Номер патента: 21893

Опубликовано: 30.09.2015

Автор: Ришо Жоан

Есть еще 5 страниц.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Разливочный стакан, предназначенный для использования при разливке потока расплавленного металла из положения выше по течению в положение ниже по течению, причем разливочный стакан имеет продольную ось и содержит внутреннюю поверхность, образующую отверстие и канальный распределитель, имеющие флюидную связь, и внешнюю поверхность, имеющую по меньшей мере два выходных канала, причем выходные каналы имеют флюидную связь с канальным распределителем, при этом канальный распределитель расположен ниже по течению от отверстия, причем канальный распределитель имеет больший радиус относительно продольной оси, чем отверстие, причем выходные каналы являются смещенными относительно продольной оси отверстия, так что линия проекции внутренней стенки канала является касательной к кругу, концентрическому к канальному распределителю, который имеет размер радиуса меньший, чем размер радиуса отверстия, а плоскость внешней стенки канала является касательной к кругу, концентрическому к канальному распределителю, который имеет размер радиуса больший, чем размер радиуса отверстия.

2. Разливочный стакан по п.1, в котором радиус канального распределителя меньше, чем удвоенный радиус отверстия.

3. Разливочный стакан по п.1, в котором выходные каналы содержат внутреннюю стенку и внешнюю стенку, каждая из которых имеет связь с канальным распределителем и с внешней поверхностью, причем внешняя стенка имеет большую длину, чем внутренняя стенка.

4. Разливочный стакан по п.3, в котором горизонтальные проекции внешних стенок выходных каналов не пересекают отверстие.

5. Разливочный стакан по п.3, в котором горизонтальные проекции внешних стенок выходных каналов не пересекают вертикальную проекцию отверстия.

6. Разливочный стакан по п.3, в котором внешние стенки выходных каналов являются касательными к канальному распределителю.

7. Разливочный стакан по п.3, в котором выходные каналы размещены с равными промежутками на углу вращения тета вокруг периферии канального распределителя, причем каждый из выходных каналов имеет ширину по меньшей мере

Рисунок 1

где rpd - радиус канального распределителя и

тета - угол вращения вокруг периферии канального распределителя, занятый каналом, выраженный в радианах.

8. Разливочный стакан по п.3, в котором выходные каналы сконфигурированы так, что

Рисунок 2

где rb - радиус отверстия,

n - число выходных каналов,

rpd - радиус канального распределителя и

тета - угол вращения вокруг периферии канального распределителя, занятый каналом, выраженный в радианах.

9. Разливочный стакан по п.3, в котором выходные каналы имеют не равный нулю угол раструба в горизонтальной плоскости, перпендикулярной продольной оси разливочного стакана, который равен или меньше чем тета/2, где тета - угол вращения вокруг периферии канального распределителя, занятый каналом, выраженный в радианах.

10. Разливочный стакан по п.3, в котором выходные каналы сконфигурированы так, что

Рисунок 3

где rb - радиус отверстия,

h - высота выходного канала,

n - число выходных каналов и

а - ширина входа канала.

11. Разливочный стакан по п.1, в котором внешняя поверхность имеет четыре канала.

12. Разливочный стакан по п.1, в котором внешняя поверхность имеет шесть каналов.

13. Разливочный стакан по п.1, в котором внешняя поверхность имеет пять каналов.

14. Разливочный стакан по п.1, в котором ось по меньшей мере одного канала составляет положительный острый угол с горизонталью.

15. Разливочный стакан по п.1, в котором ось по меньшей мере одного канала составляет отрицательный острый угол с горизонталью.

16. Разливочный стакан по п.1, в котором ось по меньшей мере одного канала составляет положительный острый угол с горизонталью и в котором ось по меньшей мере одного канала составляет отрицательный острый угол с горизонталью.

17. Разливочный стакан по п.1, в котором канальный распределитель имеет больший радиус относительно продольной оси, чем радиус отверстия на всей длине отверстия.

18. Разливочный стакан по п.3, в котором все выходные линии, идущие в горизонтальной плоскости от вертикальной оси канального распределителя, пересекают стенку выходного канала до того, как они доходят до внешней поверхности разливочного стакана.

