RU2729806C1 - Teeming submerged nozzle - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.SUBSTANCE: invention relates to ferrous metallurgy and can be used in continuous casting of liquid metal, in particular, for casting bloom blanks of round, square and rectangular cross-section on machines for continuous casting of workpieces, in which for the metal supply under the level immersion steel teeming nozzles are used. Nozzle comprises a cylindrical pipe having a metal-conducting channel and a slag belt with a zirconium insert, which is coupled with the pipe upper and lower transition areas, wherein pipe in upper part along outer surface has conical expansion in form of cone towards intermediate ladle, wherein cylindrical pipe in zone of slag belt with zirconium insert is radially expanded and its diameter is calculated by formula.EFFECT: invention provides increased stability of steel teeming immersion nozzle, both direct-flow and blind-hole, which allows to increase casting series of melts through intermediate ladle without replacement of submersible nozzles.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области черной металлургии, и может быть использовано при непрерывной разливке жидкого металла, в частности для литья блюмовых заготовок круглого, квадратного и прямоугольного сечения на машинах непрерывного литья заготовок, в которых для подачи металла под уровень применяют погружные сталеразливочные стаканы.The invention relates to the field of ferrous metallurgy, and can be used for continuous casting of liquid metal, in particular for casting bloom billets of round, square and rectangular cross-section on continuous casting machines, in which submersible steel nozzles are used to supply metal under the level.

Из уровня техники известны различные конструкции сталеразливочных погружных стаканов.Various designs of submerged steel pouring nozzles are known from the prior art.

Известны конструкции погружных стаканов [1] (Н.А. Бобылева, А.А. Шипельников, А.Н. Роготовский, С.В. Скатов, Д.А. Родионова «Влияние конструкции погружного стакана на истечение расплава в процессе непрерывной разливки стали», журнал «Современная металлургия нового тысячелетия», декабрь 2015г. стр. 208-215), в которых рассматриваются погружные стаканы с двумя отверстиями, расположенными под определенным углом к оси симметрии в горизонтальной и/или вертикальной плоскости, при этом выпускные отверстия имеют различную форму (круглую, овальную, прямоугольную). Конструкция погружного стакана и изменение глубины его погружения в кристаллизатор влияет на течение и циркуляцию микропотоков расплава в период детерминированного динамического режима работы МНЛЗ.Known designs of submersible nozzles [1] (N. A. Bobyleva, A. A. Shiplnikov, A. N. Rogotovsky, S. V. Skatov, D. A. Rodionova "The influence of the design of the submerged nozzle on the melt flow in the process of continuous casting of steel ", Magazine" Modern metallurgy of the new millennium ", December 2015, pp. 208-215), which consider submersible nozzles with two holes located at a certain angle to the axis of symmetry in the horizontal and / or vertical plane, while the outlet holes have different shape (round, oval, rectangular). The design of the submerged nozzle and the change in the depth of its immersion in the crystallizer affects the flow and circulation of micro-flows of the melt during the period of the deterministic dynamic mode of operation of the continuous casting machine.

Известна конструкция глуходонного погружного стакана [2] (патент РФ № 2167031 «Глуходонный погружной стакан» ОАО «НТМК», МПК⁷ В22D41/50, опубл. 20.05.2001) с выходными каналами, выполненными по периметру стакана веерообразно со смещением их продольных осей относительно продольной оси подводящего канала стакана на 0,30…0,70 диаметра канала, при этом суммарная площадь поперечного сечения выходных каналов на входе в них составляет 1,2…2,3 площади поперечного сечения подводящего канала.Known design of a deep-bottom submersible nozzle [2] (RF patent No. 2167031 "Deep-bottom submersible nozzle" OJSC "NTMK", IPC ⁷ V22D41 / 50, publ. 20.05.2001) with outlet channels made around the perimeter of the glass fan-shaped with a displacement of their longitudinal axes relative to the longitudinal axis of the inlet channel of the nozzle by 0.30 ... 0.70 of the channel diameter, while the total cross-sectional area of the outlet channels at the entrance to them is 1.2 ... 2.3 cross-sectional area of the inlet channel.

