиції його установки в проміжному ковші протягом часу розливання серії плавок. 2 UA 106189 C2 5 10 15 20 25 Конструкція металоприймача знижує перемішування металевого розплаву з покривним шлаком й інтенсивне перемішування металу й шлаку біля стін проміжного ковша в зоні падіння струменя, за рахунок взаємного гасіння потоку металевого розплаву, що надходить, й відбитого. Це забезпечує низькошвидкісний рух ламінарних потоків у напрямку периферії проміжного ковша, усереднюючи метал по хімічному складу й температурі, запобігаючи підвищеному зношуванню футерівки проміжного ковша. Конструкція металоприймача має достатній запас міцності, забезпечуючи високу стійкість до зношування робочого шару футерівки проміжного ковша. Пропонований металоприймач був випробуваний на металургійному підприємстві. Випробування здійснювали на одноструминному слябовому проміжному ковші машини безперервного лиття заготовок з висотою наливу металевого розплаву, рівною 0,9 м, при цьому для підтримки такого рівня використовували стакан-колектор з діаметром 0,07 м. Для забезпечення заданої серійності й необхідної якості заготовки за пропонованою залежністю 3 визначали внутрішній об'єм ємкості металоприймача, який складав 0,011 м , при коефіцієнті, що враховує вплив фізико-хімічних властивостей процесу на міцнісні характеристики матеріалу, рівному 0,8. Дно ємкості було виконано так, що відношення максимального лінійного розміру перерізу, що лежить у горизонтальній площині до мінімального лінійного розміру перерізу, що лежить у тій же площині, складало 1,25. У порівнянні з металоприймачем - найближчим аналогом, були отримані позитивні результати по стійкості вогнетривкої футерівки стін проміжного ковша в зоні падіння струменя металевого розплаву й за його межами, а також зменшений вміст неметалевих включень у безперервнолитій заготовці, підвищивши вихід придатного на 2,1 %. Розливання серії плавок з одного проміжного ковша зросло на 2-2,5 години. Таким чином, використання пропонованого металоприймача проміжного ковша приводить до зменшення неметалевих включень у металевому розплаві при зниженні зношування дна й стінки ємкості металоприймача за рахунок забезпечення можливості втримання металоприймача в первинній позиції його установки в проміжному ковші протягом часу розливання серії плавок, забезпечуючи стабільно високий ступінь гальмування енергії падаючого струменя. 30 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 45 1. Металоприймач проміжного ковша, що містить ємкість, що складається з дна та бічної стінки, вільний край якої утворює отвір, який відрізняється тим, що ємкість виконана з внутрішнім об'ємом, обумовленим наступною залежністю: 2 Vмп  Нпк dст    k , 3 де Vмп - внутрішній об'єм ємкості, м , Нпк - висота проміжного ковша, м, Dст - діаметр отвору стакана-колектора сталерозливного ковша, м, k - безрозмірний коефіцієнт, що враховує вплив фізико-хімічних властивостей процесу на міцнісні характеристики матеріалу ємкості, рівний 0,5-2,0, при цьому дно ємкості виконане так, що відношення максимального лінійного розміру перерізу, що лежить у горизонтальній площині, до мінімального лінійного розміру перерізу, що лежить у тій же площині, становить 1-2. 2. Металоприймач за п. 1, який відрізняється тим, що ємкість виконана складеною, при цьому нижня частина внутрішньої поверхні бічної стінки інтегрована із зовнішньою бічною поверхнею дна. 3 UA 106189 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4