Рисунок 4

Текст

Смотреть все

В изобретении предлагается разливочный стакан для разливки расплавленного металла, который приспособлен для снижения турбулентности и возмущений в литейной форме, что позволяет получать более стабильный, однородный выпускной поток. Разливочный стакан содержит отверстие, имеющее связь с расширенным выходным участком. Выходные каналы, имеющие связь с выходным участком, имеют несимметричную конструкцию, в которой по меньшей мере одна стенка выходного канала, касательная к кругу, имеет больший радиус, чем радиус отверстия. Область применения изобретения Настоящее изобретение в общем имеет отношение к огнеупорному изделию, а более конкретно - к огнеупорному разливочному стакану, предназначенному для использования при перемещении расплавленного металла в операции непрерывной разливки. Предпосылки к созданию изобретения При непрерывной разливке металла, в особенности стали, поток расплавленного металла типично перемещают через огнеупорную разливочную трубку из первого металлургического резервуара во второй металлургический резервуар или в литейную форму. Такие трубки обычно называют стаканами или кожухами, причем они имеют отверстие (продольный внутренний проход), приспособленное для перемещения расплавленного металла. Разливочные трубки включают в себя погруженные входные разливочные стаканы (SEN) или погруженные входные кожухи (SES), которые подают расплавленный металл ниже поверхности жидкости приемного резервуара или литейной формы. Жидкий металл выпускают из находящегося ниже по течению конца отверстия через один или несколько выходных каналов. Одной важной функцией разливочного стакана является выпуск расплавленного металла сглаженным и стабильным образом, без прерывания или разрыва. Сглаженный, стабильный выпуск облегчает технологический процесс и позволяет улучшить качество готового продукта. Второй важной функцией разливочного стакана является создание надлежащих динамических режимов внутри расплавленного металла в приемном резервуаре или в литейной форме, чтобы облегчить последующую обработку. Создание надлежащих динамических режимов может потребовать, чтобы разливочный стакан содержал множество выходных каналов, которые устроены так, чтобы вызывать поворот потока расплавленного металла в одном или нескольких направлениях при выпуске из стакана. По ряду причин желательно создавать вращающийся поток внутри литейной формы, в которую выпущен расплавленный металл. Вращение потока повышает время нахождения внутри ванны жидкого металла в литейной форме, что усиливает флотацию включений. Вращение потока также обеспечивает гомогенизацию температур и уменьшает рост дендритов вдоль фронта застывания стали. Вращение потока также снижает перемешивание различных марок стали, когда эти марки последовательно протекают через разливочный стакан без перерыва. Уже были предложены различные технологии создания вращающегося потока. Например, устройства электромагнитного перемешивания могут быть установлены под входным стаканом. Входные разливочные стаканы могут быть сконструированы с возможностью вращения при использовании. Входные разливочные стаканы также могут быть сконструированы с изогнутыми выходными каналами, касательными к отверстию стакана. Однако известные технологии имеют различные недостатки. Устройства электромагнитного перемешивания имеют ограниченный срок службы в агрессивной среде, вращение входных разливочных стаканов позволяет кислороду входит в контакт с потоком расплавленного металла, а изогнутые выходные каналы не позволяют успешно возбуждать вращательный поток при всех конфигурациях литейной формы. В патенте DE 1802884 раскрыт вращающийся питающий разливочный стакан, позволяющий разливать стальной сортовой прокат. Однако в этом устройстве отсутствует канальный распределитель, имеющий больший радиус относительно продольной оси, чем радиус отверстия. В патенте FR 2156373 раскрыты способы и оборудование для вращательной разливки расплавленного металла. Однако в этом оборудовании отсутствует канальный распределитель, имеющий больший радиус относительно продольной оси, чем радиус отверстия. В патенте FR 2521886 раскрыты способ и устройство для приведения во вращение, в изложнице,непрерывно разливаемого расплавленного металла. Однако в этом устройстве отсутствует канальный распределитель, имеющий больший радиус относительно продольной оси, чем радиус отверстия. В патенте GB 2198376 раскрыт погруженный разливочный стакан для непрерывной разливки. Однако в этом разливочном стакане отсутствует канальный распределитель, имеющий больший радиус относительно продольной оси, чем радиус отверстия. В патенте JP 6227026 раскрыт погруженный разливочный стакан для установки для непрерывной разливки. Однако в этом разливочном стакане отсутствует канальный распределитель, имеющий больший радиус относительно продольной оси, чем радиус отверстия. В патенте RU 2236326 раскрыт способ непрерывной разливки стали из промежуточного разливочного ковша в литейную форму, а также раскрыт погруженный разливочный стакан для осуществления этого способа. Однако в этом разливочном стакане отсутствует канальный распределитель, имеющий больший радиус относительно продольной оси, чем радиус отверстия. В патенте SU 1565573 раскрыто устройство для перемешивания расплавленного металла при непрерывной разливке. Однако в этом устройстве отсутствует канальный распределитель, имеющий больший радиус относительно продольной оси, чем радиус отверстия. Таким образом, существует необходимость создания огнеупорного разливочного стакана, который позволяет создавать вращательный поток в имеющих различные конфигурации литейных формах без использования дополнительных электромеханических устройств. В идеальном случае, такой разливоч-1 021893 ный стакан должен улучшать режимы течения расплавленного металла в литейную форму и улучшать качество литого металла. Раскрытие изобретения Настоящее изобретение имеет отношение к созданию разливочного стакана для использования при разливке расплавленного металла. Разливочный стакан содержит по меньшей мере два выходных канала и, по сравнению с известным уровнем техники, обеспечивает более эффективный вращающийся поток внутри литейных форм, в которые расплавленный металл втекает