Заглибний стакан для заливання рідкого металу в кристалізатор для безперервного розливання металу у злитки

1 Заглибний стакан для заливання рідкого металу в кристалізатор для безперервного розливання металу у злитки, який включає першу трубчасту частину, один кінець якої призначений для сполучення з посудиною, що містить рідкий метал, а другий кінець сполучається з другою порожньою частиною подовженої форми, одна з ділянок внутрішнього простору якої розташована практично перпендикулярно до названої вище першої трубчастої частини, при цьому зазначена вище порожня частина включає по одному наскрізному отвору в кожному з и КІНЦІВ, а також один чи кілька вихідних отворів, виконаних в и днищі і/або бокових стінках, планку з отворами, розташовану у внутрішньому просторі названої вище порожньої частини таким чином, щоб рідкий метал обов'язково проходив через названі вище отвори перед тим, як потрапити у зазначені вище ВИХІДНІ отвори, який відрізняється тим, що планка має, принаймні, на одній з ділянок ширини своєї верхньої грані рельєфну частину з вершиною, розташованою по поздовжній горизонтальній осі порожньої частини, при цьому отвори розподілені по обидва боки вершини 2 Заглибний стакан за п 1, який відрізняється тим, що рельєфна частина має поперечний трикутний переріз 3 Заглибний стакан за п 2, який відрізняється тим, що рельєфна частина трикутного перерізу має зрізану вершину 4 Заглибний стакан за пп 2 або 3, який відрізняється тим, що поперечний переріз верхньої грані планки є трикутним в и центральній частині і плоским в и бокових частинах, причому и отвори виконані у бокових частинах 5 Заглибний стакан за п 1, який відрізняється тим, що рельєфна частина планки має поперечний переріз округленої форми 6 Заглибний стакан за одним з пп 1-5, який відрізняється тим, що верхня грань планки має скошені кромки 7 Заглибний стакан за одним з пп 1-6, який відрізняється тим, що рельєфна частина планки має змінну товщину, що зменшується між центром та кінцями планки Винахід стосується безперервного розливу металу Зокрема, він стосується заглибного стакану з вогнетривких матеріалів, через які рідкий метал для лиття розливають у кристалізатор установки для безперервного розливу, зокрема, для міжциліндрового лиття Ці стакани своїм верхнім кінцем з'єднані з по судиною для рідкого металу, що називається розподільником, а їх нижній кінець опущений в рідкий метал, який знаходиться в кристалізаторі, де має здійснюватись твердіння виробу, що виливається Головне призначення таких стаканів полягає в захищенні від атмосферного окислення струменю металу на його шляху від посудини з О C O (О 61931 металом до кристалізатору Вони також дозволяють, завдяки ВІДПОВІДНІЙ конфігурації нижнього кінця, правильно спрямовувати потік рідкого металу в кристалізатор для того, щоб твердіння виробу здійснювалося за найбільш сприятливих умов Відливка тонких металевих смуг завтовшки кілька міліметрів безпосередньо з рідкого металу (наприклад, з сталі чи МІДІ) може здійснюватись за допомогою установки для так званого "міжциліндрового лиття" Установка включає кристалізатор, заливальний простір якого обмежений по його більшим бокам парою циліндрів, що охолоджуються зсередини, з паралельними горизонтальними осями, які обертаються навколо цих осей в протилежних напрямках, а по меншим бокам запірними пластинами з вогнетривкого матеріалу (що називаються боковими стінками), що накладаються на КІНЦІ циліндрів Циліндри можуть також замінюватися нескінченною стрічною, що охолоджується При міжциліндровому литті часто використовують заглибні стакани, що складаються з двох частин (див наприклад, ЕР-А-0771600) Перша частина складається з