Кристаллизатор для установок непрерывной разливки металлов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик рц 1002086 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 061081 (21) 3342850/22-02 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— . Опубликовано 07.03,83. Бюллетень ¹ 9 фИ)М Кл з

В 22 D 11/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

tS3) УДК 621.746..27(088.8) Дата опубликования описания 07.03.83

Д.A. Дюдкин, С.II. Ефименко, Г.E. Горяйнов, H.4. Колупаев,Д.П. Евтеев, В.И. Лебедев, A.È. Векке, Н.А. Зрренко„

В.П. Следнев, A.М. Кондратюк и В.З. Вдовин (72) Авторы изобретения

Донецкий научно-исследовательский институт ч рной металлургии и Государственный научно-исследовательСкий и проектный институт металлургической промыленности (71) Заявители (54 ) КРИСТАЛЛИЗАТОР ДЛЯ УСТАНОВОК НЕПРЕРЬПЗНОЙ

РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к области металлургии, а именно к установкам непрерывной разливки металлов.

Известен кристаллизатор для установок непрерывной разливки металлов, включающий широкие стенки и расположенные между ними узкие. При этом в центральной трети широких стенок выполнен выступ с высотой, равной 1/30-1/5 ширины узких стенок 113.

Недостатком известного кристаллизатора является невозможность отливки в нем нескольких слитков. Это объясняется тем, что в отливаемом слитке отсутствуют перемычки, по которым бы в дальнейшем происходило разделение широкого слитка на отдельные заготовки. Кроме того, наличие выступов на обеих широких стен ках усложняет процесс изготовления и конструкцию кристаллизатора. Применение такого кристаллизатора требует использования соответственно профилированных роликов, что усложняет конструкцию.

Известен также кристаллиэатор для установок непрерывной разливки металлов, включающий две половины, образующие по крайней мере три рабочие полости, соединенные зазорами по оси кристаллиэатора.. Две крайние рабочие полости выполняются значительно большего поперечного .сечения, чем средняя полость 2 ).

Образующийся слиток в дальнейшем делится на заготовки по перемычкам между ними.

Недостатком этого кристаллиэатора является сложность изготовления его половин или рабочих стенок. Кроме того, затрудняется процесс резки слитка на отдельные заготовки по перемычкам, так как последние расположены по оси слитка, т.е. относительно далеко находятся от его поверхности

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является кристаллизатор для установок непрерывной разливки металлов, включающий четыре стенки, образующие внутреннюю полость, ширина которой по крайней мере в три раза больше толщины. При этом на широких стенках выполнены водоохлаждаемые вертикальные ребра высокой 1/6-1/3 ширины узких граней с интервалами между ними, примерно равными этому расстоянию f3 g. Отливаемый слиток делится в дальнейшем

1002086. на заготовки по перемычкам между ними.

Недостатком известного крйсталлизатора является сложность изготовления широких стенок иэ-эа необходимости выполнения на каждой из них вертикальных ребер. Кроме того, резка слитка на заготовки затруднена вследствие расположений перемычек между заготовками по оси слитка и относительно большого расстояния их О по поверхности широких граней слитка.

Исследованиями установлено, что при непрерывной разливке металлов в многоручьевой кристаллизатор, 15 ручьи в котором соединяются для заполнения металлом посредством перемычек, расположенных по оси общего слитка, происходит интенсивный износ торцов вертикальных ребер, выполненных на широких стенках. При этом изменение формы торцов вертикальных ребер, придание им конусности в различных направлениях не приводило к положительным результатаМ вследствие сложного распределения температурного поля по сечению слитка и связанного с ним распределения термических напряжений и величин усадки. В исследованных случаях при условии изменения места подвода металла по площади мениска металла в кристаллизаторе происходил разрыв оболочки слитка в непрогнозируемых местах.

Целью изобретения является упрощение конструкции кристаллиэатора и улучшение условий резки слитка на заготовки:

Цель достигается тем, что в кристаллизаторе для .установок непрерывной разливки металлов, содержащем 4О широкие и узкие стенки, а также расположенные вдоль широких стенок вертикальны ребра, последние смонтированы на одной широкой стенке, продольные их торцы образуют зазоры с 45 противоположной широкой стенкой, равные 0,1-0,4 ширины узкой стенки, при этом длина вертикальных ребер составляет 0,8-1,0 длины кристаллизатора, а их толщина равна 0,03- 50

0,06 ширины широких стенок.

Упрощение конструкции кристаллиэатора происходит вследствие того, что одна широкая стенка выполняется единой, сплошной беэ вертикальных ребер. В этом случае сокращается количество подводов воды к вертикальным ребрам и связанное с этим количество уплотнений. При этом упрощается ремонт кристаллиэатора, заме-. 40 на вышедших иэ строя рабочих стенок, сокращается количество углов между рабочими стенками и связанное с этим неизбежное "подчеркивание" стыков между ними после разливки определен- 65 ного количества плавок. Кроме того, выполнение вместо каждых двух коротких по высоте ребер одного высокого сокращает в два раза количество наиболее иэнашиваемых торцов, так как износ каждого торца вертикального ребра намного больше износа плоской противолежащей ему рабочей стенки.