из разливочного стакана. Вращение потока повышает время нахождения внутри ванны жидкого металла в литейной форме, что усиливает флотацию включений, уменьшает рост дендритов вдоль фронта застывания стали и позволяет значительно уменьшить перемешивание различных марок стали, когда эти марки последовательно протекают через разливочный стакан без перерыва. Специфические конфигурации вращательного потока также позволяют уменьшить конкурирующие поверхностные потоки, которые возбуждают высокие уровни турбулентности. Создание вращательного потока в соответствии с настоящим изобретением позволяет заменить использование электромагнитного перемешивания содержимого литейной формы для обеспечения тепловой однородности и оптимальной плавки порошка в литейной форме. Эти преимущества позволяют получать готовый продукт улучшенного качества. В широком аспекте заявленное изделие содержит разливочный стакан, имеющий расширенный канальный распределитель, имеющий прямую флюидную связь с выходными каналами. Выходные каналы расположены вокруг канального распределителя под специфическими углами и имеют специфические конфигурации и специфические относительные размеры, что позволяет возбуждать вращательный поток. В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения выходные каналы имеют внутреннюю стенку, имеющую связь с канальным распределителем и с внешней поверхностью разливочного стакана,и внешнюю стенку, имеющую связь с канальным распределителем и с внешней поверхностью разливочного стакана. Внешняя стенка и внутренняя стенка могут быть полностью вертикальными, могут содержать вертикальные участки или могут быть расположены под меньшим углом к вертикали, чем другие поверхности выходных каналов. Внешняя стенка имеет большую длину в горизонтальной плоскости, чем внутренняя стенка. Внешние стенки выходных каналов, или горизонтальные проекции внешних стенок выходных каналов, не пересекают отверстие или не пересекают вертикальную проекцию отверстия. В некоторых вариантах осуществления внешние стенки выходных каналов являются касательными к кругу, который является концентрическим с отверстием и имеет больший радиус, чем отверстие, или являются касательными к канальному распределителю. В некоторых вариантах осуществления выходные каналы снаружи не имеют преград. Отсутствует участок изделия в соответствии с настоящим изобретением, расположенный снаружи от выходного канала, который пересекается направленной проекцией поперечного сечения выходного канала. Некоторые варианты осуществления изобретения характеризуются отсутствием нижнего прохода, соединяющего канальный распределитель и нижнюю поверхность разливочного стакана. Некоторые варианты осуществления изобретения характеризуются наличием каналов, через которые можно провести прямую линию от канального распределителя до внешней стенки разливочного стакана. Некоторые варианты осуществления изобретения характеризуются отсутствием вращательного компонента. В варианте осуществления изобретения выходные каналы размещены с равными промежутками на углу вращения тета вокруг периферии канального распределителя, причем каждый из выходных каналов имеет ширину по меньшей мере 2rpd sin(тета/2)2, где rpd - радиус канального распределителя и тета - угол вращения вокруг периферии канального распределителя, занятый каналом, выраженный в радианах. В другом варианте осуществления изобретения выходные каналы сконфигурированы так, что 4rbnrpd(тета)1.3rb, где rb - радиус отверстия, n - число выходных каналов, rpd - радиус канального распределителя и тета - угол вращения вокруг периферии канального распределителя, занятый каналом,выраженный в радианах. В еще одном варианте осуществления изобретения выходные каналы имеют не равный нулю угол раструба в горизонтальной плоскости, который равен или меньше чем тета/2. В еще одном варианте осуществления изобретения выходные каналы сконфигурированы так, что 3rb2hna0.5rb2, где rb - радиус отверстия, h - высота выходного канала, n - число выходных каналов, а ширина входа канала. В том что касается абсолютных значений, то в варианте осуществления изобретения используют выходные каналы, каждый из которых имеет высоту, которая равна или больше чем 8 мм, что позволяет облегчить изготовление разливочного стакана в соответствии с настоящим изобретением и улучшить литейные качества жидкого металла. В еще одном варианте осуществления изобретения выходные каналы сконфигурированы так, что максимальный угол тета вокруг периферии канального распределителя, занятый выходным каналом, равен arccos (rpd/rex), и так, что аrpdrex - rpd)/rex), где а - ширина входа канала, rpd - радиус канального распределителя и rex - радиус разливочного стакана в горизонтальной плоскости канального распределителя. В том что касается абсолютных значений, то в варианте осуществления изобретения используют выходные каналы, каждый из которых имеет ширину, которая равна или больше чем 8 мм, что позволяет об-2 021893 легчить изготовление разливочного стакана в соответствии с настоящим изобретением и улучшить литейные качества жидкого металла. Проектируемые элементы в соответствии с настоящим изобретением, которые включают в себя число выходных каналов, размер и конфигурацию канального распределителя, высоту стенки канала,ширину стенки канала, угол раструба стенки канала и отсутствие прямой линии от вертикальной оси канального распределителя через канал наружу от разливочного стакана, ведут к завихрению (закручиванию) жидкого металла вокруг оси выходного канала, когда он протекает наружу через выходной канал. Количество движения струи жидкого металла, проходящей через выходные каналы разливочного стакана в соответствии с настоящим изобретением, уменьшается, также как и сила струй, входящих в контакт со стенкой литейной формы. В известных ранее разливочных стаканах наблюдается повышение скорости течения металла между впуском и выходным каналом. В соответствии с настоящим изобретением это повышение минимизируется или, в некоторых случаях, уменьшается. Разливочные стаканы в соответствии с настоящим изобретением позволяют создавать криволинейные траектории движения жидкого металла как внутри, так и снаружи от выходного канала. Разливочные стаканы в соответствии с настоящим изобретением, имеющие