циліндричної труби, верхня частина якої з'єднана з отвором у дні розподільника, що утворює посудину для рідкої сталі, яку заливають у кристалізатор Цей отвір може частково або повністю закриватися оператором за допомогою затвора або системи затворів, що забезпечує регулювання витрати металу Від перерізу цього отвору залежить витрата металу, який може протікати через внутрішній простір заглибного стакану Друга частина, яку встановлюють на нижньому КІНЦІ названої вище труби, наприклад, за допомогою різи, чи яку конструкційно виконано заодно з трубою, призначена для занурення в метал, що знаходиться в кристалізаторі Вона складається з порожнього елементу, внутрішній простір якого сполучається з нижнім отвором зазначеної вище циліндричної труби Внутрішній простір цього порожнього елементу частіше за все має більш-менш подовжену форму залежно від розмірів заливального простору машини, на якій встановлюється заглибний стакан Він встановлюється практично перпендикулярно трубі При роботі заглибного стакану порожній елемент приміщується паралельно до циліндрів, і рідкий метал тече в кристалізатор крізь наскрізні отвори на боках порожнього елементу, частіше за все на кожному з його КІНЦІВ В останньому випадку потоки металу, що витікає з заглибного стакану, спрямовуються здебільшого до бокових стінок для того, щоб гарячий метал надходив на їх поверхню та щоб уникнути небажаного твердіння металу (так званого "шкідливого твердіння"), що може згубно позначитись на роботі машини Наскрізні отвори можуть мати горизонтальний або похилий напрям вниз На бокових стінках або в днищі заглибного стакану можуть бути виконані додаткові отвори, окрім названих вище, для заповнення гарячим металом простору посудини по його бокам і/або під ним Таким чином покращується термічна однорідність металу, що знаходиться у кристалізаторі Один з основних недоліків, що спостеріга 4 ються при застосуванні таких заглибних стаканів, полягає втому, що, в основному, рідкий метал не заповнює повністю їх внутрішній простір, а витікання металу відбувається нерівномірно і з завихреннями Зокрема, так відбувається, коли отвір розподільника не відкритий повністю Це веде до помітної нерівномірності струменів металу, які витікають з отворів, а потоки всередині кристалізатора дуже відрізняються від оптимальних форм, які теоретично повинні забезпечуватись заглибним стаканом При цьому спостерігається поява нерівномірності при затвердінні виробу, що може негативно позначитись на якості готового продукту особливо тоді, коли виливаються смуги невеликої товщини Цю проблему вирішують шляхом розміщення всередині заглибного стакану бар'єрів, які зменшують витрату металу, перешкоджаючи його природному потоку При однаковій витраті металу обмежується швидкість потоку і, таким чином, покращується заповнення внутрішнього простору заглибного стакану У такий спосіб можна послабити дію небажаних завихрень потоку металу У випадку застосування заглибних стаканів, які складаються з двох частин, як було описано вище, такі бар'єри можуть приміщуватись у першу циліндричну частину або в и продовження (див документ ЕР-А-0765702) Вони можуть включати "планку", тобто витягнений у формі паралелепіпеда елемент з вогнетривкого пористого або перфорованого матеріалу, що приміщується всередині другої частини заглибного стакану (порожнього елементу), через який рідкий метал повинен обов'язково проходити до того, як він дійде до всіх або до частини різних отворів, які сполучаються з внутрішнім заливальним простором кристалізатора (див документ JP-F-1-317658) Якщо заглибний стакан включає, з одного боку, перфоровану плівку, а, з іншого боку, отвори, зроблені у днищі і/або