Известна конструкция глуходонного погружного стакана [3] (патент РФ №126273 «Погружной стакан», ОАО «Первоуральский динасовый завод» (ОАО «ДИНУР), МПК B22D41/50, опубл. 27.03.2013, бюл. №9), выполненная в виде цилиндрической трубы с коническим расширением в верхней части по наружной поверхности и осевым цилиндрическим каналом, прямоугольном фланцем, выполненным заодно с трубой, и оборудован металлической обечайкой, коробчатый элемент которого охватывает прямоугольный фланец, а конусный элемент охватывает коническую часть трубы, при этом конусный элемент металлической обечайки радиально расширен в направлении коробчатого элемента и соединен с ним слитно, а продольные нижние кромки коробчатого элемента механической обечайки выполнены с радиальным скосом к оси цилиндрического канала, при этом продольные нижние кромки прямоугольного фланца выполнены с аналогичным радиальным скосом.Known design of a deep-bottom submersible nozzle [3] (RF patent No. 126273 "Submersible glass", JSC "Pervouralsk Dinas Plant" (JSC "DINUR), MPK B22D41 / 50, publ. 03/27/2013, bull. No. 9), made in the form a cylindrical pipe with a conical expansion in the upper part along the outer surface and an axial cylindrical channel, a rectangular flange made integral with the pipe, and is equipped with a metal shell, a box-shaped element of which covers a rectangular flange, and a conical element covers the conical part of the pipe, while a conical element of a metal shell it is radially expanded in the direction of the box-shaped element and is fused with it, and the longitudinal lower edges of the box-shaped element of the mechanical shell are made with a radial bevel to the axis of the cylindrical channel, while the longitudinal lower edges of the rectangular flange are made with a similar radial bevel.

Недостатком данных конструкций является низкая стойкость погружного стакана, которая не позволяет его использование на полной стойкости промежуточного ковша.The disadvantage of these designs is the low durability of the submerged nozzle, which does not allow its use at the full durability of the tundish.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемым результатам является погружной стакан [4] (патент РФ № 130893 «Погружной стакан», ОАО «Боровичский комбинат огнеупоров», МПК B22D41/50, опубл. 10.08.2013, бюл. № 22) выполненный из огнеупорного материала, содержащий трубчатую часть, имеющую металлопроводящий канал и плиту, имеющую параллельные верхнее и нижнее основания и две опорные поверхности, при этом плита выполнена с боковыми промежуточными поверхностями, причем трубчатая часть и нижнее основание сопряжены по радиусу R1 от 2 до 10 мм, а нижнее основание и две опорные поверхности сопряжены по радиусу R2 не более 15 мм, опорные поверхности и боковые поверхности сопряжены по радиусу R3 не более 30 мм, кроме этого трубчатая часть имеет шлаковый пояс.The closest in technical solution and achieved results is a submerged nozzle [4] (RF patent No. 130893 "Submerged nozzle", JSC "Borovichi Refractory Plant", MPK B22D41 / 50, publ. 08/10/2013, bul. No. 22) made of refractory material containing a tubular part having a metal-conducting channel and a plate having parallel upper and lower bases and two supporting surfaces, while the plate is made with lateral intermediate surfaces, and the tubular part and the lower base are conjugated along the radius R1 from 2 to 10 mm, and the lower the base and two supporting surfaces are mated along a radius R2 of no more than 15 mm, the support surfaces and side surfaces are mated along a radius of R3 no more than 30 mm, in addition, the tubular part has a slag belt.

Конструкция прототипа обладает недостатком, описанным выше, а именно низкой стойкостью, которая не позволяет его использование на полной стойкости промежуточного ковша.The design of the prototype has the disadvantage described above, namely, low durability, which does not allow its use at the full durability of the tundish.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение стойкости сталеразливочного погружного стакана, как прямоточного, так и глуходонного.The technical result of the present invention is to increase the durability of the steel-pouring submerged nozzle, both direct-flow and deep-bottom.