четыре канала и шесть каналов, создают скорость вихревого движения, которая является постоянной и равномерно распределенной. Вихревое движение может иметь форму спирали, в виде винтового потока, с осью канала в качестве его оси. Уменьшение количества движения позволяет конструировать и использовать разливочный стакан в соответствии с настоящим изобретением без юбки или экрана, расположенного снаружи от него, в горизонтальной плоскости каналов. Указанные ранее и другие детали, задачи и преимущества изобретения будут более ясны из последующего детального описания, приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи. Краткое описание чертежей На фиг. 1 показан вертикальный разрез варианта осуществления разливочного стакана в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 2 показан горизонтальный разрез варианта осуществления разливочного стакана в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 3 показан вертикальный разрез варианта осуществления разливочного стакана в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 4 показан горизонтальный разрез варианта осуществления разливочного стакана в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 5 показан вид в перспективе части варианта осуществления разливочного стакана в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 6 показан вид в перспективе варианта осуществления разливочного стакана в соответствии с настоящим изобретением, с разрезом по плоскости, проходящей горизонтально через канальный распределитель. На фиг. 7 показан вид сбоку в перспективе варианта осуществления разливочного стакана в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 8 схематично показана геометрия канального распределителя и выходных каналов разливочного стакана в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 9 показан вид снизу в перспективе внутренних стенок канального распределителя варианта осуществления разливочного стакана в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 10 схематично показана геометрия канального распределителя и выходных каналов разливочного стакана в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 11 показан вид сбоку в перспективе внутренних поверхностей канального распределителя варианта осуществления разливочного стакана в соответствии с настоящим изобретением. Подробное описание изобретения В соответствии с настоящим изобретением предлагается разливочный стакан для использования при непрерывной разливке расплавленного металла. Разливочный стакан содержит отверстие (продольный проход), флюидно соединенное по меньшей мере с двумя выходными каналами. Разливочный стакан представляет собой любое огнеупорное изделие, позволяющее направлять поток расплавленного металла, в том числе, например, погруженный входной разливочный стакан. Настоящее изобретение особенно хорошо подходит для создания разливочных стаканов, имеющих выходной канал, приспособленный для выпуска расплавленного металла ниже поверхности металла в приемном резервуаре, таком как литейная форма. На фиг. 1 показан вертикальный разрез разливочного стакана 10. Разливочный стакан 10 содержит впуск 12 и выходной канал 14, флюидно соединенные при помощи отверстия (прохода) 16 и канального распределителя 18. Разливочный стакан 10 позволяет потоку расплавленного металла проходить от его конца, расположенного выше по течению у впуска 12, через отверстие и к расположенному ниже по течению его концу у канального распределителя 18, причем канальный распределитель 18 имеет вертикальную ось 20 и радиальную протяженность 24, и оттуда к выходному каналу 14. Выходной канал 14 задан размером от периметра отверстия, которое проходит через разливочный стакан 10, до внешней поверхности 28 разливочного стакана, от радиальной протяженности 24 канального распределителя 18. Периметр выходного канала может иметь любую подходящую общую форму, в том числе (но без ограничения) овальную, многоугольную или любую их комбинацию. Обычно общая форма выходного канала является в основном прямоугольной и может быть прямоугольной с углами, имеющими радиус кривизны. В случае выходного канала, имеющего в основном прямоугольную форму, выходной канал может иметь стенки выходного канала, верхнюю поверхность выходного канала, проксимальную к верхнему по течению концу разливочного стакана, и нижнюю поверхность выходного канала, проксимальную к нижнему по течению концу разливочного стакана. Стенки выходного канала соединяют верхнюю поверхность выходного канала с нижней поверхностью выходного канала. Индивидуальные варианты осуществления изобретения могут иметь стенки выходного канала, которые могут быть описаны прямыми линиями, не параллельными продольной или вертикальной оси 20. Отверстие 16 имеет в этом варианте осуществления радиальную протяженность 30 отверстия, которая меньше, чем радиальная протяженность 24 канального распределителя, а более конкретно, радиальную протяженность 30 отверстия, которая на всей длине отверстия меньше, чем радиальная протяженность 24 канального распределителя. В некоторых вариантах осуществления изобретения сборный резервуар канала идет в направлении вниз от канального распределителя 18 и имеет флюидную связь с ним. В альтернативном варианте осуществления изобретения нижний проход соединяет канальный распределитель 18 с нижней поверхностью 38 разливочного стакана. На фиг. 2 показан разрез по линии А-А на фиг. 1 варианта осуществления разливочного стакана в соответствии с настоящим изобретением, показанного на фиг. 1. Четыре выходных канала 14 флюидно соединяют канальный распределитель 18 с внешней поверхностью 28 разливочного стакана 10. Каждый выходной канал 14 в этом варианте осуществления имеет внутреннюю стенку 40 выходного канала и внешнюю стенку 42 выходного канала, которые частично ограничивают выходной канал. Внешняя стенка 42 выходного канала имеет большую длину в горизонтальной плоскости, ортогональной к вертикальной оси 20, чем внутренняя стенка 40 выходного канала. Радиальная протяженность 24 канального распределителя больше, чем радиальная протяженность 30 отверстия. По меньшей мере одна внешняя стенка 42 выходного канала является касательной к кругу, который имеет радиальную протяженность больше, чем радиальная протяженность