бокових стінках його подовженої другої частини (і, крім того, отвори, направлені до менших боків розливального простору), то має велике значення, щоб в ці різні отвори рідкий метал надходив рівномірно по всій довжині названої вище другої частини Тільки за цієї умови можна гарантувати потрібну рівномірність потоків металу у внутрішній заливальний простір Однак, при випробуваннях на гідравлічних макетах виявляється, що ця умова частіше за все не виконується при використанні заглибного стакана занадто подовженої форми, пристосованого до використання в установці для виливання тонких смуг з великою шириною (порядку 1м і більше) та обладнаного перфорованою ЛІНІЙКОЮ у формі паралелепіпеда При цьому очевидно, що через певні отвори заглибного стакану проходить потік металу з підвищеною витратою, а через ІНШІ - з недостатньою витратою, Це негативно позначається на нормальному заповненні гарячим металом всього заливального простору і може призвести до нерівномірності товщини твердіння виробу на циліндрах, що є головним критерієм якості смуги, що виготовляється Завданням винаходу є створення заглибного стакану описаного вище типу, що забезпечує найбільш рівномірне заливання металу в залива 61931 льнии простір по всій ЙОГО ДОВЖИНІ В цьому зв'язку предметом винаходу є заглибний стакан для заповнення рідким металом кристалізатора для безперервного розливу металу, який включає першу трубчасту частину, один кінець якої повинен з'єднуватися з посудиною для рідкого металу, а інший кінець сполучається з другою порожньою частиною подовженої форми, одна ділянка внутрішнього простору якої, принаймні, розташовується практично перпендикулярно до названої вище першої трубчастої частини, при цьомуця порожня частина включає наскрізний отвір в кожному з своїх КІНЦІВ, а також один чи кілька вихідних отворів у його днищі та/або бокових стінках, при цьому планка, що має отвори, розташовується у внутрішньому просторі названої вище порожньої частині таким чином, щоб рідкий метал обов'язково проходив через ці отвори перед тим, як потрапити у названі вище ВИХІДНІ отвори, який відрізняється тим, що планка має, принаймні, на одній ДІЛЯНЦІ ширини своєї верхньої грані рельєфну частину з вершиною, розташованою по поздовжній горизонтальній осі названої вище порожньої частини, при цьому отвори розташовуються на одному і тому самому боці зазначеної вершини Як зазначалось вище, винахід полягає в тому, що на верхній грані планки зроблено рельєфну частину, принаймні, на одній ДІЛЯНЦІ ІІ ширини Ця рельєфна частина повинна мати приблизно трикутний або округлений поперечний переріз для того, щоб "розсікати" струмінь металу, що падає на неї, та розподіляти метал симетрично по поперечному перерізу заглибного стакану, не припускаючи при цьому вертикальних сплесків, які можуть заважати рівномірності потоку Таким чином досягається більш рівномірне і постійне у часі заповнення, ніж при використанні планки у формі звичайного паралелепіпеда, коли струмінь металу падає на и звичайну плоску горизонтальну поверхню Нижче винахід пояснюється більш докладно на основі прикладу втілення, показаного на кресленнях, що додаються На Фіг 1а показано вид спереду і в поздовжньому перерізі заглибного стакану, Фіг 1 b - вид збоку в поперечному перерізі по осі 1 b-1 b планки, показаної на Фіг 1а, фиг 1с - таке саме зображення планки, показаної на Фіг 1а, Фіг 2 - вид збоку в поперечному перерізі другого прикладу виконання планки, яка може замінити планку, показану на Фіг 1а, Фіг 3 - вид збоку в поперечному перерізі третього прикладу виконання планки, яка може замінити планку, показану на Фіг 1а, Фіг 4 - вид збоку в поперечному перерізі четвертого прикладу