Металоприймач проміжного ковша

Реферат: UA 72707 U UA 72707 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до металургії, зокрема до безперервного розливання сталі, а саме до металоприймачів проміжних ковшів. Відомий металоприймач проміжних ковшів (див. патент РФ на винахід № 2400327 від 27.04.2009, опубл. 27.09.2010, МПК B22D 41/00), який містить корпус у вигляді замкненої ємності, яка складається з чотирикутного днища, передньої, задньої та бічних стінок. Одна з бічних стінок повністю або частково має висоту меншу рівня металу та шлаку і служить для переливу розплавленого металу у проміжний ківш. У відповідності до другого варіанту в одній з бічних стінок виконане одне переливне вікно. Такий металоприймач не забезпечує оптимальний спрямований розподіл гідродинамічних потоків розплавленого металу, що призводить до підвищеного зношування футерівки проміжного ковша. Це пояснюється тим, що у такому металоприймачі розплавлений метал виливається у проміжний ківш через бічну стінку, яка має висоту, меншу рівня металу та шлаку, або через одне переливне вікно, виконане в одній з бічних стінок, з однієї сторони проміжного ковша. Результатом такого виливання є нерівномірний розподіл гідродинамічних потоків розплавленого металу, що призводить до виникнення турбулентних потоків, в наслідок чого порушуються межі розподілу шлаку та металу, підвищується залучення шлаку до металу. Це може стати причиною утворення порожнин у шлаковому шарі (раковин). У місці виливання розплавленого металу відбувається підвищений знос футерівки проміжного ковша, бо туди спрямований весь потік розплавленого металу. Найбільш близьким за технічною суттю і результатом, що досягається, до металоприймача проміжних ковшів, що з'являється, є металоприймач проміжних ковшів (див. патент України на корисну модель № 51118 від 15.05.2008 р., опубл. 23.08.1981 p., МПК B22D 41/00), який містить корпус у вигляді замкненої ємності, яка складається з багатокутного днища, передньої, задньої та бічних стінок з переливними вікнами. Ємність виконана стаканоподібною і має дно та замкнену бічну стінку лійкоподібної форми, зовнішня поверхня якої складається з частин, що розрізняються між собою кутами нахилу, а внутрішня поверхня - з частин, що розрізняються між собою кутами нахилу, і виступаючих назустріч одна одній частин, причому відстань між частинами поверхні збільшується в напрямку їх вільних кінців, що утворюють отвір для струменя заливаного металу. Замкнена бічна стінка ємності має трапецієподібну форму в горизонтальному перерізі частини зовнішньої і відповідної їй частини внутрішньої поверхонь і сполучена діаметрально протилежними на максимальній відстані одна від одної частинами бічної стінки з виконаними на відстані від дна, рівній 1,55-1,90 висоти місткості, прорізами з іншою частиною бічної стінки, що має діаметрально протилежну на мінімальній відстані від основи трапецієподібної частини частину зовнішньої й відповідну їй частину внутрішньої поверхні, що сполучена із двома виступаючими назустріч одна одній частинами внутрішньої поверхні. При цьому пара протилежних на максимальній відстані частин внутрішньої поверхні перпендикулярна парі протилежних на мінімальній відстані частин внутрішньої поверхні, відношення максимальної відстані між вільними кінцями частин до максимальної відстані між цими частинами, прилеглими до дна, становить 1,35-1,65, а відношення мінімальної відстані між вільними кінцями частин до мінімальної відстані між цими частинами, прилеглими до дна, становить 1,0-1,2. Усі сполучені частини внутрішньої бічної поверхні розташовані відносно одна одної під кутом, більшим 90°. Такий металоприймач не забезпечує оптимальний спрямований розподіл гідродинамічних потоків розплавленого металу, що призводить до підвищеного зношування футерівки проміжного ковша. Це пояснюється тим, що у такому металоприймачі потік розплавленого металу має високу швидкість. При цьому гідродинамічні потоки нерівномірно розподіляються по ємності металоприймача металу. Це обумовлено конструктивними особливостями металоприймача, у якому ємність має виступаючі назустріч одна одній частини, відстань між якими збільшується в напрямку їх вільних кінців. У такому металоприймачі виникають турбулентні потоки. Виливання розплавленого металу відбувається через один отвір. Результатом такого виливання є нерівномірний розподіл гідродинамічних потоків розплавленого металу, що призводить до виникнення турбулентних потоків, у проміжному ковші, внаслідок чого порушуються межі розподілу шлаку та металу, підвищується залучення шлаку до металу. Це може стати причиною утворення порожнин у шлаковому шарі (раковин). У місці виливання розплавленого металу відбувається підвищений знос футерівки проміжного ковша, бо туди спрямований весь потік розплавленого металу. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення металоприймача проміжного ковша, в якому шляхом нового виконання конструктивних елементів забезпечується 1 UA 72707 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 оптимальний спрямований розподіл гідродинамічних потоків розплавленого металу, що приводить до зменшення турбулентності та швидкості потоків і, як наслідок, до зменшення зношування футерівки проміжного ковша. Поставлена задача вирішується тим, що в металоприймачі проміжного ковша, який містить корпус у вигляді замкненої ємності, яка складається з багатокутного днища, передньої, задньої та бічних стінок з переливними вікнами, новим, згідно з корисною моделлю, що заявляється, є те, що днище замкненої ємності має форму неправильного шестикутника, симетричного відносно вертикальної поперечної осі, у якому бічні стінки примикають до передньої стінки, від задньої стінки відходять проміжні стінки, які примикають до бічних стінок, а принаймні одне переливне вікно виконане на кожній бічній стінці. Новим є також те, що кожна пара переливних вікон, виконаних на протилежних бічних стінках, розташована під кутом 120-240° до горизонтальної поздовжньої осі. Новим є і те, що ширина переливних вікон становить 60-600 мм, а їх висота - (0,1-0,8) Н, де Н - висота металоприймача. Новим є і те, що кут між днищем та задньою і проміжними стінками становить 90-120°. Новим є і те, що переливні вікна виконані у верхній та/або середній, та/або нижній частині бічних стінок у вигляді окружності та/або овалу, та/або квадрату, та/або трапеції, та/або прямокутника, та/або багатокутника. Новим є і те, що кожна пара переливних вікон, виконаних на протилежних бічних стінках, розташована під кутом 120-240° до горизонтальної поздовжньої осі металоприймача. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак корисної моделі, що заявляється, та технічним результатом, що досягається, полягає в наступному. Нове виконання конструктивних елементів у сукупності з відомими ознаками корисної моделі забезпечує оптимальний спрямований розподіл гідродинамічних потоків розплавленого металу, що приводить до зменшення турбулентності та швидкості потоків і, як наслідок, до зменшення зношування футерівки проміжного ковша. Виконання корпусу металоприймача у вигляді замкненої ємності, яка має днище у формі неправильного шестикутника, симетричного відносно вертикальної поперечної осі, у якому бічні стінки примикають до передньої стінки, а від задньої стінки відходять проміжні стінки, які примикають до бічних стінок, забезпечує можливість ефективно спрямовувати потік металу у подовжньому напрямку проміжного ковша. При цьому задня стінка та проміжні стінки, які примикають одними краями до задньої стінки, а другими - до бічних стінок, утворюють частину ємності, яка повторює конфігурацію відповідної частини проміжного ковша, що дозволяє зменшити турбулентність та швидкість потоків та максимально використовувати робочий об'єм проміжного ковша і забезпечити найменше зношування футерівки в цій зоні. При виконанні на кожній бічній стінці принаймні одного переливного вікна забезпечується оптимальний рівномірний спрямований розподіл гідродинамічних потоків розплавленого металу, що приводить до зменшення турбулентності та швидкості потоків і, як наслідок, до зменшення зношування футерівки проміжного ковша. При цьому на кожній бічній стінці може бути виконано від 1 до 60 переливних вікон. Це дозволяє досягти більш рівномірного розподілу гідродинамічних потоків. Експериментально встановлено, що розташування кожної пари переливних вікон, виконаних на протилежних бічних стінках, під кутом 120-240° до горизонтальної поздовжньої осі забезпечує оптимальний рівномірний спрямований розподіл гідродинамічних потоків розплавленого металу по ємності проміжного ковша, зменшення турбулентності. Якщо кут між ними становить менше 120° або більше 240°, це приводить до збільшення турбулентності та сильного розмивання футерівки проміжного ковша, а отже, до передчасного виходу його з експлуатації. Оптимальним є кут 180°, при якому кожна пара переливних вікон розташовується паралельно поздовжній осі проміжного ковша. Експериментально встановлено також, що при виконанні переливних вікон шириною 60-600 мм та висотою (0,1-0,8)Н, де Н - висота металоприймача, забезпечується оптимальний рівномірний спрямований розподіл гідродинамічних потоків розплавленого металу по ємності проміжного ковша, зменшення турбулентності при високій швидкості потоків, що сприяє підвищенню продуктивності машини безперервного лиття заготовок, яка визначається кількістю випущеного металу в одиницю часу з мінімальним попаданням неметалевих включень в розплав. Якщо ширина переливних вікон становить менше 60 мм або більше 600 мм, не забезпечується