Устройство для непрерывного литья полосы

 

Изобретение может быть использовано при непрерывном литье полосы с использованием двухвалковых МНЛЗ. Устройство содержит огнеупорный стакан, установленный между валками на равном расстоянии. В стенке стакана выполнены щелевидные выходные отверстия, направленные к ограничительным пластинам. Стакан установлен со смещением центра сечений выходных отверстий вниз относительно центра профиля, образованного дугами рабочих поверхностей валков, линией, проходящей через оси валков, и линией, касательной к их поверхностям в верхней точке. Это смещение составляет 0,25-0,05 диаметра валка. В стенке могут быть выполнены одна пара щелевидных отверстий, параллельных продольной оси стакана, или две пары отверстий, симметричных продольной оси стакана с углом между осями их сечений 45-90^o. В первом случае в дне стакана может быть дополнительно выполнена пара щелевидных отверстий, перпендикулярных отверстиям в стенке стакана. Такое расположение стакана и отверстий в нем обеспечивает равномерное распределение потоков металла в кристаллизаторе, устойчивый процесс литья и, следовательно, качество литого слитка. 4 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее, к устройствам для непрерывного литья полосы с использованием двухвалковой МНЛЗ.

Известно устройство для непрерывного литья полосы, содержащее вращающиеся водоохлаждаемые валки с торцевыми ограничительными пластинами и установленный между валками на равном расстоянии огнеупорный стакан с подводящим каналом и дном и, по меньшей мере, парой выходных отверстий, выполненных в его стенке, в котором канал стакана имеет прямоугольное поперечное сечение, а отверстия выполнены симметрично продольной оси стакана в перпендикулярном к рабочим поверхностям валков направлении, при этом количество отверстий выбрано из условия равномерной подачи металла по всей длине валков (DE 19740536, B 22 D 11/06, 15.09.1997г. ).

Недостатком известного устройства является ограниченная область его применения из-за больших размеров огнеупорного стакана, что обусловливает трудности с организацией защиты металла от вторичного окисления и с обслуживанием и заменой стакана в процессе разливки. Кроме того, устройство характеризуется низкой надежностью процесса литья из-за "зарастания" выходных отверстий стакана, поскольку из-за необходимости большого количества отверстий их диаметр должен быть небольшим.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для непрерывного литья полосы, содержащее вращающиеся водоохлаждаемые валки с торцевыми ограничительными пластинами и установленный между валками на равном расстоянии огнеупорный стакан с подводящим каналом и дном и, по меньшей мере, парой выходных отверстий, выполненных в его стенке, в котором дополнительно содержится металлоприемник, выполненный в виде контактирующих с ограничительными пластинами поперечных и контактирующих с валками продольных огнеупорных плит, а отверстия в стенке стакана выполнены овальными в направлении к поперечным плитам металлоприемника (DE 4240931 B 22 D 11/06, 4.12.1992 г. ).

Недостатком прототипа является его сложность из-за наличия дополнительного узла - металлоприемника и низкие надежность процесса литья и качество полосы из-за раскрытия стыков между плитами металлоприемника и валками кристаллизатора и последующего "подвисания" формирующихся корочек полосы. Кроме того, овальный профиль выходных отверстий стакана обуславливает интенсивную циркуляцию металла и у поверхностей валков, что приводит к неравномерности толщины затвердевающих корочек полосы и появлению утяжин и трещин.

Технический результат изобретения заключается в упрощении устройства и повышении надежности процесса литья и качества полосы.

Результат достигают тем, что в известном устройстве для непрерывного литья полосы, содержащем вращающиеся водоохлаждаемые валки с торцевыми ограничительными пластинами и установленный между валками на равном расстоянии огнеупорный стакан с подводящим каналом и дном и, по меньшей мере, парой выходных отверстий, выполненных в его стенке, согласно изобретению выходные отверстия в стенке стакана выполнены щелевидными и направлены к ограничительным пластинам, при этом стакан установлен между валками со смещением центра сечений выходных отверстий относительно центра профиля, образованного дугами рабочих поверхностей валков и двумя горизонтальными линиями, одна из которых проходит через оси валков, а другая касательна к их поверхностям в верхней точке, вниз на 0,25-0,05 диаметра валка. В стенке стакана выполнена одна пара щелевидных отверстий, параллельных продольной оси стакана, а в его дне - одна пара щелевидных отверстий, большие оси сечений которых перпендикулярны большим осям сечений отверстий в стенке стакана; в стенке стакана выполнены две пары щелевидных отверстий, симметричных продольной оси стакана с углом между большими осями их сечений 45-90^o; в стенке и дне стакана выполнены соответственно две и одна пара щелевидных отверстий.

Заявленная совокупность признаков, а именно: профиль сечения выходных отверстий стакана, их количество, положение стакана относительно валков, взаимосвязь выходных отверстий в стенке и дне и их направлений позволяет обеспечить надежный процесс литья и высокое качество полосы без использования металлоприемника за счет распределения металла в ванне валкового кристаллизатора в горизонтальном и вертикальном направлениях с равным удалением горизонтальных струй от валков и подводом вертикальных струй к оболочкам полосы в наиболее удаленной точке и максимально возможным гашением кинетической энергии металла при его подводе плоскими струями, а для горизонтальных струй - и при его подводе в центр профиля продольного сечения ванны, исключающих образование заплесков и трещин на поверхности полосы.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично изображена часть устройства для литья узкой полосы, а на фиг. 2 - погружной стакан, поперечные сечения; на фиг. 3 и 4 показаны варианты погружных стаканов для литья полосы других размеров, а на фиг. 5 - сечение стакана фиг. 4.

