погружной стакан

изобретение относится к черной металлургии, точнее к производству слябов в черной металлургии путем непрерывной разливки.

в процессе непрерывной разливки стали важной технической задачей является разрушение системности в формировании дендритов на первой стадии кристаллизации стали в кристаллизаторе.

известно применение погружного стакана для передачи стали из промежуточного ковша в кристаллизатор в описании способа непрерывной разливки стали (см., например, патент рф N° 2165825, в 22 D 41/50, опубл. в би 27.04.2001, Mb 12).

основной недостаток известного погружного стакана состоит в том, что реализуемый при этом прием в большей мере относится к разливке стали в заготовки с малым отношением в'.h, где h - высота сечения заготовки; в - ширина сечения заготовки. таким образом применение известного погружного стакана не эффективно при непрерывной разливке стали с получением слябов, когда в » h.

известно описание погружного стакана для непрерывной разливки стали (см., например, патент рф Mb 2148469, в 22 D 11/10, опубл. в би 10.05.2000 г., j\b 13, в котором на выходе из глуходонного погружного стакана в объем кристаллизатора изменяют направление движения металла и через боковые выходные каналы направляют металл в углы квадратного кристаллизатора. известному погружному стакану присущи недостатки: имеет место прямой удар струи металла, выходящего из боковых каналов стакана, в стенки кристаллизатора, что нежелательно, т.к.

увеличивается вероятность разрушения формирующейся корочки закристаллизовавшегося металла, появляется опасность аварийного прорыва металла; отсутствует закручивание металла в кристаллизаторе, что исключает активное воздействие на формирующиеся дендриты в процессе кристаллизации, снижает качество заготовки; погружной стакан ориентирован на применение только для отливки квадратных заготовок.

известен погружной стакан, содержащий в нижней части дно и выходные боковые каналы, расположенные веерообразно по окружности со смещением и искривлением их продольных осей относительно продольной оси стакана (см., например, патент рф Ns 2167031, в 22 D 41/50, опубликован в би 20.05.01, Ns 14).

известному погружному стакану присущи недостатки, исключающие реализацию в полном объеме задач, возникающих при непрерывной разливке слябов. эти недостатки следующие: конструкция стакана не исключает прямого силового контакта струй стали, выходящих из стакана, со стенками кристаллизатора, что весьма нежелательно по условиям кристаллизации металла; конструкция выходных боковых каналов в стакане исключает интенсивный охват вращением объема стали, расположенного ниже уровня этих каналов. таким образом затруднен охват вращением большей части жидкого металла в объеме кристаллизатора.

известен погружной стакан для непрерывной разливки стали из промежуточного ковша в кристаллизатор, содержащий в нижней части дно, боковые каналы и юбку, закрепленную на нижней части стакана

выше выходных боковых каналов (см., например, патент рф JVe 2236326 с приоритетом от 04.11.2002 г.).

по совокупности существенных признаков указанный погружной стакан наиболее близок предлагаемому, поэтому принят за прототип.

известному погружному стакану присущ существенный недостаток, состоящий в том, что он не может быть эффективно применен при непрерывной разливке слябов, когда в » h, так как в этом случае исключен охват вращением основной массы стали в кристаллизаторе. рассмотренное в рассматриваемом патенте предложение о закручивании подаваемой в кристаллизатор стали за счет использования двух погружных стаканов с юбками, закручивающими сталь по принципу находящихся в зацеплении шестерен, эффективно при малых отклонениях BIh (максимум 2,5 ... 3), не характерных для основных типоразмеров непрерывно разливаемых слябов, когда BIh имеет значения 4,4 ... 7,4 и более.

предлагаемый погружной стакан свободен от указанных недостатков известного стакана. применение предлагаемого стакана обеспечивает закручивание основной массы стали и подачу ее в закрученном состоянии в объем кристаллизатора, обеспечивающего получение непрерывнолитых слябов всего диапазона основных типоразмеров, т.е. с отношением BIh » 3.

