Стакан-дозатор для разливки сталей

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Александров Валерий Михайлович Шмурадко Валерий Трофимович Шелег Валерий Константинович Гуненков Валентин Юрьевич Носовец Антонина Ивановна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Стакан-дозатор для разливки стали, включающий нерабочий наружный слой и внутреннюю рабочую вставку, отличающийся тем, что нерабочий наружный слой выполнен в виде обечайки и соединен с внутренней рабочей вставкой по криволинейной поверхности,причем пористость рабочей вставки плавно возрастает по ее толщинеот рабочей к периферийной поверхности, не изменяясь по ее высоте, а пористость ее рабочего слоя толщиной, равной (0,2-0,3) , составляет 14-18 . Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано в технологии разливки марганцовистых и углеродистых сталей на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). В качестве прототипа выбран бикерамический стакан для разливки стали 1, содержащий нерабочий наружный слой и внутренний рабочий слой, выполненные из различных керамических материалов. Внутренний слой стакана-дозатора (СД) выполнен из со 9817 1 2007.10.30 става, мас.электроплавленный диоксид циркония, стабилизированный оксидом кальция, 70-88 смесь глинозема и тонкомолотого бадделеита в соотношении 1(3,3-14) 12-30 а наружный слой выполнен из состава, мас.смесь муллитокорундового шамота и корунда в соотношении 1(3-5) 70-80 тонкомолотый порошок из смеси шамота каолина и глинозема в соотношении (6-3)(2-1)(1-12) 20-30. Недостатком известного бикерамического стакана является невысокий ресурс работы и, как следствие этого, высокий процент технологических потерь. Задачей изобретения является повышение ресурса работы СД, производительности труда, снижение технологических потерь. Поставленная задача достигается тем, что в стакане-дозаторе для разливки стали,включающем нерабочий наружный слой и внутреннюю рабочую вставку, нерабочий наружный слой выполнен в виде обечайки и соединен с внутренней рабочей вставкой по криволинейной поверхности, причем пористость рабочей вставки плавно возрастает по ее высоте, а пористость ее рабочего слоя толщиной, равной (0,2-0,3), составляет 14-18 . На фиг. 1 представлен разрез стакана-дозатора для разливки стали. Стакан-дозатор включает нерабочий наружный слой-обечайку 1 и внутреннюю рабочую вставку 2, соединенные между собой по криволинейной поверхности. Причем пористость рабочей вставки 2 плавно возрастает по ее толщине от рабочей к периферийной поверхности, не изменяясь по высоте. Анизотропное распределение пористости по толщине и высоте рабочей вставки приводит к повышению ее ресурса работы и СД в целом, производительности труда, снижению технологических потерь. Указанная анизотропия свойств реализуется благодаря известному гидродинамическому методу формования дискретных частиц из различного рода материалов. В процессе работы при разливке стали СД нагревается до температуры 1600-1650 С,при этом наибольшие термо-механические нагрузки, а также коррозионно-эррозионное воздействие со стороны расплавленного металла испытывает рабочая вставка. Выход рабочей вставки из строя обусловлен рядом причин износ рабочей поверхности увеличение внутреннего диаметра вставки и, как следствие, изменение режимов разливки стали (прежде всего скорости), увеличение технологических потерь, снижение производительности труда отделение рабочей вставки от нерабочего наружного корпуса в результате различия коэффициентов термического расширения, а также высоких значений гидродинамических нагрузок со стороны расплавленного металла (через СД за 9 часов разливается более 18 тонн металла). В результате рабочая вставка выдавливается из обечайки, что приводит к нарушению технологии разливки стали, возникновению аварийной ситуации. Благодаря тому, что нерабочий слой и рабочая вставка в разработанной конструкции соединены по криволинейной поверхности, исключается возможность отделения рабочей вставки, а также связанные с этим непредвиденные технологические потери металла. Криволинейная наружная поверхность вставки формируется в результате гидродинамического уплотнения материала вставки в эластичной оболочке. Пористость рабочей вставки разработанной конструкции в результате гидродинамического уплотнения плавно возрастает по ее толщине от рабочей к периферийной поверхности, оставаясь постоянной по высоте. В результате при разливке стали внутренняя поверхность вставки под воздействием расплавленного металла и протекающих химических процессов оплавляется, образуя равномерный гарнисаж. При этом за счет капиллярного эффекта (обусловленного градиентом пористости по толщине вставки) на рабочей поверхности вставки образуется плотный огнеупорный слой, обеспечивающий повышенный ресурс работы СД. Промышленные испытания стаканов-дозаторов разработанной конструкции были проведены в условиях Белорусского металлургического завода. Стаканы-дозаторы в футеров 2 9817 1 2007.10.30 ке дозирующего узла промежуточного ковша МНЛЗ - 1,2 использовались для разливки сталей следующих марок 25 Г 2 С, ст 1 сп, А 500 С. Серийность разливки стали на стаканахдозаторах разработанной конструкции составила 8,3 плавки. Анализ стаканов-дозаторов после разливки металла показал, что поверхность рабочей вставки характеризуется равномерным износом. При этом под воздействием расплава металла на поверхность вставки в результате физико-химического взаимодействия образуется твердый огнеупорный, защитный слой-гарнисаж. Структура и состояние поверхности гарнисажа определяются пористостью рабочей поверхности. Изменение величины пористости относительно установленных предельных значений ухудшает условия разливки, что в конечном итоге приводит к повышению процента технологических потерь и уменьшению производительности оборудования. В ходе проведенных испытаний установлено благодаря тому, что обечайка и внутренняя рабочая вставка соединены между собой по криволинейной поверхности исключается возможность отделения вставки от несущего корпуса. Последнее позволило полностью исключить аварийные ситуации в цехе разливки стали по данной причине. Источники информации 1. А.с. СССР 1752506, МПК В 22 41/08, 11/00 // Бюл 29. - 1992. 2. Афанасьев Л.Н., Жданович Г.М., Роман О.В. Прессование на гидродинамических установках с помощью металлических взрывчатых веществ (порохов). В кн. Прогрессивные способы изготовления металлических конструкций. - Минск Полымя, 1971. -1. С. 40-42. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3