Указанный технический результат достигается тем, что в сталеразливочном погружном стакане, содержащем цилиндрическую трубу, имеющего металлопроводящий канал, шлаковый пояс с циркониевой вставкой, и имеющего в верхней части по наружной поверхности конического расширения в виде конуса в сторону промежуточного ковша, предусмотрены следующие отличия: цилиндрическая труба в зоне шлакового пояса с циркониевой вставкой радиально расширена, при этом его диаметр исчисляется по формуле:The specified technical result is achieved by the fact that in a steel-pouring submerged nozzle containing a cylindrical pipe, having a metal-conducting channel, a slag belt with a zirconium insert, and having a conical expansion in the upper part along the outer surface in the form of a cone towards the tundish, the following differences are provided: a cylindrical pipe in the zone of the slag belt with a zirconium insert is radially expanded, while its diameter is calculated by the formula:

D=D₁*K (1)D = D ₁ * K (1)

Где: Where:

D - диаметр расширения в зоне шлакового пояса 3;D - the diameter of the expansion in the zone of the slag belt 3;

D₁ - диаметр цилиндрической трубы 1 в районе верхнего переходного участка 5;D ₁ - the diameter of the cylindrical pipe 1 in the area of the upper transition section 5;

K – постоянный коэффициент, равный не менее 1,05.K - constant coefficient equal to not less than 1.05.

Кроме того, в предложенном сталеразливочном погружном стакане, высота циркониевой вставки 4 составляет не менее 100 мм. In addition, in the proposed steel-pouring submerged nozzle, the height of the zirconium insert 4 is at least 100 mm.

Сущность изобретения поясняется чертежом (Фиг.1), на котором изображен общий вид сталеразливочного погружного стакана (разрез).The essence of the invention is illustrated by a drawing (Fig. 1), which shows a general view of a steel-pouring submerged nozzle (section).

Сталеразливочный погружной стакан состоит из трубы 1, выполненной из огнеупорного материала (например, корундографитового), с металлопроводящим каналом 2, шлакового пояса 3 из углеродистого материала с добавкой диоксида циркония в виде циркониевой вставки 4, при этом шлаковый пояс 3 сопряжен с трубой 1 верхним 5 и нижним 6 переходными участками. Труба 1 в верхней части по наружной поверхности имеет коническое расширение в виде конуса 7 в сторону промежуточного ковша. The steel-pouring immersion nozzle consists of a pipe 1 made of refractory material (for example, corundum-graphite), with a metal-conducting channel 2, a slag belt 3 of carbon material with the addition of zirconium dioxide in the form of a zirconium insert 4, while the slag belt 3 is mated with the upper tube 1 5 and the lower 6 transition areas. The pipe 1 in the upper part along the outer surface has a conical expansion in the form of a cone 7 towards the tundish.

Труба 1 имеет цилиндрическую форму, а металлопроводящий канал расположен по оси цилиндрической трубы 1.The pipe 1 has a cylindrical shape, and the metal-conducting channel is located along the axis of the cylindrical pipe 1.

Коническое расширение в виде конуса 7 в верхней части по наружной поверхности трубы 1 обеспечивает удобство в эксплуатации и быстрый монтаж сталеразливочного погружного стакана к стакану дозатору и промежуточному ковшу.Conical expansion in the form of a cone 7 in the upper part along the outer surface of the pipe 1 provides ease of use and quick installation of the steel-pouring submerged nozzle to the batcher nozzle and tundish.

Шлаковый пояс 3 с циркониевой вставкой 4 сопряжен с трубой 1 в верхней части - верхним переходным участком 5, выполненным с радиальным скосом, а в нижней части - нижним переходным участком 6, выполненным скошенным до диаметра D₁ трубы 1 на верхнем переходном участке.The slag belt 3 with a zirconium insert 4 is mated to the pipe 1 in the upper part - the upper transition section 5, made with a radial bevel, and in the lower part - the lower transition section 6, made beveled to the diameter D _{1 of the} pipe 1 at the upper transition section.

