Щілинний мундштук для випуску сталевого розплаву в кристалізатор у горизонтальній установці для безперервної розливки у сталеву стрічку

Реферат: Винахід належить до галузі металургії, а саме - до конструкції щілинного мундштука для випуску сталевого розплаву в кристалізатор у горизонтальній установці для безперервної розливки в сталеву стрічку, виконаного у вигляді вузького прямокутного пустотілого блока з вогнетривкого матеріалу, що містить днище, кришку і дві бічних стінки, ділянка випускного отвору якого знаходиться лише незначно вище охолодженої нескінченної стрічки, на яку надходить розплав, що витікає. Передбачено, що, якщо дивитися в напрямку потоку сталевого розплаву, переріз у просвіті пустотілого прямокутного блока на ділянці випускного отвору рівномірно зменшувався у напрямку до випускного отвору і щоб торцева сторона днища виконана відносно поверхні нескінченної стрічки таким чином, щоб сталевий розплав надходить вертикально на нескінченну стрічку. UA 105041 C2 (12) UA 105041 C2 UA 105041 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід відноситься до щілинного мундштука для випуску металу в кристалізатор у горизонтальній установці для безперервної розливки у стрічку, зокрема, сталеву стрічку. У подібних ливарних установках рідка сталь повинна наноситися з мундштука, що утворює ливарний канал, на охолоджену нескінченну стрічку. Такий щілинний мундштук відомий з "Direct Strip" (DSC) -an Option for the Production of New Steel Grades 74 (2003) No. 11/12, стор 724-731. У цьому відомому пристрої рідка сталь надходить з розподільника по горизонтальному живлячому жолобу в щілинний мундштук, який у поперечному перерізі являє собою охоплений вогнетривким матеріалом вузький прямокутний канал, виконаний у вигляді пустотілого блоку з днищем, кришкою і двома бічними стінками. На ділянці випускного отвору, якщо дивитися в напрямку потоку, спочатку на верхній стороні і потім на нижній стороні каналу у вигляді щілинного мундштука передбачена розташована перпендикулярно до напрямку потоку перемичка з вогнетривкого матеріалу, замурована в канал. Обидві перемички утворюють поріг, щоб подібно до дії сифона можна було затримувати можливі невеликі залишки шлаків і оксиди у розплаві. Подача рідкої сталі на охолоджену нескінченну стрічку відбувається плавно вздовж ухилу на ділянці випускного отвору. Внаслідок поверхневого натягу і під дією потоку маси на ділянці випускного отвору щілинного мундштука виникає звуження потоку сталі. Це явище призводить до нерівномірного розподілу розплаву в поперечному напрямку по нескінченній стрічці і таким чином до недостатньої заливки по краях відлитої сталевої стрічки. Задачею винаходу є вдосконалення відомого щілинного мундштука для випуску металу в кристалізатор настільки, щоб розплав при надходженні на нескінченну стрічку розподілявся по ній більш рівномірно також в поперечному напрямку. Поставлена задача вирішується відповідно до обмежувальної частини незалежного пункту формули винаходу за допомогою ознак відмітної частини цієї формули. Бажані варіанти розвитку є предметом залежних пунктів формули винаходу. Щілинний мундштук за винаходом відрізняється тим, що, якщо дивитися в напрямку потоку, переріз у просвіті пустотілого блоку на ділянці випускного отвору рівномірно зменшується в напрямку до випускного отвору й торцева сторона днища виконана відносно поверхні нескінченної стрічки таким чином, що розплав надходить вертикально на нескінченну стрічку. Для цього торцева сторона днища може бути виконана вертикально або забезпечена піднутренням. Виникаюче через похиле розміщення зменшення перерізу у просвіті пустотілого блоку до мінімальної величини у випускному отворі, яке все ще забезпечує необхідну пропускну здатність, веде до затору розплаву, який віджимає потік розплаву всупереч дії поверхневого натягу в периферійні зони. Зменшення поперечного перерізу відбувається переважно в результаті скорочення відстані по висоті у просвіті. Підйом днища по відношенню до кришки виявився оптимальним варіантом. Особливо просто можна зменшити відстань, якщо здійснювати це зменшення лінійно. Бажаного результату досягають без проблем тоді, коли поверхня днища, якщо дивитися в напрямку потоку, піднімається лінійно до кромки випускного отвору. Пустотілий блок може бути цілісним або складеним з окремих елементів. У разі складової конструкції пустотілий блок може складатися з окремого донного елемента з нероз'ємним, що складається з кришки і двох бічних стінок, ковпаком або з окремого елемента кришки, окремого донного елемента і двох окремих бічних елементів. Для спрощення в обох випадках тільки донний елемент забезпечений розгінним ухилом згідно з винаходом. Перевага полягає в простоті заміни, коли донний елемент зношується швидше елемента кришки або бічних елементів. Також, прямокутне