SU1766599A1 - Устройство дл разливки металла - Google Patents

Description

1

(21)4909998/02 (22) 11.02.91 (46)07.10.92. Бюл. №37

(71)Научно-производственное объединение по механизации, роботизации труда и совершенствованию ремонтного оборудовани  на предпри ти х черной металлургии

(72)В. М, Пасзльский, А. И. Харин, В. С. Козлов , Б. М. Климковский, О. Л. Гончарова, Ю. С. Цыпкин и А. Л. Сонкин

(56) Авторское свидетельство СССР №383522, кл. В 22 D 11/10, 1970.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА

(57) Сущность изобретени : устройство состоит из футерованной огнеупорным материалом воронки 1, установленной посредством подшипникового узла 2 на фундаменте и жестко св занной с полым ротором двигател  3, статор которого установлен на фундаменте. В воронке 1 выполнено выпускное отверстие 4, ось которого не совпадаете осью 5 вращени  воронки и направлена от входного сечени  выпускного отверсти  к выходному в сторону, противоположную направлению вращени  воронки и под углом не более 70° к горизонтальной плоскости, над воронкой 1 установлен разливочный ковш 6, ось выпускного отверсти  которого совпадает с осью 5 вращени  воронки, 2 ил.

сл

с

VI о о сл о о

фаг 1

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к разливке металла.

Известно устройство разливки металла, содержащее аоронку с выпускным отверстием и привод ее вращени  (патент США Ns 3756806, кл. С 22 В 9/02, 1973).

Недостатком данного устройства  вл етс  то, что не обеспечиваетс  равномерного подвода металла в изложницу, что вызывает образование неравномерной по толщине оболочки слитка и способствует возникновению в нем дефектов.

Известно устройство разливки металла через выпускное отверстие воронки, вращающейс  вокруг оси, не совпадающей с осью выпускного отверсти , не погружающеес  в металл (Э. Герман Непрерывное литье, М., Металлурги , 1961, с. 384, рис. 1122 и 1123).

Недостатком данного устройства разливки металла  вл етс  опасность получе- ни  слитков с большим количеством газовых включений. Стру  металла насыщаетс  газами, содержащимис  в воздухе, металл частично окисл етс .

Известно устройство дл  разливки ме- талла в изложницу (кристаллизатор), состо щее из огнеупорной воронки, стакана. С целью центрировани  воронки устройство снабжено приводной рабочей площадкой и приводной платформой, соединенной с опорной площадкой через полусферу, обращенную сферической частью в сторону платформы (а.с. СССР №383522 В 22 D 11/00).

Недостатком данного устройства разливки металла  вл етс  низкое качество слитков из-за попадани  в изложницы вместе с металлом большого количества растворенных в нем газов и других неметаллических включений.

При разливке металла металл в ковше и во вращающейс  воронке энергично пере- мешиваетс , в результате чего скорость перемещени  газовых пузырьков, частиц шлака и неметаллических включений определ етс  этими потоками. Так, например, расчетна  скорость всплыти  частицы Si02 диаметром 50 мкм от разности в плотности SI02 и стали равна 0,125 см/с. При вращени  воронки с гравитационным коэффициентом К 30-100 скорость всплыти  возрастает до 0,685-1,25 см/с, что ниже возможной скорости потоков в воронке во врем  выпуска стали в 2-50 раз. В зоне высокого давлени  во вращающейс  воронке , растворимость газов повышаетс  и рас- творенные в металле газы из него не выдел ютс . Наличие длинного футерованного канала, подвод щего металл к выпускному отверстию, усложн ет конструкцию

устройства, снижает надежность его в работе .

Целью изобретени   вл етс  повышение качества металла за счет его рафинировани , а также повышение надежности устройства дл  разливки металла.

Дл  этого выпускное отверстие воронки расположено со смещением относительно оси ее вращени  и с наклоном его оси в сторону, противоположную направлению вращени  воронки под углом не более 70° к горизонтальной плоскости,

При вращении воронки вокруг оси, не совпадающей с осью выпускного отверсти , возникает область повышенного давлени  с давлением

P -/ow2(R2-r2),

0)

где со- скорость вращени  воронки;

р- плотность металла;

R - рассто ние от оси вращени  воронки до выпускного отверсти ;

г - радиус свободной поверхности металла во вращающейс  воронке в плоскости расположени  выпускного отверсти .

