Устройство для непрерывного горизонтального литья заготовок

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывному литью металлов. Цель - повышение надежности конструкции, упрощение процесса сборки и снижение расхода медных сплавов. Кристаллизатор содержит установленные в обтекателях 2, 6 головную 1 и концевую 5 гильзы. На головной гильзе 1 выполнена кольцевая канавка 13, а на переднем 2 и заднем 6 обтекателях - проточки, образующие бурты под гибкие уплотнения. При этом глубина канавки составляет 0,05 ... 0,50 толщины стенки гильзы δ , а ширина - не менее 5·10^-5 высоты рабочей полости гильзы. Между гильзами в корпусе установлена перегородка с возможностью перемещения, что повышает надежность конструкции устройства и упрощает процесс сборки. 3 ил.

Изобретение относится к металлургии, а точнее и устройствам кристаллизатора для непрерывного литья металлов и сплавов.

Известна конструкция кристаллизатора, содержащего головную короткую гильзу, служащую для формирования слитка, и пристыкованную к ней концевую для охлаждения образовавшейся оболочки и дальнейшей кристаллизации металла. Головная гильза работает в условиях значительно теплонагруженная по сравнению с концевой и поэтому ресурс ее оказывается существенно меньшим.

Недостатком данной конструкции является наличие фланцев на головной гильзе, что обусловливает повышенный расход медного сплава при частой ее замене.

Известна конструкция кристаллизатора для непрерывной разливки, выбранная в качестве прототипа, где головная гильза выполнена в виде трубы и стыкуется с фланцами, закрепленными на отбойнике, который оформляет канал для прохода охладителя. При этом уплотнение осуществляется между фланцами и наружной поверхностью гильзы.

Недостатком известной конструкции является размещение уплотнительных элементов в зоне повышенных температур, что способствует перегреву уплотнений и снижению их надежности. Рекомендованное в данном изобретении герметичное соединение в виде взаимодействия непрерывной острой кромки на периферии фланца с непрерывной канавкой на конце трубы не является надежным в условиях термических деформаций конструкции при разливке.

Другим недостатком данного изобретения является необходимость в применении дополнительного приспособления для установки гильзы, отбойника и фланцев в кристаллизаторе, что увеличивает трудоемкость и время сборки конструкции.

Целью изобретения является повышение надежности конструкции и упрощение процесса сборки, а также снижение расхода медных сплавов.

Это достигается созданием сборного кристаллизатора, включающего корпус с размещенными в нем головной и концевой гильзами, обтекателями, уплотнениями и металлопроводным кольцом, при этом уплотнения выполнены гибкими и установлены таким образом, что исключается их перегрев и, соответственно, преждевременный выход из строя.

Уплотнение переднего конца головной гильзы расположено в проточке торца обтекателя и примыкает к охлаждаемому бурту, причем на внутренней поверхности гильзы выполнена канавка, благодаря которой при разрушении или износе сверх допустимых пределов металлопровода и приближении зоны начального фоpмирования слитка (ЗПФС) и месту установки уплотнения происходит зависание оболочки слитка в канавке и, соответственно, остановка процесса литья.

Канавка расположена таким образом, что во время разливки ЗНФС всегда находится на охлажденном участке гильзы, а уровень теплового потока в месте установки уплотнения незначителен вследствие малой теплопроводности материала металлопровода, при этом расстояние от поперечной оси канавки до рабочего торца металлопровода должно быть больше величины нормального износа огнеупора за время полной разливки. Глубина канавки принята равной 0,05.0,50 толщины стенки гильзы δ а ширина не менее 5x10^-5 высоты поперечного сечения рабочей полости гильзы.

На фиг. 1 изображен сборный горизонтальный кристаллизатор, продольный разрез; на фиг. 2 узел уплотнения переднего конца головной гильзы; на фиг. 3 узлы уплотнения заднего конца головной гильзы и переднего конца концевой.

Кристаллизатор содержит головную гильзу 1, закрепленную в передней части в обтекателе 2 с помощью фланцев 3 и 4, а также концевую гильзу 5, закрепленную в задней части в обтекателе 6 с помощью фланца 7. Внутренняя поверхность обтекателей имеет оребрение для фиксации гильз в поперечном направлении и организации зазора для прохода охладителя.