або піднутренне розташування торцевого боку донного елемента щілинного мундштука по відношенню до поверхні нескінченної стрічки сприяє кращому розподілу розплаву по нескінченній стрічці. Внаслідок цього розплав, що витікає, потрапляє майже вертикально на нескінченну стрічку і створює додатковий поперечний імпульс. При цьому висота кромки випускного отвору до нескінченної стрічки повинна становити переважно ЗО мм. Переважно підйом розгінного ухилу донного елемента є лінійним, подібно пандусу. Протяжність підйому в напрямку потоку повинна складати, щонайменше, ЗО мм, переважно>50 мм. Для завчасного впливу на розплав, що випускається, з урахуванням рівномірності розподілу в поперечному напрямку, наприклад, за допомогою газових струменів або індукторів, доцільно розташувати донний елемент виступаючим відносного елемента кришки, якщо дивитися в 1 UA 105041 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 напрямку потоку. Такий виступ повинен становити не менше 10 мм. Завдяки такому виступу стає можливим вплив на розплав, що випускається, вже на ділянці щілинного мундштука, замість тільки на нескінченній стрічці. Для цього випадку пропонується забезпечити крайові ділянки виступу донного елемента, якщо дивитися в напрямку потоку, по одній низхідній похилій поверхні. Це призводить до того, що, якщо дивитися в поперечному напрямку, потік розплаву розгортається в сторону крайових ділянок і таким чином сприяє кращому розподілу розплаву. Для спрощення виготовлення окремого донного елемента переважно, щоб кромка випускного отвору була забезпечена фаскою. Ця фаска одночасно зменшує знос на високонавантаженій кромці випускного отвору. Щілинний мундштук згідно з винаходом детальніше пояснюється прикладом виконання. При цьому зображено: Фіг. 1 - поздовжній розріз по А - А на Фіг. 2, Фіг. 2 - поперечний розріз по В - В на Фіг. 1, Фіг. З - розріз по С - С на Фіг. 2. На Фіг. 1 в поздовжньому розрізі і на Фіг. 2 в поперечному розрізі схематично показаний варіант виконання щілинного мундштука 1 згідно з винаходом. Він виконаний у вигляді вузького прямокутного пустотілого блоку і в даному прикладі виконання складається з елементу кришки 2, донного елементу 3 та двох бічних елементів 4, 5 (Фіг. 2). Всі названі частини 2-5 виконані з вогнетривкого матеріалу, переважно кераміки, і утворюють горизонтальний прямокутний канал 6. Як відомо з рівня техніки, донний елемент 3 має перемичку, що заходить в канал перпендикулярно напрямку потоку і утворює так званий нижній поріг 7. Перед щілинним мундштуком 1 встановлений живлячий жолоб 8, який підключений до не показаного тут розподільника розплаву. У зображеному варіанті виконання на елементі 9 кришки живлячого жолоба 8 розташована перемичка, що заходить в живий переріз перпендикулярно напрямку потоку, ч що утворює так званий верхній поріг 10. Обидва пороги 7, 10 взаємодіють подібно сифону і при необхідності повинні затримувати залишки шлаків і оксиди, що знаходяться у розплаві. Обидва пороги 7, 10 можуть розташовуватися як в щілинному мундштуці 1, так і в живлячому жолобі 8, або ж, як показано, верхній поріг 10 - в живлячому жолобі 8 і нижній поріг 7-у щілинному мундштуці 1. Живлячий жолоб 8 вставлений в раму 22 з металу, яка на кінці виконана у вигляді "язичка" для затиснення прилеглого щілинного мундштука 1. Згідно з винаходом поверхня донного елементу 3 містить розгінний ухил 11, підйом якого відбувається лінійно і який проходить до кромки 12 випускного отвору. Для того, щоб розплав 13, що випускається, надходив на нескінченну стрічку 14 практично вертикально, випускний отвір, на відміну від рівня техніки, не забезпечено ухилом, але торцева сторона 21 донного елементу 3 розміщується під прямим кутом до поверхні нескінченної стрічки 14. Від зображення способу охолодження нескінченної стрічки 14 тут відмовилися. Зображені лише передній направляючий ролик 15 стрічкової моталки і два бічних обмежувача 16, 17 нескінченної стрічки 14. Довжина 18 розгінного ухилу 11 становить, якщо дивитися в напрямку потоку, не менше ЗО мм, переважно>50 мм. У цьому прикладі виконання, передбачено, що початок розгінного ухилу 11 знаходиться в безпосередній близькості від нижнього порога 7. Для зменшення зносу кромки 12 випускного отвору остання забезпечена фаскою 23. Для створення деякого поперечного імпульсу у розплаві висота 19 від нижньої кромки фаски 23 до поверхні нескінченної стрічки 14 становить переважно ЗО мм. Для завчасного впливу на розплав, що витікає із щілинного мундштука, у відношенні його рівномірного розподілу в поперечному напрямку, торцева сторона 21 донного елементу З містить виступ 20 відносно торцевої сторони 26 елементу кришки 2. На Фіг. З показано у розрізі по С - С на Фіг. 2 додаткове рішення того, як більш рівномірно розподілити в поперечному напрямку на нескінченній стрічці 14 витікаючий розплав 13. Для цього донний елемент 3 містить на обох крайових ділянках виступу 20 поверхню 24, 25, похилу в напрямку потоку. Це призводить до того, що частини витікаючого розплаву 13 змінюють напрямок на крайових ділянках і прискорюються, як показано зображеними стрілками. 