Устройство для разливки металла

Устройство для разливки металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л В 22 0 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,4р гон (21) 4909998/02 (22) 11,02,91 (46) 07.10.92. Бюл. Иг 37 (71) Научно-производственное обьединение по механизации, роботизации труда и соверше нствован ию ремонтного обо рудования на предприятиях черной металлургии (72) В. М, Пасальский, А. И. Харин, В. С, Козлов, Б. М. Климковский, О. Л. Гончарова, Ю, С, Цыпкин и А. Л. Сонкин (56) Авторское свидетельство СССР

N 383522, кл. В 22 D 11/10, 1970. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА

„„5U„„1766599 А 1 (57) Сущность изобретения; устройство состоит из футерованной огнеупорным материалом воронки 1, установленной посредством подшипникового узла 2 на фундаменте и жестко связанной с полым ротором двигателя 3, статор которого установлен на фундаменте, В воронке 1 выполнено выпускное отверстие 4, ось которого не совпадает с осью 5 вращения воронки и направлена от входного сечения выпускного отверстия к выходному в сторону, противоположную направлению вращения воронки и под углом не более 70 к горизонтальной плоскости, над воронкой 1 установлен разливочный ковш 6, ось выпускного отверстия которого совпадает с осью 5 вращения воронки, 2 ил.! !

1 ъ 4 ( ( (Л

1766599

Изобретение относится к металлургии, в частности к разливке металла.

Известно устройство разливки металла, содержащее воронку с выпускным отверстием и привод ее вращения (патент США

М 3756806, кл, С 22 В 9/02, 1973), Недостатком данного устройства является то, что не обеспечивается 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, враща ющейся вокруг оси, не совпадающей с осью выпускного отверстия, не погружающееся в металл (Э, Герман "Непрерывное литье", М., Металлургия, 1961, с. 384, рис, 1122 и 1123).

Недостатком данного устройства разливки металла является опасность получения слитков с большим колич ством газовых включений. Струя металла насыщается газами, содержащимися в воздухе, ме талл частично окисляется.

Известно устройство для разливки металла в изложницу (кристаллизатор), состоящее из огнеупорной воронки, стакана. С целью центрирования воронки устройство снабжено приводной рабочей площадкой и приводной платформой, соединенной с опорной площадкой через полусферу, обра-. щенную сферической частью в сторону платформы (а.с. СССР N. 383522 В 22 D 11/00).

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

При разливке металла металл в ковше и во вращающейся воронке энергично пере.мешивается, в результате чего скорость перемещения газовых пузырьков, частиц шлака и неметаллических включений определяется этими потоками. Так, например, расчетная скорость всплытия частицы SiOz диаметром 50 мкм от разности в плотности

Я!Ог и стали равна 0,125 см/с, При вращения воронки с гравитационным коэффициентом К = 30-100 скорость всплытия возрастает до 0,685-1,25 см/с, что ниже возможной скорости потоков в воронке во время выпуска стали в 2-50 раз. В зоне высокого давления во вращающейся воронке, растворимость газов повышается и растворенные в металле газы иэ него не выделяются, Наличие длинного футерованного канала, подводящего металл к выпускному отверстию, усложняет конструкцию устройства, снижает надежность его в работе.

Целью изобретения является повышение качества металла за счет его рафиниро5 вания, а также повышение надежности устройства для разливки металла.

Для этого выпускное отверстие воронки расположено со смещением относительно оси ее вращения и с наклоном его оси в

10 сторону, противоположную направлению вращения воронки под углом не более 70 к горизонтальной плоскости.

При вращении воронки вокруг оси, не совпадающей с осью выпускного отверстия, 15 возникаетобласть повышенногодавления с давлением

20 где й) — скорость вращения воронки; р- плотность металла;

R — расстояние от оси вращения воронки до выпускного отверстия;

25 r — радиус свободной поверхности металла во вращающейся воронке в плоскости расположения выпускного отверстия.

Струя металла, выходя через выпускное отверстие, попадает из области высокого

30 давления в среду с нормальным давлением и распадается на капли. Это происходит за счет того, что растворенные в металле газы, а также неметаллические включения, размер которых зависит от давления, при выхо35 де из выпускного отверстия резко расширяются. Струя металла распадается на капли и потому, что скорость струи металла направлена под углом к скорости газа, окружающего воронку, относительно ворон40 ки. Так как струя металла распадается на капли, то увеличивается поверхность дегазации, а следовательно, процесс дегазации улучшается и ускоряется, 45 Дегазация осуществляется также за счет того, что парциальное давление газов, растворенных в металле на входе в выпускное отверстие, достигает больших величин, а на выходе из выпускного отверстия — рав50 но О, так как в зону между воронкой и промежуточным ковшом подаетСя инертный газ, Газы, растворенные в металле, переходят в инертный газ до тех пор, пока парци55 альные давления растворенных в металле газов не достигнут состояния равновесия с содержанием их в инертном газе, определяемым по закону Сивертса

Рн — (H /(Кн), Pco — Kc(C)(0) 1766599

V = /лин + т/отн.

Линейная скорость выпускного отверстия равна /лин = < R, где в — угловая скорость вращения воронки;

R — расстояние от оси вращения воронки до выпускного отверстия.

Скорость струи металла относительно воронки составляет / 2 Р

Р (2) где К вЂ” константа равновесия реакции растворения газа г ри данной температуре;

P — парциальное давление удаляемого газа в смеси инертного и удаляемого газов; (Н), (С), (О) — процентное содержание растворенных в инертном газе удаляемых газов.

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

Таким образом осуществляемая по данному способу дегазация металла провоцится за счет; развитой поверхности дегазации; отсутствия ферростатического давления в расплаве, перехода растворенных в расплаве газов в инертный газ.