виконання планки, що може замінити планку, зображену на Фіг 1а, Фіг 5 - вид збоку в поперечному перерізі п'ятого прикладу виконання планки, яка може замінити планку, зображену на Фіг 1а Заглибний стакан 1, ВІДПОВІДНО ДО винаходу, показаний на Фіг 1а, завдяки своїй вузькій та подовженій формі, пристосований до використання в установці для лиття тонких смуг між двома циліндрами, що охолоджуються всередині та обер 6 таються, у вже відомий зараз спосіб Згідно з вже відомими описами він має першу частину з циліндричної труби 2, верхня частина якої, не зображена на кресленні, призначена для з'єднання з вихідним отвором розподільника Ця циліндрична труба 2 сполучається з внутрішнім простором З другої частини заглибного стакану 1, який складається з порожнього елементу 4 подовженої форми, достатньо вузького для того, щоб входити в заливальний простір установки Згідно з відомими описами цей порожній елемент 4 має різні отвори, через які метал виходить з заглибного стакану 1, а саме два наскрізні отвори 5, 6 прямокутного перерізу в наведеному прикладі, виконані в кінцях порожнього елементу 4 і спрямовані до менших боків розливального простору, через які проходить основний потік рідкого металу, що протікає через заглибний стакан 1, на Фіг 1а ці наскрізні отвори 5, 6 мають горизонтальний напрям, але вони можуть розташуватись також похило, вони можуть також мати інший переріз (наприклад, круглий) у класичному виконанні, ряд циліндричних вихідних отворів 7-17 малого діаметру, розташованих вертикально і виконаних в середній площині днища 18 порожнього елементу 4, призначених для безпосереднього заливання гарячого металу в зони заливального простору, що знаходиться під стаканом, як варіант, як відомо з документа ЕР-А-0771600, можна передбачити не один, а два ряди таких отворів, розташованих обабіч від серединної площини днища 18 порожнього елементу 4 В іншому варіанті до вихідних отворів 7-17 додаються (або замінюють їх) отвори, виконані в більших бокових стінках порожнього елементу 4 і направлених до більших боків заливального простору (інакше кажучи, у напрямку циліндрів у випадку установки для міжциліндрового лиття) Ці отвори 7-17 можуть бути не обов'язково циліндричними, а можуть мати, наприклад, еліптичний переріз Вони можуть також (зокрема, згідно з одним з варіантів, описаних в документі ЕР-А0771600) розташуватись похило І, нарешті, вони можуть бути замінені однією чи кількома щілинами, розташованими на одній частині довжини або по всій довжині днища 18 порожнього елементу 4, при цьому важливо, щоб метал попадав на них рівномірно по всій їх довжині Заглибний стакан 1 включає також розташовану в його внутрішньому просторі 3 планку 19 з отворами, яку встановлюють на виступах 36, виконаних в стінках наскрізних отворів 5, 6 Як відомо, вона призначена для зменшення витрати рідкого металу і для кращого заповнення внутрішнього простору 3 і, отже, для забезпечення рівномірності потоку металу, що витікає з заглибного стакану 1 ВІДПОВІДНО ДО винаходу ця планка 19 має форму, яка відрізняється від класичної форми паралелепіпеда, і має рельєфну частину 20, вершина якої повинна розташуватись по поздовжній горизонтальній осі порожньої частини 4 заглибного стакану 1 У прикладі, наведеному на Фіг 1а та 1Ь, ця рельєфна частина 20 торкається лише центральної ділянки ширини верхньої грані 21 планки 19 і має трикутний поперечний переріз, розміри якого не зміню 61931 ються по всій довжині планки 19 Інші частини цієї верхньої грані 21 є плоскими, і саме на цих плоских частинах, примикаючи до рельєфної частини 20, виконані отвори 22, 22', 23-34, через які протікає рідкий метал перед тим, як потрапити в нижню частину 35 