Трубчатый кристаллизатор
Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывной разливке металла с помощью трубчатого кристаллизатора двойного Т-образного внутреннего и внешнего сечения в формате полая балка. Толщина (D) стенок трубчатого кристаллизатора (1) в скругленных переходных зонах (2, 2а, 2b, 2c, 2d) от фронтально противоположных друг другу, суженных в направлении продольной оси (3) средних перемычек (4) к примыкающим, косонаправленным полкам (5), по меньшей мере, частично меньше, чем на остальных участках (6, 7) стенок. Толщина (D) стенок в переходных зонах (2, 2а, 2b, 2c, 2d) уменьшена только на высоте зеркала расплава, а с внешней стороны переходных зон (2) предусмотрены продольно направленные желобчатые выемки (8). Изобретение позволяет предотвратить локальный перегрев стенок кристаллизатора и за счет этого увеличить срок службы. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к трубчатому кристаллизатору двойного Т-образного внутреннего и внешнего сечения в формате "Beam-Blank" (полая балка) согласно признакам ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
При непрерывной разливке металлов с помощью трубчатого кристаллизатора температура материала стенок кристаллизатора зависит от возникающих при непрерывной разливке тепловых нагрузок и условий охлаждения соответствующей охлаждающей средой, которая, как правило, в виде воды протекает снизу вверх в водяном зазоре между водонаправляющей оболочкой, соответствующей внешнему контуру трубчатого кристаллизатора, и внешней поверхностью последнего, и при этом захватывает и отводит возникающее тепло. Отвод тепла посредством охлаждающей воды определяется в значительной степени скоростью воды в водяном зазоре.
При непрерывной разливке металлов с помощью трубчатого кристаллизатора описанного выше рода из-за особой геометрии формата "Beam-Blank" наблюдается возникновение предельных локальных тепловых нагрузок в переходных зонах от фронтально противоположных друг другу, суженных в направлении продольной оси средних перемычек к примыкающим, косонаправленным полкам. Эти локальные тепловые нагрузки приводят при неблагоприятных геометрических условиях переходных зон к перегреву трубчатого кристаллизатора и вследствие этого к резкому уменьшению срока службы.
Исходя из уровня техники, в основе изобретения лежит задача создания трубчатого кристаллизатора двойного Т-образного внутреннего и внешнего сечения в формате "Beam-Blank" для непрерывной разливки металлов, у которого предотвращается локальный перегрев и за счет этого достигается более длительный срок службы.
Эта задача решается посредством признаков, приведенных в отличительной части пункта 1 формулы изобретения.
За счет, по меньшей мере, частичного уменьшения толщины стенок трубчатого кристаллизатора в скругленных переходных зонах здесь достигается заметно улучшенный теплоотвод, благодаря чему предотвращается локальный перегрев переходных зон, и, следовательно, заметно возрастает срок службы трубчатого кристаллизатора.
Согласно признакам пункта 2 толщина стенок в переходных зонах уменьшена только в зоне высоты зеркала расплава, так как при непрерывной разливке металлов максимальная тепловая нагрузка в трубчатом кристаллизаторе возникает, как правило, на высоте зеркала расплава.
Уменьшение толщины стенок трубчатого кристаллизатора в скругленных переходных зонах может происходить различным образом.
В соответствии с признаками пункта 3 с внешней стороны переходных зон предусмотрены продольно направленные желобчатые выемки. Кривизна выемок может быть при этом в значительной степени приведена в соответствие с кривизной внутренней поверхности переходных зон. Кроме того, уменьшение толщины стенок в виде желобчатых выемок имеет то преимущество, что внешняя поверхность трубчатого кристаллизатора увеличивается, так что достигается еще больший охлаждающий эффект.
Другая возможность уменьшения толщины стенок заключается в признаках пункта 4. В соответствии с ними с внешней стороны переходных зон предусмотрено несколько продольно направленных, проходящих рядом друг с другом канавок. Сечение и/или глубина канавок может быть в каждой переходной зоне одинаковой или разной. Поперечное сечение канавок может быть скругленным или многоугольным, например треугольным.
Далее в соответствии с признаками пункта 5 возможно, что для уменьшения толщины стенок на участках стенок переходных зон предусмотрено несколько продольно направленных, проходящих рядом друг с другом отверстий. Размер отверстий, их число, расстояние между ними, а также их положение по отношению к внешнему и внутреннему контурам трубчатого кристаллизатора могут изменяться. Предпочтительным является расположение отверстий ближе к внешней поверхности, чем к внутренней поверхности трубчатого кристаллизатора.
Поскольку отвод тепла посредством охлаждающей воды, как известно, определяется скоростью воды в водяном зазоре между трубчатым кристаллизатором и водонаправляющей оболочкой, этот зазор должен соблюдаться также в зоне уменьшения толщины стенок, чтобы гарантировать равномерную скорость воды в зазоре. В этом отношении форма выполнения в соответствии с признаками пункта 6 предусматривает, что водонаправляющая оболочка имеет прямоугольное сечение, и между водонаправляющей оболочкой, а также перемычками или полками помещены вставки, соответствующие участку сечения, образованному внешним контуром трубчатого кристаллизатора и внутренним контуром водонаправляющей оболочки.
Ниже изобретение поясняется более подробно с помощью примеров выполнения, изображенных на чертежах, на которых представлено:
на фиг.1 схематично в перспективе изображен трубчатый кристаллизатор формата полой балки "Beam-Blank" без водонаправляющей оболочки с боковыми вставками;
фиг.2 - также схематично в перспективе трубчатый кристаллизатор по фиг.1 с отдельно изображенной вставкой;
фиг.3 - вид сверху на трубчатый кристаллизатор без замыкающей крышки в зоне боковых каналов, однако с водонаправляющей оболочкой;
фиг.4 - вид сверху на трубчатый кристаллизатор в других формах выполнения без замыкающей крышки и водонаправляющей оболочки.
