Разливочный стакан, устройство для его введения и/или удаления и установка для разливки металла

006691 Настоящее изобретение имеет отношение к созданию разливочного стакана для перемещения расплавленного металла от верхнего металлургического резервуара к нижнему металлургическому резервуару. В частности, оно имеет отношение к созданию разливочного стакана из огнеупорного материала,предназначенного для перемещения расплавленной стали из разливочного устройства (желоба) в изложницу или, альтернативно, из разливочного ковша в разливочное устройство. Разливочные стаканы, предназначенные для перемещения расплавленного металла из одного металлургического резервуара в другой, с защитой металла от агрессивного химического воздействия и с тепловой изоляцией от окружающей среды, являются изнашиваемыми элементами, которые подвергаются сильным напряжениям, в такой степени, что их срок службы может влиять на останов процесса разливки. Уже предложены устройства для введения и/или удаления стакана, которые позволяют решить эту проблему (см., например, европейские патенты 192019 и 441927). Например, как только эрозия внешней стенки стакана в непосредственной близости от мениска достигает заданного уровня, изношенный стакан заменяют на новый в течение времени, достаточно короткого для того, чтобы не прерывать процесс разливки. Обычно в этих устройствах используют разливочный стакан, который содержит трубчатую деталь,ограничивающую канал разливки, и на ее верхнем конце - плиту с отверстием, ограничивающим канал разливки, причем указанная плита имеет верхнюю поверхность, контактирующую с расположенным выше по ходу элементом канала разливки, и нижнюю поверхность, образующую сопряжение с нижней частью стакана, причем указанная нижняя поверхность содержит две плоские опорные поверхности,расположенные с той и другой стороны канала разливки. Стакан предназначен для скольжения в направляющих относительно плоской нижней поверхности разливочного отверстия, такого как внутреннее сопло, нижней плиты, прикрепленной к такому разливочному отверстию, или фиксированной плиты, прикрепленной к устройству управления потоком разливки, введенной между разливочным отверстием (например, внутренним соплом) и разливочным стаканом. Следует иметь в виду, что в контексте настоящего изобретения термин "разливочный стакан" обозначает стакан, предназначенный для скольжения в устройстве, но не фиксированное сопло, такое как внутреннее сопло. Известные устройства и, в частности устройство, описанное в европейском патенте ЕР 192019,имеют разливочный стакан, скользящий в направляющих, которые способны передавать осевое усилие в направлении вверх (образуют толкатель). Это осевое усилие получают при помощи пружин, установленных на некотором расстоянии от разливочного отверстия, и передаточных рычагов или коромысел, которые передают осевое усилие к плоским поверхностям плиты разливочного стакана. Это направленное вверх осевое усилие относительно плотно прижимает (толкает) плиту разливочного стакана к расположенному выше по ходу огнеупорному элементу, в частности к внутреннему соплу или к огнеупорной плите. Разливочные стаканы могут быть моноблочными или могут быть образованы сборкой нескольких огнеупорных элементов. В большинстве случаев, нижняя поверхность плиты и верхняя часть трубчатой детали стакана защищены при помощи металлической оболочки. Однако часто было замечено, что могут появляться трещины или микротрещины на уровне соединения между трубчатым элементом и плитой, расположенного у верхнего конца трубчатого элемента. Эти трещины могут возникать при ремонте стакана или во время его использования. Причиной возникновения трещин могут быть чрезмерные термические напряжения, механические напряжения или термомеханические напряжения. Эти напряжения создаются силами, которые прикладывают для удержания стакана в устройстве, вибрациями и потоком жидкого металла. В некоторых случаях указанные трещины могут приводить к разрушению элемента. В других случаях, несмотря на то что эти трещины имеют очень малые размеры, их следует принимать во внимание. Дросселирование, вызванное протеканием жидкого металла в стакане, создает пониженное давление и,как следствие этого, приводит к существенному всасыванию окружающего воздуха. Атмосферный кислород или даже азот являются важными источниками загрязнения жидкого металла, особенно стали. Кроме того, за счет комбинированного действия кислорода и очень высоких температур огнеупорный материал может существенно окисляться в местах входа кислорода, то есть на уровне трещины. Это окисление еще больше увеличивает местное разрушение огнеупорного материала и расширяет трещину в такой степени, что это вызывает необходимость прекращения разливки. Уже предложены различные средства для повышения сопротивления к образованию и распространению трещин в стакане. Известны огнеупорные материалы, обладающие повышенным сопротивления к образованию и распространению трещин. Однако такие материалы являются чувствительными к другим воздействиям, таким как эрозия или коррозия. Другое решение, которое раскрыто в документе WO 00/35614, связано с использованием металлической оболочки, упрочненной в ее нижней части при помощи механического средства, повышающего ее жесткость.