внутреннего отверстия. В показанном варианте осуществления каждая стенка 42 выходного канала является касательной к кругу, который имеет больший радиус, чем радиус внутреннего отверстия, причем в этом варианте осуществления каждая стенка 42 выходного канала является касательной к кругу, который задан радиальной протяженностью 24 канального распределителя 18. Каждый выходной канал 14 в этом варианте осуществления имеет раструб; площадь поперечного сечения каждого канала у протяженности 24 канального распределителя меньше, чем площадь поперечного сечения канала у внешней поверхности 28 разливочного стакана. На фиг. 3 показан вертикальный разрез разливочного стакана 10. Разливочный стакан 10 содержит впуск 12 и выходной канал 14, флюидно соединенные при помощи отверстия (прохода) 16 и канального распределителя 18. Разливочный стакан 10 позволяет потоку расплавленного металла проходить от его конца, расположенного выше по течению у впуска 12, через отверстие и к расположенному ниже по течению его концу у канального распределителя 18, причем канальный распределитель 18 имеет радиальную протяженность 24, и оттуда к выходному каналу 14. Выходной канал 14 задан размером от периметра отверстия, которое проходит через разливочный стакан 10, до внешней поверхности 28 разливочного стакана, от радиальной протяженности 24 канального распределителя 18. Периметр выходного канала может иметь любую подходящую общую форму, в том числе (но без ограничения) овальную, многоугольную или любую их комбинацию. Обычно общая форма выходного канала является в основном прямоугольной и может быть прямоугольной с углами, имеющими радиус кривизны. В случае выходного канала, имеющего в основном прямоугольную форму, выходной канал может иметь стенки выходного канала, верхнюю поверхность выходного канала, проксимальную к верхнему по течению концу разливочного стакана, и нижнюю поверхность выходного канала, проксимальную к нижнему по течению концу разливочного стакана. Стенки выходного канала соединяют верхнюю поверхность выходного канала с нижней поверхностью выходного канала. Опорная вставка 62, расположенная внутри отверстия у впуска 12, позволяет подгонять отверстие к резервуару, который расположен выше разливочного стакана. Опорная вставка 62 может быть изготовлена, например, из огнеупорного материала, такого как двуокись циркония. Нижняя опорная вставка 64, расположенная внутри отверстия ниже опорной вставки 62, также выполняет опорные функции. Нижняя опорная вставка 64 может быть изготовлена, например, из огнеупорного материала, такого как двуокись циркония. Втулка 66 шлаковой линии, расположенная по окружности вокруг внешней части разливочного стакана 10, позволяет разливочному стакану выдерживать механические и химические нагрузки, созданные у шлаковой линии. Втулка 66 шлаковой линии может быть изготовлена, например, из огнеупорного материала, такого как двуокись циркония. Изоляционная волокнистая масса 68, расположенная снаружи от нижней части разливочного стакана, защищает нижнюю часть разливочного стакана. Изоляционная волокнистая масса 68 может быть образована из волокон из огнеупорного материала. На фиг. 4 показан разрез по линии А-А на фиг. 3 варианта осуществления разливочного стакана в соответствии с настоящим изобретением, показанного на фиг. 3. Шесть выходных каналов 14 флюидно соединяют канальный распределитель 18 с внешней поверхностью 28 разливочного стакана 10. Каждый выходной канал 14 в этом варианте осуществления имеет внутреннюю стенку 40 выходного канала и внешнюю стенку 42 выходного канала, которые частично ограничивают выходной канал. Внешняя стенка 42 выходного канала имеет большую длину в горизонтальной плоскости, чем внутренняя стенка 40 выходного канала. Радиальная протяженность 24 канального распределителя больше, чем радиальная протяженность 30 отверстия. По меньшей мере одна внешняя стенка 42 выходного канала является касательной к кругу, который имеет больший радиус, чем радиус внутреннего отверстия 30. В показанном варианте осуществления каждая стенка 42 выходного канала является касательной к кругу, который имеет больший радиус, чем радиус внутреннего отверстия 30, причем в этом варианте осуществления каждая стенка 42 выходного канала является касательной к кругу, который задан радиальной протяженностью 24 канального распределителя 18. Каждый выходной канал 14 в этом варианте осуществления имеет раструб; площадь поперечного сечения каждого канала у протяженности 24 канального распределителя меньше, чем площадь поперечного сечения канала у внешней поверхности 28 разливочного стакана. На фиг. 5 показан вид в перспективе части 90 варианта осуществления разливочного стакана в соответствии с настоящим изобретением. Показаны канальный распределитель и горизонтально смежные участки разливочного стакана. Нижний конец отверстия (прохода) встречается с верхним концом канального распределителя; поверхность между радиальной протяженностью 24 канального распределителя и радиальной протяженностью 30 отверстия представляет собой верхнюю поверхность канального распределителя. Участок разливочного стакана между протяженностью 24 канального распределителя и внешней поверхностью 16 содержит выходные каналы. Показан единственный выходной канал с внутренней стенкой 40 канала и с внешней стенкой 42 канала. Показана единственная линия 92 проекции для внутренней стенки 40 выходного канала. Эта линия проекции является касательной к кругу, коаксиальному с канальным распределителем, который имеет радиальную протяженность меньше, чем радиальная протяженность 30 отверстия. Показаны также горизонтальные линии 94 проекции для внешней стенки 42 канала. Плоскость внешней стенки 42 канала является касательной к кругу, коаксиальному с канальным распределителем, который имеет больший радиус, чем радиус внутреннего отверстия 30. В показанном варианте осуществления плоскость внешней стенки 42 канала является касательной к кругу, который имеет такой же радиус, что и радиальная протяженность 24 канального распределителя. Угол 108 раструба канала представляет собой угол между внутренней стенкой 40 канала и внешней стенкой 42 канала. Проекции внутренних стенок 40 канала не пересекают ось 20 канального распределителя. На фиг. 6 