С удалением кислорода из расплава тесно связано 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 отверстия, металл вырывается из воронки с большой скоростью, что может привести к повышенному износу футеровки промежуточного ковша. Для снижения скорости металла относительно стенок промежуточного ковша ось выпускного отверстия в направлении от входного сечения к выходному направлена под углом 110-180 к линейной скорости выпускного отверстия.

Скорость струи металла V относительно промежуточного ковша складывается из линейной скорости Улин выпускного отверстия и их скорости Чотн. струи металла относительно воронки за счет разности давлений в выходном сечениях выпускного отверстия где P — давление на входе в выпускное отверстие, равное давлению от действия центробежных сил и определяемое по формуле;

5 p — плотность жидкого металла, Давление на выходе из выпускного отверс1ия равно атмосферному давлению и его можно учитывать, так как оно уравновешивается атмосферным давлением над па10 раболой, образованной жидким металлом при вращении воронки.

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

V...= ай

Если основание параболы, образованной вращающимся жидким металлом, лежит в горизонтальной плоскости, проходящей

20 через выпускное отверстия, то r = О, а /отн. = N R.

При r = О V„H = V», = в R и всегда

25 направлена по касательной к траектории движения выпускного отверстия и в сторону вращения воронки.

Направление V<». может быть произвольным и зависит от направления оси вы30 пускного отверстия воронки, Если ось выпускного отверстия в направлении от входного сечения к выходному направлена под углом 60 к Члин, то скорость струи металла относительно промежуточного ковша

35 равна О.

V = лин. + Нотн., V = Vo». т/лин. = й) R - й) R = О, 40

Конкретное расположение выпускного отверстия выбирается иэ технических требований, предъявляемых к воронке. Так, например, что минимальный перепад дав45 лений, при котором возникает эффект рафинирования металла за счет его разбрызгивания — 0,2 МПа.

При этом

Члин. = lотн. = 7,45 M/c.

Приняв за основу обычную разливку металла, считают, что износ футеровки проме55 жуточного 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 Члин так как

1766599 а = atccos = 70 .

7,45

При увеличении угла а больше 70 происходит повышенный износ футеровки про- 5 межуточного ковша, что приведет к загрязнению металла неметаллическими включениями, При повышении перепада давлений на входе и выходе выпускного отверстия угол а 10 необходимо уменьшить, Излишнее уменьшение угла а выполнять нецелесообразно, так как разбрызгивания струи металла на капли происходит и потому, что скорость струи металла направлена под углом к ско- 15 рости газа, окружающего воронку. При уменьшении угла а этот угол уменьшается и ухудшается разбрызгивание металла газом.

Выполнение выпускного отверстия с 20 осью; не совпадающей с осью вр: щения воронки; позволит отказаться от выполнения длинного футерованного канала, подводящего металла к выпускному отверстию, Это упростит конструкцию устройства для 25 разливки металла и повысит надежность его в работе.

Отличительные признаки устройства для разливки метагла:

1. Ось выпускного отверстия не совпа- 30 дает с осью вращения воронки;

2. Ось выпускного отверстия направлена от входного сечения выпускного отверстия к выходному в сторону, противоположную направлению вращения 35 воронки и под углом не более 70 к касательной к окружности, проходящей через центр выходного сечения выпускного отверстия, центр которой расположен на оси вращения воронки. 40

Отличительные признаки устройства .разливки металла обладают новизной, необходимы и достаточны для достижения поставленной цели и поэтому являются существен н ыми. 45

На фиг. 1 показано устройство для разливки металла; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1, Устройство для разливки металла содержит футерованную огнеупорным ма- 50 териалом воронку 1, установленную посредством подшипникового узла 2 на фундаменте и жестко связанную с полым ротором двигателя 3, статор которого установлен на фундаменте, В воронке 1 выпол- 55 нено выпускное отверстие 4, ось которого не совпадает с осью 5 вращения воронки и направлена от входного сечения выпускноr0 отверстия к выходному в сторону, противоположную направлению вращения воронки и под углом не более 70 к касательно к окружности, проходящей через центр выходного сечения выпускного отверстия, центр которой расположен на оси 5 вращения воронки.

Над воронкой 1 установлен разливочный ковш 6, ось выпускного отверстия которого совпадает с осью 5 вращения воронки, Под воронкой 1 размещен промежуточный ковш 7, жестко связанный с кристаллизатором 8, установленным на фундаменте, Устройство работает следующим образом;

Металл из разливочного ковша 6 поступает во вращающуюся воронку 1 и через выпускное отверстие 4 выбрасывается в промежуточный ковш 7. При выходе из выпускного отверстия 4 струя металла разбрызгивается в потоке аргона, поступающего в зону между вращающейся воронкой 1 и промежуточным ковшом 7.

В зависимости от марки разливного металла может использоваться не только аргон, но и другой газ, например азот. Растворенные в металле газы смешиваются с аргоном и вместе с ним выходят 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 подаваться непосредственно из воронки 1 в кристаллизатор 8.

Формула изобретения

Устройство для разливки, металла, содержащее воронку с заливочным и выпускным отверстиями, установленную с возможностью вращения вокруг оси, не совпадающей с осью выпускного отверстия и заглушенную в полость разливочного ковша, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества металла за счет увеличения степени его рафинирования, выпускное отверстия воронки выполнено со смещением относительно оси ее вращения и с наклоном его оси в сторону, противоположную направлению вращения воронки, под углом не более 70 к горизонтальной плоскости.

1766599

35

40

Составитель В,Пасальський

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор С.Пекарь

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3504 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5