Улучшение условий резки слитка на отдельные заготовки происходит потому, что перемычки между ними находятся на поверхности слитка.

Диапазон расстояний торцов вертикальных ребер до поверхности противоположной широкой стенки кристаллизатора в пределах 0,1-0,4 ширины узкой стенки кристаллиэатора обеспечивает широкую возможность резки перемычек между заготовками, так как перемычки лежат на поверхности слитка. Если это расстояние больше 0,4 ширины узкой стенки кристаллизатора, в процессе газовой резки перемычек происходит значительный угар заготовок и увеличиваются безвозвратные потери металла. Это объясняется увеличенным, соответственно толщине перемычки, расходом газовой смеси при резке. При расстоянии меньше 0,1 ширины узкой стенки кристаллизатора не происходит надежное заполнение металлом соседних рабочих полостей кристаллизатора из-эа непрогнозируемого замерзания металла в зазоре между торцами вертикальных ребер и сплошной широкой стенкой кристаллизатора. Указанный диапазон устан -аливается в обратно пропорциональной зависимости от ширины узких стенок кристаллизатора.

Диапазон длин вертикальных ребер в пределах 0,8-1,0 длины кристаллизатора объясняется условиями и скоростью затвердевания металла в зазоре между торцами вертикальных ребер и плоской широкой стенкой кристаллизатора. Если длина вертикальных ребер будет меньше 0,8 длины крис,таллизатора, возможен прорыв металла через оболочку кристаллизующейся перемычки между заготовками. Указанный диапазон устанавливается в обратно пропорциональной зависимости от длины кристаллизатора.

Диапазон толщины вертикальных ребер в пределах 0,03-0,06 расстояния между узкими стенками кристаллиэатора объясняется условиями охлаждения притиволежащих граней заготовок, составляющих слиток, а также условиями выноса продуктов сгорания металла при резке пере очек между гранями заготовок. При -.олшине вертикальных ребер меньш:;:: 0,03 расстояния между узкими стенками кристаллизатора невозможно охла :,ить прох:.."волежащие грани заготовок, со„:=,и1002086

30 ненные перемычками, иэ-за небольшо- го расстояния и неудовлетворительного распределения воды в зазоре между ними в зоне вторичного охлаждения, а также невозможности полного удаления продуктов сгорания металла при резке. При толщине вертикальных ребер больше 0,06 расстояния между узкими стенками кристаллиэатора происходит застывание металла в зазоре между торцами вертикальных ребер и поверхностью плоской широкой стенки кристаллизатора. В этом случае увеличивается длина участка течения жидкого металла в узком зазоре.

Указанные значения устанавливаются 15 в обратно пропорциональной зависимости от ширины широких стенок.

На фиг. 1 изображен кристаллизатор для установок непрерывной разливки металлов, поперечный разрез; на фиг. 2 — разрез А-A на фиг. 1; на фиг.. 3 — профиль отливаемого слитка из предлагаемого кристаллизатора. !

Кристаллизатор для установок непрерывной разливки металлов состоит иэ широких стенок 1 и 2, между которыми зажаты узкие стенки 3.

На широкой стенке 2 смонтированы вертикальные ребра 4. Стенки 1, 2 и 3 и ребра 4 снабжены каналами 5. Вертикальные ребра 4 образуют с широкой стенкой 1 зазор 6. Отдельные заготовки 7 отливаемого слитка соединены перемычками 8. Между 35 гранями заготовок имеется зазор 9.

Кристаллиэатор для установок непрерывной разливки металлов работает следующим образом.

Пример 1. В процессе непре- 40 .рывной разливки в кристаллиэатор, образуемый широкими стенками 1 и 2, а также узкими 3, подается сталь Зсп и вытягивается иэ него слиток сечением 250х1600 мм со скоростью 45

1,0 м/мин. Длина кристаллиэатора составляет 1200 мм. На широкой стенке 2 смонтированы при помощи торцовых шпилек вертикальные ребра 4. широкие стенки 1 и 2, узкие стенки 3, а также вертикальные ребра 4 снабжены кана50 лами 5 для протекания охлаждающей воды..В каналы 5, расположенные в вертикальных ребрах 4, вода поступает из каналов 5, расположенных в широкой стенке 2. Торцы вертикальных 55 ребер 4 образуют с поверхностью широкой стенки 1 зазор 6 величиной 0,3 ширины узкой стенки 3 или 75,0 мм.