показан вид в перспективе варианта осуществления разливочного стакана 10 в соответствии с настоящим изобретением, с разрезом по плоскости, проходящей горизонтально через канальный распределитель. Отверстие 16 имеет флюидную связь с канальным распределителем 18. Каждый из пяти выходных каналов 14 имеет внутреннюю стенку 40 выходного канала и внешнюю стенку 42 выходного канала, которые частично определяют (ограничивают) выходной канал. Внешние стенки 42 выходных каналов являются касательными к кругу, который имеет диаметр больше, чем диаметр отверстия выше каналов. Эту конфигурацию называют смещенной конфигурацией. На фиг. 7 показан вид сбоку в перспективе варианта осуществления разливочного стакана 10 в соответствии с настоящим изобретением. В этом варианте осуществления выходные каналы 14 сконфигурированы так, что расположенные выше по течению поверхности выходного канала и расположенные ниже по течению поверхности выходного канала не находятся в горизонтальной плоскости. Ось каждого канала сдвинута от горизонтального направления 110. Ось 112 канала может быть сдвинута на угол 114 ниже горизонтали или на угол 116 выше горизонтали. В некоторых вариантах осуществления разливочный стакан имеет множество выходных каналов, причем по меньшей мере один канал вокруг периферии разливочного стакана имеет ось, расположенную выше горизонтальной плоскости, и по меньшей мере один канал вокруг периферии разливочного стакана имеет ось, расположенную ниже горизонтальной плоскости. В некоторых вариантах осуществления разливочный стакан имеет четное число каналов, и соседние каналы вокруг периферии разливочного стакана имеют оси, которые поочередно сдвинуты вверх и вниз. В других вариантах осуществления разливочный стакан имеет четное число каналов, и соседние каналы вокруг периферии разливочного стакана имеют оси, которые поочередно являются горизонтальными и сдвинутыми вниз. Специфический вариант осуществления изобретения может иметь четыре боковых канала, ориентированных с промежутками 90 вокруг периферии разливочного стакана. Каждый канал в этом варианте осуществления имеет угол раструба 2, чтобы улучшить струйную диффузию из канала. Два канала имеют направленный вниз угол 15, а два других канала имеют направленный вверх угол 5. В различных вариантах осуществления изобретения каналы могут иметь углы раструба 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 или 15, углы раструба в диапазоне от 1 до 15, от 1 до 12, от 2 до 10, от 2 до 8, или углы раструба, имеющие положительные значения, составляющие самое большее тета/2, где тета - угол вращения вокруг периферии канального распределителя, занятый каналом, выраженный в радианах. На фиг. 8 схематично показаны в горизонтальной плоскости различные геометрические элементы варианта осуществления разливочного стакана в соответствии с настоящим изобретением. Круг отображает радиальную протяженность 24 канального распределителя. Другой круг отображает радиальную протяженность 30 отверстия. Радиус 120 отверстия отображает расстояние от центра отверстия до радиальной протяженности 30 отверстия. Радиус 122 канального распределителя отображает расстояние от центра канального распределителя до радиальной протяженности 24 канального распределителя. Угол 124 вращения, который также обозначен символом тета, отображает угол вокруг периферии канального распределителя, который занят индивидуальным каналом. Ширина 128 канала, перпендикулярная к оси 14 выходного канала, в точке контакта канала с канальным распределителем, также обозначена буквой а. Угол 108 раструба канала в горизонтальной плоскости представляет собой угол между внутренней стенкой 40 канала и внешней стенкой 42 канала, также обозначенный символом гамма. Линия 132 входа канала отображает расстояние между линией пересечения внутренняя стенка канала - канальный распределитель и линией пересечения внешняя стенка канала - канальный распределитель, для данного канала. Выходной угол 134 канала представляет собой угол между линией 132 входа канала и внешней стенкой 42 канала. На фиг. 9 показан вид снизу внутренних стенок сборки 150 канального распределителя 18 и пяти выходных каналов 14, содержащейся в варианте разливочного стакана в соответствии с настоящим изобретением. Канальный распределитель имеет радиальную протяженность 24 канального распределителя,которая больше, чем радиальная протяженность 30 отверстия. Угол 108 раструба канала в горизонтальной плоскости также обозначен символом гамма. Угол 124 вращения, также обозначенный символом тета, отображает угол вокруг периферии канального распределителя, который занят индивидуальным каналом. Ширина 128 канала, перпендикулярная к оси канала, в точке контакта канала с канальным распределителем, также обозначена буквой а. Линия 132 входа канала отображает расстояние между линией пересечения внутренняя стенка канала - канальный распределитель и линией пересечения внешняя стенка канала - канальный распределитель, для данного канала, имеющего внутреннюю стенку 40 канала и внешнюю стенку 42 канала. Выходной угол 134 канала представляет собой угол между линией 132 входа канала и внешней стенкой 42 канала. На фиг. 10 схематично показаны, в горизонтальной плоскости, различные геометрические элементы варианта осуществления разливочного стакана в соответствии с настоящим изобретением. Круг отображает радиальную протяженность 24 канального распределителя. Другой круг отображает радиальную протяженность 30 отверстия. Круг, окружающий радиальную протяженность отверстия и радиальную протяженность канального распределителя, отображает внешнюю поверхность 28 разливочного стакана. Вертикальная ось 20 канального распределителя пересекает горизонтальную плоскость на этом изображении. Выходной канал 14 частично образован при помощи внутренней стенки 40 выходного канала и внешней стенки 42 выходного канала. Угол 124 вращения, который также обозначен символом тета, отображает угол вокруг периферии канального распределителя, который занят индивидуальным каналом. Толщина 142 стенки разливочного стакана вокруг канального распределителя представляет собой расстояние между радиальной протяженностью 24 канального распределителя и внешней поверхностью 28 разливочного стакана. Внешний радиус 144 