На фиг.1-4 трубчатый кристаллизатор двойного Т-образного внутреннего и внешнего сечения в формате полой балки "Beam-Blank" обозначен позицией 1. Трубчатый кристаллизатор 1 служит для непрерывной разливки металлов. На фиг.3 и 4 кривизна трубчатого кристаллизатора 1 в продольном направлении не показана.
Как более подробно видно на фиг.3, толщина D стенок трубчатого кристаллизатора 1 в скругленных переходных зонах 2 от фронтально противоположных друг другу, суженных в направлении продольной оси 3 средних перемычек 4 к примыкающим, косонаправленным полкам 5 меньше толщины D1 стенок на остальных участках 6, 7.
Уменьшение толщины стенок происходит в примерах выполнения на фиг.1-3 за счет того, что с внешней стороны переходных зон 2 предусмотрены продольно направленные желобчатые выемки 8. Эти выемки 8 расположены, как видно на фиг.2, только на высоте зеркала расплава (на чертеже не показано). Кривизна 9 выемок 2 в значительной степени приведена в соответствие с кривизной 10 внутренней поверхности 11 трубчатого кристаллизатора 1 в переходных зонах 2.
Со стороны периферии трубчатого кристаллизатора 1 находится показанная только на фиг.3 водонаправляющая оболочка 12, в основном, прямоугольного поперечного сечения. Между водонаправляющей оболочкой 12 и внешней поверхностью 13 трубчатого кристаллизатора 1 образован водяной зазор 14, по которому охлаждающую воду направляют снизу вверх с заданной скоростью.
Для достижения равномерной скорости в водяном зазоре 14, также в боковых каналах 15 трубчатого кристаллизатора 1, закрытых на фиг.1 и 2 на верхнем конце замыкающими крышками 16, эти каналы 15 снабжают вставками 17, которые в верхней части также соответствуют желобчатым выемкам 8.
На фиг.4 изображены четыре различные формы выполнения, позволяющие уменьшить толщину стенок трубчатого кристаллизатора 1.
В переходных зонах 2а, 2b, 2с с внешней стороны выполнено несколько продольно направленных, проходящих рядом друг с другом канавок 18, 18а, 18b. В то время как в переходной зоне 2а канавки 18 имеют треугольное сечение, канавки 18а, 18b имеют в переходных зонах 2b, 2с скругленные основания. При этом канавки 18b имеют в переходной зоне 2с большую глубину, чем канавки 18а в переходной зоне 2b.
В переходной зоне 2d уменьшение толщины стенок осуществляется за счет выполнения отверстий 19. Эти отверстия 19 расположены ближе к внешней поверхности 13 трубчатого кристаллизатора 1, чем к внутренней поверхности 11.
Канавки 18, 18а, 18b и отверстия 19 находятся, как и выемки 8, только на высоте зеркала ванны.
Перечень ссылочных позиций
1 - трубчатый кристаллизатор
2 - переходные зоны
2а - переходная зона
2b - переходная зона
2с - переходная зона
2d - переходная зона
3 - продольная ось
4 - перемычки
5 - полки
6 - участки стенок
7 - участки стенок
8 - выемки
9 - кривизна
10 - кривизна
11 - внутренняя поверхность
12 - водонаправляющая оболочка
13 - внешняя поверхность
14 - водяной зазор
15 - каналы
16 - замыкающие крышки
17 - вставки
18 - канавки
18а - канавки
18b - канавки
19 - отверстия
D - толщина стенок
D1 - толщина стенок
1. Трубчатый кристаллизатор двойного Т-образного внутреннего и внешнего поперечного сечения в формате «полая балка», который с образованием зазора (14) окружен соответствующей его внешнему контуру водонаправляющей оболочкой (12), отличающийся тем, что толщина (D) стенок трубчатого кристаллизатора (1) в скругленных переходных зонах (2, 2а, 2b, 2c, 2d) от фронтально противоположных друг другу, суженных в направлении продольной оси (3) средних перемычек (4) к примыкающим, косонаправленным полкам (5), по меньшей мере, частично меньше, чем на остальных участках (6, 7) стенок.
2. Кристаллизатор по п.1, отличающийся тем, что толщина (D) стенок в переходных зонах (2, 2а, 2b, 2c, 2d) уменьшена только на высоте зеркала расплава.
3. Кристаллизатор по п.1 или 2, отличающийся тем, что с внешней стороны переходных зон (2) предусмотрены продольно направленные желобчатые выемки (8).
4. Кристаллизатор по п.1 или 2, отличающийся тем, что с внешней стороны переходных зон (2а, 2b, 2c) предусмотрено несколько продольно направленных, проходящих рядом друг с другом канавок (18, 18а, 18b).
5. Кристаллизатор по п.1 или 2, отличающийся тем, что на участках стенок переходных зон (2d) предусмотрено несколько продольно направленных, проходящих рядом друг с другом отверстий (19).
6. Кристаллизатор по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что водонаправляющая оболочка (12) имеет, в основном, прямоугольное сечение и между водонаправляющей оболочкой (12), а также перемычками (4) и полками (5) помещены вставки (17), соответствующие участку сечения, образованному внешним контуром трубчатого кристаллизатора (1) и внутренним контуром водонаправляющей оболочки (12).