Обтекатели с гильзами установлены в корпусе кристаллизатора 8, при этом их стыковка осуществлена с помощью перегородки 9, положение которой определено проставкой 10. Передний конец головной гильзы уплотнен резиновым концом 11, для предохранения которого от перегрева при повышенном износе или разгружении металлопровода 12 на гильзе выполнена кольцевая канавка 13. Уплотнение стыкуемых концов гильз осуществлено резиновыми кольцами 14 и 15.

В процессе разливки на внутренней поверхности гильз происходит кристаллизация и охлаждение оболочки слитка, что обеспечивается интенсивным охлаждением наружной поверхности гильз. При этом герметичность контура охлаждения обеспечивают гибкие уплотнения, надежность работы которых обусловлена соответствующими конструктивным исполнением обтекателей, перегородки и гильз так, что температура уплотнений не превышает допустимую.

Наибольшая глубина кольцевой канавки, составляет 0,05.0,5 и определена из условия прочности ослабленного сечения гильзы в случае возрастания усилия вытягивания, например, при заклинивании слитка в кристаллизатор.

Наименьшая глубина канавки определена из условия несминаемости ее вертикальной плоскости при разрыве корочки слитка во время зависания: σ_см= < σ_0,2 где σ_см напряжение смятия, кг/см²; Р_разр усилие разрыва корочки слитка; D средний диаметр стенки гильзы, м; h глубина канавки, м; σ _0,2 предел текучести материала гильзы, кг/см².

П р и м е р 1. При h=0,006 мм, т.е. больше 0,5 δ коэффициент прочности К_0,2 1,00. Таким образом в данных условиях появляется возможность пластического деформирования гильзы в ослабленном сечении и образование трещин в стенке.

П р и м е р 2. Для данных по примеру 1 и h=0,5 h=0,05 м К_0,2=1,25, т.е. существуют условия для безопасной работы.

П р и м е р 3. Для данных по примеру 1 и h=0,002 м К_0,2=2,00, при этом напряжение в плоскости канавки σ_см равно 10,6 МПа, что значительно меньше σ _0,2 Таким образом соблюдаются условия прочности гильзы и канавки.

П р и м е р 4. Для данных по примеру 1 и h=0,05 δ0,0005 м σ_см=42 МПа, что также ниже σ _0,2.

П р и м е р 5. Для данных по примеру 1 и h 0,0003 м, т.е. меньше 0,05δ σ_см= 61,0 МПа, выше σ _0,2. В данных условиях отсутствует гарантия получения надежного зависания оболочки в канавке и не исключается продолжение процесса литья, что может привести к перегреву уплотнения и прорыву охладителя в зону жидкого металла.

Минимальная ширина канавки d определена из условия затекания жидкого металла в канавку.

Таким образом обеспечивается повышение надежности конструкции. Наряду с этим расположение уплотнений непосредственно на обтекателях, без промежуточных фланцев обеспечивает упрощение процесса сборки. Кроме того, при определенных изменениях условий охлаждения слитка в кристаллизаторе температура стыкуемых концов гильз может понизиться, например при использовании покрытия рабочей поверхности, снижающего плотность теплового потока от слитка. При этом появляется возможность уменьшить длину головной гильзы и соответственно расход медного сплава, что обеспечивается выполнением перегородки корпуса подвижной. Таким образом достигается снижение расхода медного сплава.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК, содержащее состыкованный с металлопроводом сборный кристаллизатор, при этом кристаллизатор состоит из корпуса, фланцев, гибких уплотнений, головной и хвостовой гильз, соединенных между собой с помощью обтекателей, выполненных с каналами для охладителя и установленных с зазором относительно гильз, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности конструкции, упрощения процесса сборки и снижения расхода медных сплавов, оно снабжено перегородкой с отверстием, установленной в корпусе кристаллизатора между обтекателями, на рабочей поверхности головной гильзы в месте стыка с металлопроводом выполнена кольцевая канавка глубиной (0,05...0,50)δ, где δ толщина стенки гильзы, шириной не менее 5 · 10^-5 высоты поперечного сечения ее рабочей полости, при этом на торце обтекателей выполнены проточки, в которые установлены гибкие уплотнения, наименьшее расстояние от канала для охладителя в обтекателе до торца соответствующей гильзы не превышает 2δ, а до перегородки не превышает δ,

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3