канального распределителя представляет собой расстояние между вертикальной осью 20 канального распределителя и внешней поверхностью 28 разливочного стакана в горизонтальной плоскости канального распределителя. Выходная линия 146 представляет собой радиальную линию, в горизонтальной плоскости, идущую от вертикальной оси канального распределителя. Для некоторых вариантов осуществления в соответствии с настоящим изобретением все выходные линии, идущие в горизонтальной плоскости от вертикальной оси 20 канального распределителя, пересекают стенку выходного канала до того, как они доходят до внешней поверхности 28 разливочного стакана. На фиг. 11 показан вид сбоку в перспективе внутренних стенок сборки 180 канального распределителя и пяти выходных каналов, содержащейся в варианте разливочного стакана в соответствии с настоящим изобретением. Показана высота 182 для выходного канала 14. Разливочные стаканы в соответствии с настоящим изобретением выполнены с использованием одного или нескольких следующих проектируемых элементов. 1) Имеются по меньшей мере два выходных канала. Разливочные стаканы в соответствии с настоящим изобретением могут иметь три, четыре, пять, шесть или большее число выходных каналов. 2) Радиальная протяженность канального распределителя больше, чем радиальная протяженность отверстия: где rpd - радиальная протяженность канального распределителя и rb - радиальная протяженность отверстия. 3) Ширина входа канала стакана для разливки жидких металлов равна или больше чем 8 мм. Угол вращения вокруг периферии канального распределителя, занятый каналом, выраженный в радианах, определяется математическим соотношением: где rpd - радиус канального распределителя, выраженный в мм, тета - угол вращения вокруг перифе-6 021893 рии канального распределителя занятый каналом, выраженный в радианах. 4) Длина дуги от линии пересечения внутренняя стенка канала - канальный распределитель до линии пересечения внешняя стенка канала - канальный распределитель для данного канала эквивалентнаrpd, умноженному на тета, и определяется соотношением: где rb - радиус отверстия, n - число выходных каналов, rpd - радиус канального распределителя и тета - угол вращения вокруг периферии канального распределителя, занятый каналом, выраженный в радианах. 5) Угол раструба (гамма) между внутренней стенкой канала и внешней стенкой канала определяется соотношением: где гамма выражена в радианах. 6) Высота канала определяется соотношением: где rb - радиус отверстия, h - высота выходного канала, n - число выходных каналов и а - ширина входа канала. В том что касается абсолютных значений, то в варианте осуществления изобретения используют выходные каналы, каждый из которых имеет высоту, которая равна или больше чем 8 мм, что позволяет облегчить изготовление разливочного стакана в соответствии с настоящим изобретением и улучшить литейные качества жидкого металла. 7) Если отсутствует прямая линия, в горизонтальной плоскости, проходящая от оси канального распределителя и через выходной канал до внешней поверхности разливочного стакана, то угол тета вокруг периферии канального распределителя, занятый выходным каналом, определяется соотношением: или разливочный стакан сконфигурирован так, что: где а - ширина входа канала, rpd - радиус канального распределителя и rex - радиус разливочного стакана в горизонтальной плоскости канального распределителя. В том что касается абсолютных значений, то в варианте осуществления изобретения используют выходные каналы, каждый из которых имеет ширину, которая равна или больше чем 8 мм, что позволяет облегчить изготовление разливочного стакана в соответствии с настоящим изобретением и улучшить литейные качества жидкого металла. 8) Выходные каналы снаружи не заграждены другими элементами изделия в соответствии с настоящим изобретением. Ни один участок изделия в соответствии с настоящим изобретением не расположен снаружи от выходного канала, причем ни один участок не пересекается направленной наружу проекцией поперечного сечения выходного канала. В примерном варианте осуществления изобретения, использованном, чтобы показать зависимости между различными геометрическими параметрами, разливочный стакан имеет четыре канала (n=4). Радиус rb отверстия равен 20 мм, а радиус rpd канального распределителя равен 25 мм. Минимальный угол тета может быть определен по следующей формуле: Для четырех каналов подходящий диапазон длин дуг от линии пересечения внутренняя стенка канала - канальный распределитель до линии пересечения внешняя стенка канала - канальный распределитель для данного канала может быть определен следующим образом: В другом примерном варианте осуществления изобретения разливочный стакан имеет четыре канала (n=4). Радиус rb отверстия равен 20 мм, а радиус rpd канального распределителя равен 40 мм. Минимальный угол тета может быть определен по следующей формуле: Для четырех каналов подходящий диапазон длин дуг от линии пересечения внутренняя стенка канала - канальный распределитель до линии пересечения внешняя стенка канала - канальный распределитель для данного канала может быть определен следующим образом: В специфических вариантах осуществления изобретения радиальная протяженность канального распределителя и радиальная протяженность отверстия отличаются на 2,5 мм, на величину больше чем 2,5 мм, 5 мм или на величину больше чем 5 мм. В специфических вариантах осуществления изобретения радиальная протяженность канального распределителя на 25% больше или по меньшей мере на 25% больше, чем радиальная протяженность отверстия. Число выходных каналов, увеличенная радиальная протяженность канального распределителя,смещенная конфигурация внешней стенки выходного канала, ширина входа канала, длина дуги от линии пересечения внутренняя стенка канала - канальный распределитель до линии пересечения внешняя стенка канала - канальный распределитель для данного канала, угол раструба стенок канала, высота канала, и отсутствие прямой линии, в горизонтальной плоскости, проходящей от вертикальной оси канального распределителя и через выходной канал до внешней поверхности разливочного стакана, все это создает,изолированно или в комбинации, вихревое движение флюида (жидкого металла) вокруг оси выходного канала, при