Стру  металла, выход  через выпускное отверстие, попадает из области высокого давлени  в среду с нормальным давлением и распадаетс  на капли. Это происходит за счет того, что растворенные в металле газы, а также неметаллические включени , размер которых зависит от давлени , при выходе из выпускного отверсти  резко расшир ютс . Стру  металла распадаетс  на капли и потому, что скорость струи металла направлена под углом к скорости газа, окружающего воронку, относительно воронки . Так как стру  металла распадаетс  на капли, то увеличиваетс  поверхность дегазации , а следовательно, процесс дегазации улучшаетс  и ускор етс .

Дегазаци  осуществл етс  также за счет того, что парциальное давление газов, растворенных в металле на входе в выпускное отверстие, достигает больших величин, а на выходе из выпускного отверсти  - равно 0, так как в зону между воронкой и промежуточным ковшом подаетс  инертный газ.

Газы, растворенные в металле, переход т в инертный газ до тех пор, пока парциальные давлени  растворенных в металле газов не достигнут состо ни  равновеси  с содержанием их в инертном газе, определ емым по закону Сивертса

Рн; Н2/(КН)2; Рсо ,

где К - константа равновеси  реакции растворени  газа при данной температуре;

Р - парциальное давление удал емого газа в смеси инертного и удал емого газов;

Н, С, О - процентное содержание растворенных в инертном газе удал емых газов.

В зависимости от марки разливаемого металла может использоватьс  не только инертный газ, но и другие газы, например азот.

Таким образом осуществл ема  по данному способу дегазаци  металла проводитс  за счет: развитой поверхности дегазации; отсутстви  ферростатического давлени  в расплаве; перехода растворенных в расплаве газов в инертный газ.

С удалением кислорода из расплава тесно св зано и уменьшение неметаллических включений в разливаемом металле, т.е. переходе их в шлак /Батизманский В. И. и др. Повышение выхода годного металла в сталеплавильном производстве. - К.; Техника , 1984, стр. 113/.

При вращении воронки вокруг оси, не совпадающей с осью выпускного отверсти , металл вырываетс  из воронки с большой скоростью, что может привести к повышенному износу футеровки промежуточного ковша. Дл  снижени  скорости металла от- носительно стенок промежуточного ковша ось выпускного отверсти  в направлении от входного сечени  к выходному направлена под углом 110-180° к линейной скорости выпускного отверсти .

Скорость струи металла V относительно промежуточного ковша складываетс  из линейной скорости Улин выпускного отверсти  и их скорости VQTH струи металла относительно воронки за счет разности давлений в выходном сечени х выпускного отверсти 

V Улин + V,

/отн

Линейна  скорость выпускного отвер- сти  равна

Улин со R,

где ш -углова  скорость вращени  ворон- ки;

R - рассто ние от оси вращени  воронки до выпускного отверсти .

Скорость струи металла относительно воронки составл ет

VQTH

УТТ

р

где Р - давление на входе в выпускное отверстие , равное давлению от действи  центробежных сил и определ емое по формуле;

р- плотность жидкого металла;

Давление на выходе из выпускного отверсти  равно атмосферному давлению и его можно учитывать, так как оно уравновешиваетс  атмосферным давлением над параболой , образованной жидким металлом при вращении воронки.

Подставив в формулу /2/ значение Р из формулы /1/ получим

V,

отн

.

15 20 25 30 35

40

45

50

55

Если основание параболы, образованной вращающимс  жидким металлом, лежит в горизонтальной плоскости, проход щей через выпускное отверсти , то г 0, а

VOTH 0)R.

При г О VOTH Улин ш R и всегда направлена по касательной к траектории движени  выпускного отверсти  и в сторону вращени  воронки.

Направление VOTH. может быть произвольным и зависит от направлени  оси выпускного отверсти  воронки. Если ось выпускного отверсти  в направлении от входного сечени  к выходному направлена под углом 60° к Улин, то скорость струи металла относительно промежуточного ковша равна 0.

. + VOTH.,

V VOTH. - Улин. О) R - (и R 0.