оптимальний рівномірний спрямований розподіл гідродинамічних потоків, тобто не буде забезпечуватися необхідна швидкість витікання металу, що призведе до збільшення турбулентності. Як наслідок, не буде забезпечуватися проходження оптимальної кількості 2 UA 72707 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 розплаву в одиницю часу і у металоприймачі буде надлишкова або недостатня кількість розплавленого металу. Це негативно впливає на процес кінцевої кристалізації металу. При висоті переливних вікон (0,1-0,8) Н, де Н - висота металоприймача, також забезпечується оптимальний рівномірний спрямований розподіл гідродинамічних потоків розплавленого металу по ємності проміжного ковша при високій швидкості потоків. При висоті менше ніж 0,1 Н не забезпечується належне гасіння струмини розплавленого металу, що призводить до збільшення турбулентності та сильного розмивання футерівки і днища металоприймача, а також до підвищення швидкості витікання металу з металоприймача у проміжний ківш, у якому також з цієї причини відбувається розмивання футерівки. Висота переливних вікон більша ніж 0,8 Н є нераціональною, тому що це призводить до втрат металу внаслідок налипання його бризок на частини стінок металоприймача, які знаходяться поверх розплавленого металу, що призводить до необхідності механічної очистки стінок і, в свою чергу, до їх пошкодження і зниження строку служби металоприймача. Експериментально встановлено також, що при встановленні задньої і проміжних стінок під кутом 90-120° до днища в металоприймачі відбувається гасіння струмини розплавленого металу вихровим потоком розплавленого металу, тобто струмина гасить сама себе. При встановленні задньої і проміжних стінок під кутом менше 90° або більше 120° гасіння струмини не забезпечується, з'являються бризки металу, що призводить до збільшення турбулентності та окислення розплавленого металу і зниження його якості. При виконанні переливних вікон у верхній та/або середній, та/або нижній частині бічних стінок у вигляді окружності та/або овалу, та/або квадрату, та/або трапеції, та/або прямокутника, та/або багатокутника забезпечується оптимальний рівномірний спрямований розподіл гідродинамічних потоків розплавленого металу по ємності проміжного ковша при високій швидкості потоків. Таким чином, металоприймач проміжного ковша, що заявляється, забезпечує оптимальний спрямований розподіл гідродинамічних потоків розплавленого металу, що приводить до зменшення турбулентності та швидкості потоків і, як наслідок, до зменшення зношування футерівки проміжного ковша. Корисна модель пояснюється приведеними кресленнями, де на фіг. 1 наведене зображення металоприймача, вид спереду, на фіг.2 - те ж саме, вид зверху; на фіг.3 - те ж саме, вид збоку; на фіг.4 - проміжний ківш, вид спереду, розріз, на фіг.5 - те ж саме, вид зверху. Металоприймач містить корпус 1 у вигляді замкненої ємності, яка складається з багатокутного днища 2, передньої стінки 3, задньої стінки 4, бічних стінок 5, 6 та проміжних стінок 7, 8. Днище корпусу 1 має форму неправильного шестикутника, симетричного відносно вертикальної поперечної осі, у якому бічні стінки 5, 6 примикають до передньої стінки 3, а від задньої стінки 4 відходять проміжні стінки 7, 8, які примикають до бічних стінок 5, 6. У бічних стінках 5, 6 виконані переливні вікна 9. На кожній бічній стінці 5, 6 виконане принаймні одне переливне вікно 9. Ширина переливних вікон 9 становить 60-600 мм, а їх висота - (0,1-0,8) Н, де Н - висота металоприймача. Задня стінка 4 і проміжні стінки 7, 8 розміщені під кутом 90-120° до днища 2. Переливні вікна 9 виконані у верхній та/або середній, та/або нижній частині бічних стінок 5, 6 у вигляді окружності та/або овалу, та/або квадрату, та/або трапеції, та/або прямокутника, та/або багатокутника. Кожна пара переливних вікон 9, виконаних на протилежних бічних стінках 5, 6, розташована під кутом 120-240° до горизонтальної поздовжньої осі металоприймача. Металоприймач встановлений у проміжний ківш 10 таким чином, що задня стінка 4 та проміжні стінки 7, 8, які примикають одними краями до задньої стінки 4, а другими - до бічних стінок 5, 6, утворюють частину ємності, яка повторює конфігурацію відповідної частини проміжного ковша 10. Металоприймач проміжного ковша працює таким чином. Корпус 1 металоприймача, який містить багатокутне днище 2, передню стінку 3, задню стінку 4, бічні стінки 5, 6, та проміжні стінки 7, 8, установлюють усередину проміжного ковша 10 по центру таким чином, що задня стінка 4 та проміжні стінки 7, 8, які примикають одними краями до задньої стінки 4, а другими - до бічних стінок 5, 6, утворюють частину ємності, яка повторює конфігурацію відповідної частини проміжного ковша 10. Розплавлений метал відкритою струминою 11 подається у корпус 1 металоприймача. За