Устройство для непрерывного литья узкой полосы (фиг. 1) содержит вращающиеся водоохлаждаемые валки 1 с торцевыми ограничительными пластинами 2, образующими емкость для металла - кристаллизатор 3, и установленный между валками и на равном расстоянии огнеупорный стакан 4 с подводящим каналом 5 и дном и парными щелевидными выходными отверстиями 6, выполненными в его стенке параллельно продольной оси стакана и направленными под прямым углом к ограничительным пластинам. В дне стакана дополнительно выполнена пара щелевидных отверстий 7 (фиг. 2), большие оси сечений которых составляют прямой угол с большими осями сечений отверстий в стенке стакана. Стакан установлен между валками со смещением центра С₂ сечений выходных отверстий относительно центра C₁ профиля, образованного дугами ас и bd рабочих поверхностей валков и двумя горизонтальными линиями, одна из которых проходит через оси валков (cd), а другая касательна к их поверхностям в верхней точке (ab), вниз на 0,25-0,05 диаметра валка (Δс).

На фиг. 3 показан вариант погружного стакана с V-образным расположением выходных отверстий в его стенке. Отверстия выполнены симметрично продольной оси стакана с пересечением больших осей их сечений под углом α = 45-90^o. Величина угла выбирается исходя из условия симметричного положения щелевого отверстия относительно нормали к большой оси его сечения из центра ближайшего валка, что обеспечивает равноудаленность истекающей из отверстия струи от формирующейся оболочки полосы. Такой стакан предназначен для литья широкой полосы.

На фиг. 4 и 5 показан вариант стакана с V-образным расположением выходных отверстий в стенке и щелевидными отверстиями в дне, т. е. комбинация предыдущих вариантов. Стакан рекомендуется использовать для получения полосы средней ширины.

Устройство работает следующим образом. В установленный в кристаллизаторе 3, образованном поверхностями валков 1 и пластин 2, огнеупорный стакан 4 подают металл, который через подводящий канал 5 поступает к щелевидным выходным отверстиям 6 в стенке и отверстиям 7 в дне стакана и распределяется ими в кристаллизаторе плоскими струями соответственно горизонтально по центру инерции продольного сечения жидкой фазы полосы и вертикально посредине валков, т. е. металл равномерно распределяется в жидкой фазе полосы с обеспечением максимального гашения его кинетической энергии.

В случае использования погружного стакана варианта, показанного на фиг. 3, металл распределяется в кристаллизаторе только горизонтальными плоскими струями, касательными к квазистантам из осей валков около центра инерции продольного сечения жидкой фазы полосы.

В варианте использования погружного стакана, показанного на фиг. 4 и 5, металл распределяется в кристаллизаторе плоскими струями горизонтально аналогично варианту, показанному на фиг. 3, и вертикально аналогично варианту, показанному на фиг. 1 и 2.

Равномерное распределение потоков металла в кристаллизаторе с их размещением на равном удалении от оболочек, направление части потоков по центру инерции профиля жидкого металла и протяженные пути остального металла исключают размывание оболочки и обеспечивают спокойное состояние мениска металла в кристаллизаторе, что позволяет реализовать устойчивый, без прорывов металла процесс литья и удовлетворительное, без заплесков и трещин качество полосы на простом по конструкции устройстве.

Изобретение может быть использовано для производства полосы толщиной 2-10 мм и шириной от 150 до 2000 мм из любой стали, в т. ч. стали ответственного назначения с выходом годного до 99,5%.

Формула изобретения

1. Устройство для непрерывного литья полосы, содержащее вращающиеся водоохлаждаемые валки с торцевыми ограничительными пластинами и установленный между валками на равном расстоянии от них огнеупорный стакан с подводящим каналом, дном и, по меньшей мере, парой выходных отверстий, выполненных в его стенке, отличающееся тем, что выходные отверстия в стенке стакана выполнены щелевидными и направлены к ограничительным пластинам, стакан установлен между валками со смещением центра сечений выходных отверстий вниз на 0,25-0,05 диаметра валка относительно центра профиля, образованного дугами рабочих поверхностей валков и двумя горизонтальными линиями, одна из которых проходит через оси валков, а другая расположена касательно к их поверхностям в верхней точке.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в стенке стакана выполнена одна пара щелевидных отверстий, оси которых параллельны продольной оси стакана, а в дне его - одна пара щелевидных отверстий, оси которых перпендикулярны осям отверстий в стенке стакана.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в стенке стакана выполнены две пары щелевидных отверстий, симметричных продольной оси стакана с углом между их осями 45-90^o.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в стенке стакана выполнены две пары, а в дне одна пара щелевидных отверстий.

5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что в дне стакана выполнена одна пара щелевидных отверстий.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5