В процессе разработки сталеразливочного погружного стакана определено оптимальное соотношение размеров расширения шлакового пояса 3 в зависимости от диаметра трубы 1 на верхнем переходном участке.In the process of developing a steel-pouring submerged nozzle, the optimal ratio of the dimensions of the expansion of the slag belt 3, depending on the diameter of the pipe 1 in the upper transition section, was determined.

В частности, проведенные исследования позволяют констатировать, что для повышения стойкости сталеразливочного погружного стакана, радиальное расширение в зоне шлакового пояса 3 исчисляется по формуле (1).In particular, the studies carried out allow us to state that in order to increase the resistance of the steel-pouring submerged nozzle, the radial expansion in the zone of the slag belt 3 is calculated according to the formula (1).

Данные основываются на результатах ряда испытаний, проводимых в конвертерном цехе АО «ЕВРАЗ НТМК». В ходе испытаний было выявлено, что: The data are based on the results of a series of tests carried out in the converter shop of EVRAZ NTMK JSC. During the tests it was revealed that:

- величина D шлакового пояса 3 менее 1,05 D₁ не достаточна для выполнения условия стойкости погружного стакана равной стойкости (серийности) промежуточного ковша;- the D value of the slag belt 3 is less than 1.05 D _{1 is} not sufficient to fulfill the condition of the durability of the submerged nozzle equal to the durability (seriality) of the tundish;

- величина D шлакового пояса 3 более 1,05 D₁ позволит не производить замену погружного стакана.- the value of D of the slag belt 3 is more than 1.05 D ₁ will allow not to replace the submerged nozzle.

Выбор конструктивных параметров шлакового пояса 3 с циркониевой вставкой 4 обусловлен следующим.The choice of design parameters of the slag belt 3 with a zirconium insert 4 is due to the following.

Высота циркониевой вставки 4 составляет не менее 100 мм. При высоте циркониевой вставки 4 менее 100 мм снижается стойкость погружного стакана, т.к. высоты менее 100 мм будет недостаточно для регулирования уровня заглубления. Увеличение высоты циркониевой вставки 4 более 100 мм влечет удорожание данного погружного стакана. The height of the zirconium insert 4 is at least 100 mm. When the height of the zirconium insert 4 is less than 100 mm, the durability of the immersion nozzle decreases, because a height less than 100 mm will not be enough to regulate the depth. An increase in the height of the zirconium insert 4 more than 100 mm entails an increase in the cost of this immersion nozzle.

Сталеразливочный погружной стакан выполнен неразъемным изделием и работает следующим образом.The steel-pouring submersible nozzle is made as a one-piece product and operates as follows.

Сталеразливочный погружной стакан устанавливается в механизме быстрой смены стаканов и фиксируется с помощью прижимного механизма (на Фиг.1 не указан). Сверху к плите стакана встык присоединяется стакан дозатор. Разливаемый металл из промежуточного ковша через совмещенные каналы стакана-дозатора и погружного стакана поступает в кристаллизатор, где затвердевает, и вытягивается в виде заготовки. The steel-pouring submersible nozzle is installed in the quick change mechanism of the nozzles and fixed by means of the clamping mechanism (not indicated in Fig. 1). A dispenser glass is attached to the top of the glass plate end-to-end. The poured metal from the tundish through the combined channels of the nozzle and the submerged nozzle enters the mold, where it solidifies, and is drawn in the form of a billet.

Применение предлагаемого изобретения позволяет: увеличить стойкость сталеразливочного погружного стакана, как прямоточного так и глуходонного, что позволяет увеличить серии разливки плавок через промежуточный ковш без замены погружных стаканов; снизить себестоимость стали, расход огнеупорных материалов на разливку промежуточного ковша, количество отходов в виде скрапа промежуточных ковшей и технологической обрези, связанных с заменой промежуточных ковшей и погружных стаканов.The use of the invention allows: to increase the durability of the steel-pouring submerged nozzle, both direct-flow and deep-bottom, which allows to increase the series of casting heats through an intermediate ladle without replacing the submersible nozzles; to reduce the cost of steel, the consumption of refractory materials for pouring the tundish, the amount of waste in the form of scrap tundish and process scrap associated with the replacement of tundishes and submerged nozzles.