Длина вертикальных ребер 4 составляет 0,9 длины кристаллизатора или 60

1080 мм. Толщина вертикальных ребер 4 составляет 0,05 ширины широких стенок 1 и 2 или 0,05 расстояния между узкими стенками 3 (что то же самое) и равно 80 мм. При таких конструк- 65 тивных параметрах кристаллизатора отливается слиток, состоящий из заготовок 7, соединенных перемычками 8. Толщина и ширина перемычек 8 соответственно составляет 75 и 80 мм.

Слиток состоит из трех заготовок 7, имеющих размеры 250х480 мм. После выхода слитка иэ кристаллиэатора в зоне вторичного охлаждения в зазор 9 между гранями заготовок 7, а также на поверхность слитка подается охлаждающая вода. После эатвердевания отдельных заготовок производится газовая резка перемычек 8 со стороны плоской поверхности слитка. Вследствие нахождения перемычек 8 на поверхности слитка процесс газовой резки производится при меньших параметрах газовой смеси, грани заготовок 7 остаются целыми, не подвергаются резке.

Наличие одной целой сплошной стенки 1 упрощает процесс изготовления и сборки кристаллиэатора, наличие только одного продольного торца у вертикальных ребер 4 повышает их

,устойкость. Величина зазора 6 обеспечивает надежный подвод металла в начальный момент эатвердевания в верхней части кристаллиэатора без образования перемычек, а длина вертикальных ребер 4 обеспечивает полное затвердевание перемычек до их выхода из-под ребер при данной скорости вытягивания слитка. Толщииа ребер 4 достаточна для создания оптимальных условий реза перемычек 8, а также для необходимого охлаждения обращенных друг к другу граней заготовок 7.

Пример 2. В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор подается сталь Зсп и вытягивается иэ него слиток сечением 350х200 мм со скоростью 0,6 м/мин. Длина кристаллизатора составляет 800 мм..Торцы вертикальных ребер 4 образуют с поверхностью широкой стенки 1 зазор 6 величиной 0,2 ширины узкой стенки 3 или .

70 мм. Длина вертикальных ребер составляет 1,0 длины кристаллизатора или 800 мм. Толщина вертикальных ребер 4 составляет 0,04 ширины широ.ких стенок 1 и 2 или 0,04 расстояния между узкими стенками 3 (что то же самое ) и равна 88 мм. При таких конструктивных параметрах кристаллизатора отливается слиток, состоящий из заготовок 7, соединенных перемычками 8. Толщина и ширина перемычек

8 соответственно составляют 70 и

88 мм. Слиток состоит из трех заготовок 7, имеющих размеры 350х675 мм.

Пример 3. В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор подается сталь 3 сп и вытягивается из него слиток сечением 150х1000 мм.со

10020

Формула изобретения.ВНИИПИ Заказ 1689/5 Тираж 811 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 скоростью 1,4 м/мин. Длина кристаллизатора составляет 1500 мм. торцы вертикальных ребер 4 образуют с поверхностью широкой стенки 1 зазор 6 величиной 0,4 ширины узкой стенки 3 или 60 мм. Длина вертикальных ребер 4 составляет 0,.8 длины кристаллиэатора или 1200 мм. Толщина вертикальных ребер 4 составляет 0,06 ширины широких стенок 1 и 2 или 0,06 расстояния между узкими стенками 3, (что то же самое ) и равна 60 мм.

При таких конструктивных параметрах кристаллизатора отливается слиток, состоящий из заготовок 7, соединенных перемычками 8. Толщина и ширина 1 перемычек 8 соответственно составляет 60 и 60 мм. Слиток состоит иэ трех заготовок 7, имеющих размеры

150х293 мм.

В приведенных примерах каждый gp кристаллизатор снабжен двумя вертикальными ребрами, равномерно распределенными по длине широкой стенки 2, образующими три равных по площади рабочих полости кристаллизатора.

В общем случае вертикальные ребра могут быть распределены по длине широкой стенки 2 неравномерно и их число может быть различным.

Применение предлагаемого кристаллизатора позволяет упростить конструкцию кристаллизатора„ процесс его изготовления и монтажа. Улучшаются условия резки перемычек между заготовками без ухудшения качества поверхности заготовок.

Экономических эффект от внедрения изобретения составит 22800 руб.

Кристаллизатор для установок непрерывной разливки металлов, содержащий широкие и узкие стенки, а также расположенные вдоль широких стенок вертикальные ребра, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции и улучшения условий резки слитка на заготовки, вертикальные ребра выполнены на одной широкой стенке, продольные торцы их образуют зазоры с противоположной широкой стенкой, равной 0,1-0,4 ширины узкой стенки, при этом длина вертикальных ребер составляет 0,8-1,0 длины кристаллизатора, а их толщина равна 0,030,06 ширины широких стенок.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 793704, кл. В 22 0 11/14, 1980.

2. Патент Австрии Р 342799, кл. 31В 008/02, 1978.

3. Патент CUA 9 3289257, кл. 22-57.2, 1966.