рахунок того, що корпус 1 металоприймача виконаний у вигляді замкненої ємності, яка має багатокутне днище 2 у формі неправильного шестикутника, симетричного відносно вертикальної поперечної осі, у якому бічні стінки 5, 6 примикають до передньої стінки 3, а від задньої стінки 4 відходять проміжні стінки 7, 8, які примикають до бічних стінок 5, 6, забезпечує можливість ефективно спрямовувати потік металу у подовжньому напрямку проміжного ковша. А також те, що задня стінка 4 та проміжні 3 UA 72707 U 5 10 15 20 25 30 стінки 7, 8 примикають одними краями до задньої стінки 4, а другими - до бічних стінок 5, 6 і утворюють частину ємності, яка повторює конфігурацію відповідної частини проміжного ковша 10, дозволяє зменшити турбулентність та швидкість потоків та максимально використовувати робочий об'єм проміжного ковша і забезпечити найменше зношування футерівки в цій зоні Завдяки тому, що задня стінка 4 і проміжні стінки 7, 8 розміщені під кутом 90-120° до днища 2, швидкість основної частини потоку гаситься, внаслідок чого відбувається рівномірне заповнення проміжного ковша 10 і досягається наближене до ламінарного витікання розплавленого металу у кристалізатор (на кресленнях не показаний). Менша частина потоку спрямовується в протилежну сторону від основного потоку, причому його швидкість незначна для утворення турбулентних потоків. Через переливні вікна 9, виконані у верхній та/або середній, та/або нижній частині бічних стінок 5, 6 у вигляді окружності та/або овалу, та/або квадрату, та/або трапеції, та/або прямокутника, та/або багатокутника, кожна пара яких розташована під кутом 120-240° до горизонтальної поздовжньої осі металоприймача, потік 12 розплавленого металу переливається у проміжний ківш 10, де плавно розподіляється по об'єму проміжного ковша 10. За рахунок того, що потік 12 розплавленого металу має найбільшу траєкторію переміщення відносно стінки проміжного ковша 10, його швидкість знижується, відбувається рівномірний розподіл гідродинамічних потоків розплавленого металу, а отже, заповнення проміжного ковша 10 відбувається плавно. При цьому значно зменшується імовірність утворення турбулентних потоків і попадання шлаку та інших домішок у розплавлений метал та кристалізатор. Це забезпечує можливість одержувати по закінченню процесу якісний метал. Знос футерівки проміжного ковша 10 значно зменшується. Таким чином, металоприймач проміжного ковша дозволяє забезпечити оптимальний спрямований розподіл гідродинамічних потоків розплавленого металу, що приводить до зменшення турбулентності та швидкості потоків і, як наслідок, до зменшення зношування футерівки проміжного ковша. При цьому знижуються витрати на 1 тону металу, що розливають, за рахунок того, що зменшується зношування футерівки проміжного ковша і відповідно скорочуються витрати вогнетривкого матеріалу на футерівку. На металургійних підприємствах України були проведені дослідні випробування металоприймача проміжного ковша, що заявляється, які показали, що зношування футерівки проміжного ковша зменшилося на 40 %. На одному з них кількість плавок без проведення ремонтних робіт збільшилась з 45 до 65 плавок. Металоприймач проміжного ковша, що заявляється, може бути виготовлений на відомому обладнанні з використанням відомих матеріалів і засобів, що підтверджує промислову придатність об'єкта. 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 1. Металоприймач проміжного ковша, який містить корпус у вигляді замкненої ємності, яка складається з багатокутного днища, передньої, задньої та бічних стінок з переливним вікном в одній з них, який відрізняється тим, що днище замкненої ємності має форму неправильного шестикутника, симетричного відносно вертикальної поперечної осі, в якому бічні стінки примикають до передньої стінки, від задньої стінки відходять проміжні стінки, які примикають до бічних стінок, а принаймні одне переливне вікно виконане на кожній бічній стінці. 2. Металоприймач за п. 1, який відрізняється тим, що ширина переливних вікон становить 60600 мм, а їх висота - (0,1-0,8) Н, де Н - висота металоприймача. 3. Металоприймач за п. 1, який відрізняється тим, що кут між днищем та задньою і проміжними стінками становить 90-120°. 4. Металоприймач за п. 1, який відрізняється тим, що переливні вікна виконані у верхній та/або середній, та/або нижній частині бічних стінок у вигляді окружності та/або овалу, та/або квадрата, та/або трапеції, та/або прямокутника, та/або багатокутника. 5. Металоприймач за п. 1, який відрізняється тим, що кожна пара переливних вікон, виконаних на протилежних бічних стінках, розташована під кутом 120-240° до горизонтальної поздовжньої осі металоприймача. 4 UA 72707 U 5 UA 72707 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова 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