-1 006691 В документе ЕР 1,133,373 описан стакан, который имеет поглощающую удары промежуточную область между металлической оболочкой и огнеупорным стаканом. Эта область содержит материал, термические свойства которого таковы, что он остается в твердом состоянии при окружающих температурах,но испытывает деформацию при высоких температурах. Эта буферная область снижает риск образования трещин или микротрещин, вызванных термомеханическими напряжениями, появляющимися в начале разливки. Несмотря на преимущества, обеспечиваемые описанными выше техническими решениями, и на постоянный прогресс в данной области в течение последних лет, все еще остаются нерешенными некоторые проблемы. Так, в известных устройствах для введения и/или удаления стакана, плита всегда подвергается существенным напряжениям изгиба, которые могут вызывать образование трещин у верхнего конца трубчатой детали. В самом деле, наблюдали, что верхняя плита может деформироваться за счет изгиба вокруг оси, параллельной направлению направляющих, в которых скользит указанная плита. Описанные выше решения позволяют снизить эти напряжения за счет их останова или снижения, за счет воздействия на сам материал или за счет изменения технологии сборки стакана. Такие решения являются дорогими и не полностью удовлетворительными. Задачей настоящего изобретения является создание разливочного стакана, форма которого приспособлена для лучшего сопротивления напряжениям, возникающим при его использовании, и в частности напряжениям, связанным с поддержанием стакана в устройстве. Форма стакана также приспособлена для приема толкателя, который создает благоприятное распределение напряжений. В частности, настоящее изобретение имеет отношение к созданию разливочного стакана для устройства введения и/или удаления стакана, причем стакан содержит трубчатую деталь, ограничивающую канал разливки, и на своем верхнем конце плиту, имеющую отверстие, ограничивающее канал разливки,при этом указанная плита имеет верхнюю поверхность, контактирующую с расположенным выше по ходу элементом канала разливки, и нижнюю поверхность, образующую сопряжение с трубчатой деталью указанного стакана, причем указанная плита имеет две плоские опорные поверхности, имеющиеся на противоположной стороне верхней поверхности плиты и расположенные на обоих сторонах канала разливки. Этот стакан характеризуется тем, что указанные две опорные поверхности образуют с осью канала разливки уголот 20 до 80. Трубчатая деталь может иметь, главным образом, цилиндрическую,овальную или коническую форму. Плита преимущественно является квадратной или прямоугольной. Форма плиты в соответствии с настоящим изобретением позволяет повысить сопротивление распространению трещин, причем это достигается без повышения качества материала в области, чувствительной к образованию трещин. Следовательно, мешающие размеры остаются, главным образом, идентичными размерам известных ранее стаканов. Когда стакан в соответствии с настоящим изобретением вводят в устройство для введения и/или удаления, указанные две опорные поверхности являются параллельными направлению прижима стакана. Было обнаружено, что уголот 30 до 60 и, в частности, угол около 45 дает хорошие результаты в том, что касается сопротивления распространению трещин и распределения напряжений. Вызванные тяговым усилием напряжения, измеренные в разливочном стакане на уровне критической области для угла 45, на 40-50% ниже тех, которые можно наблюдать для угла 90 соответствующего известного устройства. В соответствии с особым вариантом осуществления настоящего изобретения плита стакана является асимметричной по отношению к плоскости, перпендикулярной к опорным поверхностям плиты стакана, и содержит ось канала разливки. Следовательно, полезная поверхность плиты с двух сторон этой плоскости является различной. Это позволяет устанавливать стакан в два положения, одним из