внутрішнього простору 3 заглибного стакану 1 і витекти з склянки 1 через нижню частину наскрізних отворів 5, 6 і через отвори 717 У наведеній формі втілення частина металу може витікати з заглибного стакану 1 через верхню частину наскрізних отворів 5, 6, не проходячи через отвори 23-34 планки 19 ВІДПОВІДНО ДО винаходу метал, що витікає з склянки 1 через ВИХІДНІ отвори 7-17, повинен обов'язково до цього пройти крізь отвори 23-34 планки 19 В одному з варіантів, як показано на Фіг 1с, поперечний переріз рельєфної частини 20 планки 19 може мати форму трикутника із зрізаною вершиною і отже з плоскою частиною 36 на своїй вершині Саме собою зрозуміло, що заглибний стакан 1 подано на кресленні схематично, і на ньому зображені лише ті елементи і деталі, які допомагають краще зрозуміти суть винаходу Зокрема, щоб не перевантажувати Фіг 1а, на ній не показано, яким чином різні частини стакану 1 з'єднуються одна з одною, оскільки ці види сполук не відрізняються від звичайних, притаманних для даного типу заглибного стакану Наприклад, циліндрична труба 2 і порожній елемент 4 можуть з'єднуватись за допомогою різи Точно так само ЗОВНІШНІЙ ВИД порожнього елементу 4 заглибного стакану 1 зображено лише як приклад і може змінюватись На Фіг 2 подано один з варіантів планки ВІДПОВІДНО до винаходу, в якому рельєфна частина 37 трикутного поперечного перерізу перекриває всю ширину планки 38 Вершина рельєфної частини 37 може також бути зрізаною, як в показаному для порівняння варіанті на Фіг 1с На Фіг З зображено варіант втілення, показаного на Фіг 2 планка 39 має рельєфну частину 40 з поперечним трикутним перерізом, товщина якого зменшується між її серединою та краями Така форма із змінною товщиною рельєфної частини 40 може також застосовуватись у випадку, показаному на Фіг 1, де рельєфна частина покриває лише центральну ділянку ширини планки 19 Використанням такого варіанту добиваються, при необхідності, щоб отвори, розташовані ближче до КІНЦІВ заглибного стакану, заповнювались не менш інтенсивно, ніж отвори, розташовані в його центральній частині, тобто безпосередньо під струменем металу, зокрема, втих випадках, коли застосовують заглибний стакан великої довжини (наприклад, порядку 700 мм) На Фіг 4 показано приклад виконання планки 41, рельєфна частина 42 якої має не трикутну, а округлену форму Тут рельєфна частина 42 може теж покривати всю верхню грань планки 40 (як показано на кресленні) або лише одну ділянку цієї верхньої грані, а и товщина може бути однаковою по всій довжині планки 40 або зменшуватися між и центральною частиною та краями 8 Нарешті, на Фіг 5 показано приклад планки 43, рельєфна частина 44 якої покриває лише одну центральну ділянку верхньої поверхні планки 43 і має прямокутний поперечний переріз в своїй основі і трикутний переріз у вершині Крім того, названа вище верхня поверхня має скошені кромки 45, 46 Винахід не обмежується описаними і наведеними на кресленнях прикладами, і при його здійсненні можна застосовувати ІНШІ форми виконання, які отримують, наприклад, шляхом комбінування основних ознак, поданих у попередніх прикладах 3 іншого боку, положення планки може мінятися залежно від внутрішньої геометрії заглибного стакану Замість того, щоб розміщувати и всередині наскрізних отворів, як було показано вище, її можна встановлювати повністю над наскрізними отворами, або під ними, при цьому основною вимогою є те, що рідкий метал повинен обов'язково проходити через планку до того, як витекти з заглибного стакану через ВИХІДНІ отвори, виконані у днищі порожнього елементу Окрім планки, заглибний стакан може включати і ІНШІ бар'єри Можна також передбачити, щоб всі отвори планки були виконані