2 UA 105041 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 У проекції відповідна похила поверхня 24, 25 утворює трикутник, перший кут якого утворений початком розгінного ухилу 11, другий кут - кромкою випускного отвору 12 і третій кут торцевою стороною відповідного бічного елементу 4, 5. Також на Фіг. З можна бачити, наскільки далеко донний елемент 3 виступає відносно елемента кришки 2. Цей виступ 20 повинен становити не менше 10 мм для того, щоб можна було завчасно вплинути на витікаючий розплав. Перелік позицій № Найменування 1 Щілинний мундштук для випуску металу в кристалізатор 2 Елементи кришки щілинного мундштука 3 Донний елемент щілинного мундштука 4 Бічний елемент щілинного мундштука 5 Бічний елемент щілинного мундштука 6 Канал 7 Нижній поріг 8 Живлячий жолоб 9 Елемент кришки живлячого жолоба 10 Верхніх поріг 11 Розгінний ухил 12 Кромка випускного отвору 13 Потік розплаву 14 Нескінченна стрічка 15 Передній направляючий ролик 16 Бічний обмежувач 17 Бічний обмежувач 18 Довжина розгінного ухилу 19 Висота кромки випускного отвору 20 Виступ торцевої сторони донного елемента відносно торцевої сторони елемента кришки 21 Торцева сторона донного елемента 22 Рама 23 Фаска 24, 25 Похила поверхня 26 Торцева сторона елемента кришки ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Щілинний мундштук для випуску сталевого розплаву в кристалізатор у горизонтальній установці для безперервної розливки у сталеву стрічку, виконаний у вигляді вузького прямокутного пустотілого блока з вогнетривкого матеріалу, що містить днище, кришку і дві бічні стінки, ділянка випускного отвору якого розташована лише незначно вище охолодженої нескінченної стрічки, на яку спрямовано сталевий розплав, який відрізняється тим, що якщо дивитися в напрямку потоку сталевого розплаву, поперечний переріз у просвіті пустотілого прямокутного блока на ділянці випускного отвору рівномірно зменшується у напрямку до випускного отвору, де днище підвищується відносно до кришки і торцева сторона (21) днища пустотілого прямокутного блока має піднутрення відносно поверхні нескінченної стрічки (14) таким чином, що сталевий розплав надходить вертикально на нескінченну стрічку. 2. Щілинний мундштук за п. 1, який відрізняється тим, що днище у вигляді окремого донного елемента (3), кришка і дві бічних стінки утворюють нероз'ємний прямокутний ковпак і, що внутрішня поверхня донного елемента (3) піднімається на ділянці випускного отвору, якщо дивитися в напрямку потоку сталевого розплаву, лінійно до кромки випускного отвору (12). 3. Щілинний мундштук за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що пустотілий прямокутний блок складається з окремого донного елемента (3), двох окремих бічних елементів (4, 5) і окремого елемента кришки (2), причому поверхня донного елемента (3) піднімається на ділянці випускного отвору, якщо дивитися в напрямку потоку сталевого розплаву, лінійно до кромки випускного отвору (12). 4. Щілинний мундштук за п. 2 або 3, який відрізняється тим, що довжина підйому розгінного ухилу (11) в напрямку потоку сталевого розплаву становить не менше 30 мм. 5. Щілинний мундштук за п. 4, який відрізняється тим, що довжина підйому розгінного ухилу (11) становить >50 мм. 3 UA 105041 C2 5 10 15 6. Щілинний мундштук за будь-яким з пунктів 1-5, який відрізняється тим, що торцева сторона (21) донного елемента (3), якщо дивитися в напрямку потоку сталевого розплаву, містить виступ (20) щодо торцевої сторони (26) елемента кришки (2). 7. Щілинний мундштук за п. 6, який відрізняється тим, що виступ (20) становить 10 мм. 8. Щілинний мундштук за п. 2 або 3, який відрізняється тим, що донний елемент (3) містить на обох крайових ділянках випускного отвору по одній поверхні (24, 25), похилій відносно напрямку потоку сталевого розплаву. 9. Щілинний мундштук за п. 4, який відрізняється тим, що проекція похилої поверхні (24, 25) складає трикутник, перший кут якого утворений початком розгінного нахилу (11), другий кут кромкою випускного отвору (12) і третій кут - торцевою стороною відповідного бічного елемента (4, 5). 10. Щілинний мундштук за будь-яким з пунктів 1-9, який відрізняється тим, що донний елемент (3) забезпечений фаскою (23) на кромці випускного отвору (12). 11. Щілинний мундштук за п. 1 або 10, який відрізняється тим, що відстань (19) від нижньої кромки фаски (23) до поверхні нескінченної стрічки (14) становить переважно 30 мм. 4 UA 105041 C2 5 UA 105041 C2 Комп’ютерна верстка О. Рябко 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 6