которых является положение разливки, в котором отверстие плиты соответствует находящемуся выше по течению каналу разливки, а другим является промежуточное положение, в котором отверстие плиты не сообщается с расположенным выше по течению каналом разливки, для того чтобы блокировать его. Это может быть полезным в том случае, когда расположенная выше по течению система перекрытия, образованная,например, при помощи стопорного стержня, является дефектной. Это позволяет также избежать использования защитной плиты, так как перекрытие может быть обеспечено собственно плитой стакана. Форма стакана в соответствии с настоящим изобретением позволяет также использовать толкатель,который отличается от известных толкателей. Таким образом, настоящее изобретение имеет отношение к созданию разливочного стакана для устройства введения и/или удаления стакана. Толкатель в соответствии с настоящим изобретением характеризуется тем, что результирующее осевое усилие приложено в направлении, образующем угол от 10 до 70 с осью канала разливки. Толкатель прикладывает осевое усилие к опорным поверхностям разливочного стакана, которое не направлено вверх параллельно оси канала разливки, как в известных устройствах, а направлено под углом к оси канала разливки, в направлении канала разливки.-2 006691 Напряжения изгиба в разливочном стакане, возникающие в таком устройстве, ниже, чем в известных устройствах. Результирующее осевое усилие имеет вертикальный компонент, который обеспечивает плотное соединение с расположенным выше по ходу элементом, и горизонтальный компонент. Этот горизонтальный компонент является благоприятным, так как он сжимает огнеупорный материал, в результате чего снижается образование трещин и/или их распространение. Результирующее осевое усилие толкателя в соответствии с настоящим изобретением должно быть приложено под углом от 10 до 70. В самом деле, угол менее 10 соответствует приложению практически вертикальной силы, как в известных устройствах, и не оказывает существенного положительного влияния на образование и распространение трещин. Однако, если сила приложена под углом свыше 70, тогда вертикальный компонент силы не будет достаточен для обеспечения хорошего контакта и плотного соединения между плитой стакана и элементом выше по ходу. Было обнаружено, что угол осевого усилия от 30 до 60 и, в частности, угол около 45 дают отличные результаты в том, что касается сопротивления распространению трещин и распределения напряжений. Вызванные тяговым усилием напряжения, измеренные в разливочном стакане на уровне критической области для угла 45, на 40-50% ниже тех, которые можно наблюдать для угла 90 соответствующего известного устройства. Угол 45 является хорошим компромиссом между вертикальным компонентом осевого усилия, который обеспечивает плотность соединения, и горизонтальным компонентом. В самом деле, требуется минимальный вертикальный компонент для обеспечения плотного контакта между стаканом и элементом выше по ходу. Чем больше угол, тем больше должно расти осевое усилие для создания такого же вертикального компонента. Слишком высокое осевое усилие может создавать механические проблемы, которыми нельзя пренебречь, в частности повышенные требования к пружинам и снижение их срока службы. Угол 45 позволяет также упростить изготовление разливочного стакана и толкателя. Осевое усилие может быть приложено непосредственно к опорной поверхности плиты разливочного стакана, например, при помощи пружин или при помощи промежуточного элемента, такого как коромысло. В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается установка для разливки,которая содержит устройство для введения и/или удаления стакана, содержащее разливочный стакан в соответствии с настоящим изобретением. Разливочный стакан поддерживается в состоянии плотного контакта с элементом выше по ходу при помощи толкателя. Осевое усилие толкателя приложено к обоим плоским опорным поверхностям плиты разливочного стакана. Установка для разливки содержит также направляющую систему, позволяющую вводить в нее две опорные поверхности разливочного стакана, вставлять новый разливочный стакан в положение разливки и удалять изношенный разливочный стакан из положения разливки. Направляющая система имеет опорную поверхность, которая образует с осью разливки угол, который, главным образом, равен углу , образованному опорными поверхностями плиты разливочного стакана с указанной осью разливки. Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, данного в качестве примера, не имеющего ограничительного характера и приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи. На фиг. 1 показан разливочный стакан в соответствии с известным уровнем техники и результирующее вертикальное осевое усилие, приложенное к плоским опорным поверхностям. На фиг. 2 показан разливочный стакан в соответствии с настоящим изобретением и результирующее осевое усилие, приложенное к плоским опорным поверхностям. На фиг. 3 показан разливочный стакан в соответствии с настоящим изобретением, причем углыиотображают соответственно угол, образованный результирующим осевым усилием с осью канала разливки, и угол, образованный плоской опорной поверхностью с осью канала разливки. На фиг. 4 показан толкатель в соответствии с известным уровнем техники. На фиг. 5 и 6 показаны варианты толкателя в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 1 показан известный разливочный стакан (1), который содержит плиту (2) и трубчатую деталь (3). Плоские опорные поверхности (5) образуют угол 90 с осью (7) канала разливки (6). Осевое усилие (4) является вертикальным, параллельным оси (7) канала разливки. Напряжения, возникающие в известном разливочном стакане, могут приводить к образованию трещин у верхнего конца трубчатой детали (3). На фиг. 2 и 3 показан разливочный стакан (1) в соответствии с настоящим изобретением. Плита (2) разливочного стакана (1) является в некоторой степени скошенной (срезанной). Плоская опорная поверхность (5) образует уголот 20 до 80, причем это не требует повышения расхода материала для изготовления плиты (2). На фиг. 3 показаны углыи . Результирующее осевое усилие и ось канала разливки образуют угол , составляющий 21. Плоская опорная поверхность и ось канала разливки образуют угол , составляющий 69.-3 006691 На фиг. 4 показан известный толкатель (8). Результирующее осевое усилие (4) приложено вертикально, параллельно оси (7) канала разливки, через коромысло (10). Позицией 9 обозначен внутренний стакан. На фиг. 5 показан толкатель (8) в соответствии с настоящим изобретением. Результирующее осевое усилие (4) приложено через коромысло (10). На фиг. 6 показан толкатель (8) в соответствии с настоящим изобретением. Результирующее осевое усилие (4) приложено непосредственно к опорным поверхностям через пружины (11). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Разливочный стакан (1) содержит трубчатую деталь (3), ограничивающую канал разливки (6), и на своем верхнем конце - плиту (2), имеющую отверстие, ограничивающее канал разливки (6), при этом указанная плита (2) имеет верхнюю поверхность, контактирующую с расположенным выше по ходу элементом (9) канала разливки, и нижнюю поверхность, образующую сопряжение с верхней частью трубчатой детали (3) стакана, причем указанная плита (2) имеет две плоские опорные поверхности (5), расположенные с двух сторон канала разливки (6), отличающийся тем, что указанные опорные поверхности(5) образуют с осью (7) канала разливки уголот 20 до 80 2. Разливочный стакан по п.1, отличающийся тем, что опорные поверхности (5) расположены параллельно направлению прижима стакана. 3. Разливочный стакан по п.1 или 2, отличающийся тем, что опорные поверхности (5) образуют с осью (7) канала разливки уголот 30 до 60. 4. Разливочный стакан по п.3, отличающийся тем, что опорные поверхности (5) образуют с осью (7) канала разливки уголоколо 45. 5. Разливочный стакан по п.1 или 2, отличающийся тем, что плита (2) является асимметричной относительно плоскости, перпендикулярной к опорным поверхностям (5) плиты (2) стакана, и содержит ось (7) канала разливки. 6. Устройство для введения и/или удаления разливочного стакана (1), отличающееся тем, что оно содержит толкатель (8), причем результирующее осевое усилие (4) приложено в направлении, образующем с осью (7) канала разливки уголот 10 до 70, и направляющее устройство, которое содержит опорную поверхность, образующую с осью (7) канала разливки уголот 30 до 60. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что результирующее осевое усилие (4) приложено в направлении, образующем с осью (7) канала разливки уголот 30 до 60. 8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что результирующее осевое усилие (4) приложено в направлении, образующем с осью (7) канала разливки уголоколо 45. 9. Устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что осевое усилие (4) приложено непосредственно к опорной поверхности (5) при помощи пружин (11). 10. Установка для разливки металла, содержащая разливочный стакан (1) в соответствии с одним из пп.1-5 и устройство для введения и/или удаления разливочного стакана в соответствии с одним из пп.6-9.