Достоинством предложенного сталеразливочного погружного стакана является повышение его стойкости.The advantage of the proposed steel-pouring submerged nozzle is its increased durability.

Таким образом, заявляемое техническое решение полностью выполняет технический результат.Thus, the claimed technical solution fully complies with the technical result.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно - технической информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого технического решения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источников, характеризующихся признаками, тождественными всем существенным признакам заявляемого изобретения.The analysis of the state of the art, including a search for patents and scientific and technical information and the identification of sources containing information about analogues of the claimed technical solution, made it possible to establish that the applicant did not find sources characterized by features identical to all essential features of the claimed invention.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует критерию «новизна» и «изобретательский уровень». Consequently, the claimed invention meets the criteria of "novelty" and "inventive step".

Источники информации:Sources of information:

[1] Н.А. Бобылева, А.А. Шипельников, А.Н. Роготовский, С.В. Скатов, Д.А. Родионова «Влияние конструкции погружного стакана на истечение расплава в процессе непрерывной разливки стали», журнал «Современная металлургия нового тысячелетия», декабрь 2015г. стр. 208-215; [1] N.A. Bobylev, A.A. Shipelnikov, A.N. Rogotovsky, S.V. Skatov, D.A. Rodionova "Influence of the submerged nozzle design on the melt flow in the process of continuous steel casting", "Modern metallurgy of the new millennium" journal, December 2015. pp. 208-215;

[2] патент РФ №2167031 «Глуходонный погружной стакан» ОАО «НТМК», МПК⁷ В22D41/50, опубл. 20.05.2001);[2] RF patent No. 2167031 "Deep-bottom submersible nozzle" OJSC "NTMK", MPK ⁷ V22D41 / 50, publ. 05/20/2001);

[3] патент РФ №126273 «Погружной стакан», ОАО «Первоуральский динасовый завод» (ОАО «ДИНУР), МПК B22D41/50, опубл. 27.03.2013, бюл. № 9;[3] RF patent №126273 "Submersible glass", JSC "Pervouralsky dinas plant" (JSC "DINUR), MPK B22D41 / 50, publ. 03/27/2013, bul. No. 9;

[4] патент РФ №130893 «Погружной стакан», ОАО «Боровичский комбинат огнеупоров», МПК B22D41/50, опубл. 10.08.2013, бюл. № 22.[4] RF patent №130893 "Submersible glass", JSC "Borovichi Refractories Plant", MPK B22D41 / 50, publ. 10.08.2013, bul. No. 22.

Claims (6)

1. Сталеразливочный погружной стакан, выполненный из огнеупорного материала, содержащий цилиндрическую трубу с осевым металлопроводящим каналом и шлаковым поясом с циркониевой вставкой, который сопряжен с трубой верхним и нижним переходными участками, при этом труба в верхней части по наружной поверхности имеет коническое расширение в виде конуса в сторону промежуточного ковша, отличающийся тем, что труба в зоне шлакового пояса с циркониевой вставкой радиально расширена, причем её диаметр вычисляют по формуле1. Steel-pouring submerged nozzle made of refractory material, containing a cylindrical pipe with an axial metal-conducting channel and a slag belt with a zirconium insert, which is mated with the pipe by the upper and lower transition sections, while the pipe in the upper part along the outer surface has a conical expansion in the form of a cone towards the tundish, characterized in that the pipe in the zone of the slag belt with a zirconium insert is radially expanded, and its diameter is calculated by the formula D=D₁·K, где (1)D = D ₁ K, where (1) D – диаметр расширения в зоне шлакового пояса;D - diameter of expansion in the zone of the slag belt; D₁ – диаметр трубы в районе верхнего переходного участка;D ₁ - pipe diameter in the area of the upper transition section; K – постоянный коэффициент, равный не менее 1,05.K - constant coefficient equal to not less than 1.05. 2. Сталеразливочный погружной стакан по п.1, отличающийся тем, что высота циркониевой вставки составляет не менее 100 мм.2. Steel-pouring submersible nozzle according to claim 1, characterized in that the height of the zirconium insert is at least 100 mm.

Images