технический результат достигается тем, что в погружном стакане, содержащем в нижней части дно, боковые каналы и юбку, закрепленную на нижней части стакана выше выходных боковых каналов, согласно предложению юбка образована двумя параллельными плоскими поверхностями, плавно сопряженными на краях цилиндрическими поверхностями, при этом стакан расположен в центре юбки и имеет два

оппозитно расположенных одинаковых боковых канала с единой продольной осью, образующей с параллельными плоскими поверхностями юбки острый угол. при этом острый угол равен 20 ... 45°.

предлагаемый погружной стакан пояснен чертежами на фиг. 1 - 4.

на фиг. 1 показан погружной стакан в продольном разрезе; на фиг. 2 показан разрез а - а на фиг. 1 ; на фиг. 3 - поперечный разрез б - б погружного стакана с юбкой на фиг. 1 и его расположение в работе относительно кристаллизатора; на фиг. 4 - расположение погружных стаканов при их числе более одного и их расположение в работе относительно кристаллизатора.

погружной стакан 1 (фиг. 1 и 2),днo стакана 2, отверстие 3 для поступления жидкого металла из промежуточного ковша в кристаллизатор, закрепленная на нижней части стакана юбка 4, два одинаковых боковых канала 5 и 6 (фиг. 3), оппозитно расположенных и имеющих единую продольную ось 7. юбка выполнена вытянутой вдоль своего поперечного сечения (фиг. 3) вплоть до образования двух параллельных плоских поверхностей 8 и 9, плавно сопряженных на краях цилиндрическими поверхностями 10 и 11 радиуса R, равного половине расстояния H между параллельными плоскими поверхностями 8 и 9 (фиг. 3). продольная ось 7 образует острый угол а (фиг. 3) с поверхностями 8 и 9. значение угла а принимают равным 20...45 °. погружной стакан (стаканы) устанавливают в слябовый кристаллизатор 12 (фиг. 3 и 4).

при угле а < 20 ° из-за увеличения расстояния L от выхода металла из бокового канала до параллельной плоскости (фиг. 4) заметно возрастают потери количества движения потока жидкого металла,

выходящего из боковых каналов, что снижает крутящий момент при встрече потока с плоской поверхностью юбки, т.е. снижается вращение металла, поступающего из юбки в общий объем кристаллизатора.

при угле а > 45 ° заметно уменьшается составляющая потока жидкого металла, выходящего из боковых каналов, вдоль плоских поверхностей 8 и 9 юбки, тем самым снижается крутящий момент, вращающий металл в юбке и, соответственно, в общем объеме кристаллизатора.

таким образом в обоих случаях (при а < 20 ° и а > 45 °) снижается эффективность применения юбки для закручивания металла, подаваемого в закрученном состоянии в объем кристаллизатора.

в случае применения предложенного погружного стакана в процессах отливки широких слябов (с большим соотношением BIh) используют более чем один погружной стакан, при этом продольную ось 7 боковых каналов разных стаканов располагают навстречу друг другу: 7' и 7" (фиг. 4). тем самым в процессе непрерывной разливки стали реализуют известный из патента рф 2236226 прием закручивания потоков стали по принципу находящихся в зацеплении шестерен.

в конечном итоге применение предложенного погружного стакана позволяет при непрерывной разливе слябов максимально использовать эффект закручивания потока металла в ограниченном объеме кристаллизатора (под юбкой) и подачу металла в закрученном состоянии в объем кристаллизатора. отмеченное, в свою очередь, способствует созданию условий для интенсивного перемешивания стали в объеме кристаллизатора при минимальном воздействии на мениск металла, практически полностью устраняет интенсивные потоки стали в продольном направлении (по высоте) кристаллизующегося металла,

исключает удар струи металла в кристаллизующуюся корочку металла. совокупность отмеченных эффектов от применения предложенного погружного стакана создает необходимые и достаточные условия для получения высококачественных непрерывнолитых слябов.