его протекании через выходной канал. Заявленная геометрия канала, по сравнению с известным уровнем техники, позволяет уменьшить количество движения струи флюида, проходящей через выходные каналы. Следовательно, если разливочный стакан в соответствии с настоящим изобретением установлен в литейную форму, то снижается сила струй, входящих в контакт со стенкой литейной формы. Это снижение силы струи наблюдается как в прямоугольных литейных формах, так и в круглых литейных формах. Кроме того, разливочный стакан в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает более низкое отношение скорости течения вдоль выходного канала к скорости течения на впуске, чем в известных ранее разливочных стаканах. В круглых и прямоугольных литейных формах имеющий четыре канала разливочный стакан в соответствии с настоящим изобретением позволяет получать отношение средней скорости течения вдоль выходного канала к скорости течения на впуске, равное 1.04, 1.03, 1.00 или меньше. В круглых и прямоугольных литейных формах имеющий шесть каналов разливочный стакан в соответствии с настоящим изобретением позволяет получать отношение средней скорости течения вдоль выходного канала к скорости течения на впуске, равное 0.73 или меньше. Разливочные стаканы в соответствии с настоящим изобретением позволяют получать криволинейные траектории флюида как внутри выходного канала, так и снаружи от него. Разливочные стаканы в соответствии с настоящим изобретением с четырьмя каналами и шестью каналами создают скорость вихревого движения, которая является постоянной и равномерно распределенной. Несмотря на то что был описан предпочтительный вариант осуществления изобретения, совершенно ясно, что в него специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят, однако, за рамки приведенной далее формулы изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Разливочный стакан, предназначенный для использования при разливке потока расплавленного металла из положения выше по течению в положение ниже по течению, причем разливочный стакан имеет продольную ось и содержит внутреннюю поверхность, образующую отверстие и канальный распределитель, имеющие флюидную связь, и внешнюю поверхность, имеющую по меньшей мере два выходных канала, причем выходные каналы имеют флюидную связь с канальным распределителем, при этом канальный распределитель расположен ниже по течению от отверстия, причем канальный распределитель имеет больший радиус относительно продольной оси, чем отверстие, причем выходные каналы являются смещенными относительно продольной оси отверстия, так что линия проекции внутренней стенки канала является касательной к кругу, концентрическому к канальному распределителю, который имеет размер радиуса меньший, чем размер радиуса отверстия, а плоскость внешней стенки канала является касательной к кругу, концентрическому к канальному распределителю, который имеет размер радиуса больший, чем размер радиуса отверстия. 2. Разливочный стакан по п.1, в котором радиус канального распределителя меньше, чем удвоенный радиус отверстия. 3. Разливочный стакан по п.1, в котором выходные каналы содержат внутреннюю стенку и внешнюю стенку, каждая из которых имеет связь с канальным распределителем и с внешней поверхностью,причем внешняя стенка имеет большую длину, чем внутренняя стенка. 4. Разливочный стакан по п.3, в котором горизонтальные проекции внешних стенок выходных каналов не пересекают отверстие. 5. Разливочный стакан по п.3, в котором горизонтальные проекции внешних стенок выходных каналов не пересекают вертикальную проекцию отверстия. 6. Разливочный стакан по п.3, в котором внешние стенки выходных каналов являются касательными к канальному распределителю. 7. Разливочный стакан по п.3, в котором выходные каналы размещены с равными промежутками на углу вращения тета вокруг периферии канального распределителя, причем каждый из выходных каналов имеет ширину по меньшей мере где rpd - радиус канального распределителя и тета - угол вращения вокруг периферии канального распределителя, занятый каналом, выраженный в радианах. 8. Разливочный стакан по п.3, в котором выходные каналы сконфигурированы так, что где rb - радиус отверстия,n - число выходных каналов,rpd - радиус канального распределителя и тета - угол вращения вокруг периферии канального распределителя, занятый каналом, выраженный в радианах. 9. Разливочный стакан по п.3, в котором выходные каналы имеют не равный нулю угол раструба в горизонтальной плоскости, перпендикулярной продольной оси разливочного стакана, который равен или меньше чем тета/2, где тета - угол вращения вокруг периферии канального распределителя, занятый каналом, выраженный в радианах. 10. Разливочный стакан по п.3, в котором выходные каналы сконфигурированы так, что где rb - радиус отверстия,h - высота выходного канала,n - число выходных каналов и а - ширина входа канала. 11. Разливочный стакан по п.1, в котором внешняя поверхность имеет четыре канала. 12. Разливочный стакан по п.1, в котором внешняя поверхность имеет шесть каналов. 13. Разливочный стакан по п.1, в котором внешняя поверхность имеет пять каналов. 14. Разливочный стакан по п.1, в котором ось по меньшей мере одного канала составляет положительный острый угол с горизонталью. 15. Разливочный стакан по п.1, в котором ось по меньшей мере одного канала составляет отрицательный острый угол с горизонталью. 16. Разливочный стакан по п.1, в котором ось по меньшей мере одного канала составляет положительный острый угол с горизонталью и в котором ось по меньшей мере одного канала составляет отрицательный острый угол с горизонталью. 17. Разливочный стакан по п.1, в котором канальный распределитель имеет больший радиус относительно продольной оси, чем радиус отверстия на всей длине отверстия. 18. Разливочный стакан по п.3, в котором все выходные линии, идущие в горизонтальной плоскости от вертикальной оси канального распределителя, пересекают стенку выходного канала до того, как они доходят до внешней поверхности разливочного стакана.

МПК / Метки

МПК: B22D 41/50

Метки: разливочный, стакан

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/13-21893-razlivochnyjj-stakan.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Разливочный стакан</a>

Похожие патенты