Конкретное расположение выпускного отверсти  выбираетс  из технических требований , предъ вл емых к воронке. Так, например, что минимальный перепад давлений , при котором возникает эффект рафинировани  металла за счет его разбрызгивани  - 0,2 МПа.

При этом

УЛин. VOTH. 7,45 м/с.

Прин в за основу обычную разливку металла , считают, что износ футеровки промежуточного ковша будет в допустимых пределах при скорости струи металла относительно него до 5 м/с. Такую скорость можно получить если направить струю металла под углом 110° к Улин., так как

а arccos

. 7QO

7,45

При увеличении угла а больше 70° происходит повышенный износ футеровки про- межуточного ковша, что приведет к загр знению металла неметаллическими включени ми,

При повышении перепада давлений на входе и выходе выпускного отверсти  угол а необходимо уменьшить. Излишнее уменьшение угла а выполн ть нецелесообразно, так как разбрызгивани  струи металла на капли происходит и потому, что скорость струи металла направлена под углом к ско- рости газа, окружающего воронку. При уменьшении угла а этот угол уменьшаетс  и ухудшаетс  разбрызгивание металла газом .

Выполнение выпускного отверсти  с осью, не совпадающей с осью вращени  воронки, позволит отказатьс  от выполнени  длинного футерованного канала, подвод щего металла к выпускному отверстию. Это упростит конструкцию устройства дл  разливки металла и повысит надежность его в работе.

Отличительные признаки устройства дл  разливки металла:

1.Ось выпускного отверсти  не совпа- дает с осью вращени  воронки;

2.Ось выпускного отверсти  направлена от входного сечени  выпускного отверсти  к выходному в сторону, противоположную направлению вращени  воронки и под углом не более 70° к касательной к окружности, проход щей через центр выходного сечени  выпускного отверсти , центр которой расположен на оси вращени  воронки.

Отличительные признаки устройства разливки металла обладают новизной, необходимы и достаточны дл  достижени  поставленной цели и поэтому  вл ютс  существенными.

На фиг. 1 показано устройство дл  разливки металла; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1,

Устройство дл  разливки металла содержит футерованную огнеупорным ма- териалом воронку 1,установленную посредством подшипникового узла 2 на фундаменте и жестко св занную с полым ротором двигател  3, статор которого установлен на фундаменте. В воронке 1 выпол-

нено выпускное отверстие 4, ось которого не совпадает с осью 5 вращени  воронки и направлена от входного сечени  выпускного отверсти  к выходному в сторону, противоположную направлению вращени  воронки и под углом не более 70° к касательно к окружности, проход щей через центр выходного сечени  выпускного отверсти , центр которой расположен на оси 5 вращени  воронки.

Над воронкой 1 установлен разливочный ковш 6, ось выпускного отверсти  которого совпадает с осью 5 вращени  воронки. Под воронкой 1 размещен промежуточный ковш 7, жестко св занный с кристаллизатором 8, установленным на фундаменте,

Устройство работает следующим образом .

Металл из разливочного ковша 6 поступает во вращающуюс  воронку 1 и через выпускное отверстие 4 выбрасываетс  в промежуточный ковш 7. При выходе из выпускного отверсти  4 стру  металла разбрызгиваетс  в потоке аргона, поступающего в зону между вращающейс  воронкой 1 и промежуточным ковшом 7.

В зависимости от марки разливного металла может использоватьс  не только аргон, но и другой газ, например азот. Растворенные в металле газы смешиваютс  с аргоном и вместе с ним выход т в зазор между воронкой 1 и промежуточным ковшом 7, а очищенный металл поступает из промежуточного ковша 7 в кристаллизатор 8.

При отливке крупных слитков металл может подаватьс  непосредственно из воронки 1 в кристаллизатор 8.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  разливки, металла, содержащее воронку с заливочным и выпускным отверсти ми, установленную с возможностью вращени  вокруг оси, не совпадающей с осью выпускного отверсти  и заглушенную в полость разливочного ковша , отличающеес  тем, что, с целью повышени  качества металла за счет увеличени  степени его рафинировани , выпускное отверсти  воронки выполнено со смещением относительно оси ее вращени  и с наклоном его оси в сторону, противоположную направлению вращени  воронки, под углом не более 70° к горизонтальной плоскости.

   VjtuM.

   Фиг.2