з різним діаметром і/або розташовувались на різній відстані один від одного, якщо цим досягається більш рівномірний розподіл металу, який витікає з днища заглибного стакану Крім того, ці отвори не обов'язково повинні бути вертикальними, а можуть бути, наприклад, похилими Як приклад можна навести такі результати випробувань Вони проводились на гідравлічному макеті, де випробовувались різні форми заглибного стакану 1 з порожнім елементом 4 завдовжки 700мм і завширшки 54мм та з планкою такої самої довжини і ширини У розглядуваній як приклад конфігурації планка має обов'язкову форму паралелепіпеда і товщину 20мм Вона включає два ряди циліндричних отворів діаметром 12мм, осі яких розташовані на відстані 15мм від країв планки Осі ЦИХ отворів розташовані на відстані 24мм одна від одної, а осі найближчих до країв планки отворів знаходяться на відстані 35мм від зазначених країв У формі втілення ВІДПОВІДНО ДО винаходу лінійку виконано по типу 19, наведеному на Фіг 1а І 1Ь, З центральною рельєфною частиною 20, що має поперечний трикутний переріз і вершину з висотою 20 мм над верхньою гранню планки 19 Отвори зроблено так само, як і у розглядуваній як приклад планці В обох випадках днище порожнього елементу 4 має центральний ряд 26 отворів, аналогічних отворам 7-17, показаних на Фіг 1а На макеті виміряли пропорцію води, що проходить через заглибний стакан 1 і витікає з нього через кожний з наскрізних отворів 5, 6 і через кожний з отворів у днищі порожнього елементу 4 Результати вимірів подано в таблиці 1 Отвори пронумеровані від одного кінця заглибного стакану 1 до іншого, при цьому отвори №13 і 14 розташовані обабіч від вертикальної осі заглибного стакану 1 61931 10 Таблиця 1 Розподіл витрати рідини, що витікає з заглибного стакану, між наскрізними отворами та іншими отворами Планка, що розглядається як приклад % загальної витрати води, що виті№ отвору кає через лівий отвір 25,5 1 2,2 2 2,1 3 2Д 4 2,0 5 2,1 6 2,1 7 1,2 8 2,0 9 1,9 10 11 0,9 12 1,6 13 2,6 14 2,6 15 1,6 16 0,9 17 1,7 18 1,9 19 2,0 20 1,2 21 2,1 22 2,1 23 2,0 24 2,1 25 2,1 26 2,2 правий отвір 25,5 Разом 100,0 У розглядуваній як приклад конфігурації рідина потрапляє в отвори днища заглибного стакану дуже нерівномірно пропорція рідини в них змінюється від 0,9 до 2,6% (від 0,9 до 2,2%, якщо не враховувати два центральні отвори під номерами 13 і 14, в які, природно, потрапляє більше всього рідини, оскільки вони розташовані безпосередньо під струменем) 3 таблиці видно, що навіть для двох сусідніх отворів витрата рідини значно відрізняється У планці, виконаній ВІДПОВІДНО до винаходу, розкид значень витрати значно менший вони змінюються від 1,7 до 3,0% (від 1,7 Планка, ВІДПОВІДНО до винаходу % загальної витрати води, що ви№ отвору пливає через лівий отвір 21,2 1 2,3 2 2,3 3 2,3 4 2,2 5 2,3 6 2,3 7 2,2 8 2,2 9 2,1 10 2,0 11 1,8 12 1,7 13 3,0 14 3,0 15 1,7 16 1,8 17 2,0 18 2,1 19 2,2 20 2,2 21 2,3 22 2,3 23 2,2 24 2,3 25 2,3 26 2,3 правий отвір 21,2 Разом 100,0 до 2,3%, якщо не враховувати центральні отвори) Як говорилось вище, заглибний стакан ВІДПОВІДНО до винаходу більш прийнятно застосовується в установках для безперервного МІЖЦИЛІНдрового розливу тонких сталевих смуг Проте, він може також застосовуватися в установках для безперервного розливу інших виробів і/або з інших металів, де висока рівномірність розливу металу в заливальний простір має важливе значення 11 12 61931 37 Fig. 2 20 '////////////////////Л 3623 24 У//////////////////////. Г f ? 7f 7 25 1 5 * 2 26 27 28 ;35 29 ™ 30 *^2 ШЕИЩ ШШЖ 31 32 33 : У/Ж- ЕЩ К%1 К ^ Е Щ Fig. 1а > I > Fig. 4 Fig. 5 Комп'ютерна верстка О Воробей Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119