Дорн с изменяющейся конусностью рабочей поверхности для кристаллизатора машины непрерывного литья полых заготовок



Дорн с изменяющейся конусностью рабочей поверхности для кристаллизатора машины непрерывного литья полых заготовок
Дорн с изменяющейся конусностью рабочей поверхности для кристаллизатора машины непрерывного литья полых заготовок
Дорн с изменяющейся конусностью рабочей поверхности для кристаллизатора машины непрерывного литья полых заготовок
Дорн с изменяющейся конусностью рабочей поверхности для кристаллизатора машины непрерывного литья полых заготовок

 


Владельцы патента RU 2516414:

Открытое акционерное общество Акционерная холдинговая компания "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения имени академика Целикова" (ОАО АХК "ВНИИМЕТМАШ") (RU)

Изобретение относится к черной металлургии. Дорн кристаллизатора содержит коническую гильзу 1, имеющую вертикальные подводящие и отводящие каналы 2 для пропуска охлаждающей воды, установленную на траверсе 3, через каналы которой в гильзу подается охлаждающая вода. В нижней части гильзы выполнены расположенные равномерно по периметру сквозные вертикальные пазы 4, образующие консольные «лепестки» 5. Внутренняя поверхность 6 в этой части гильзы выполнена конической, длина конической поверхности составляет 0,1-0,2 от длины пазов 4. Труба 8 установлена соосно гильзе 1 и может перемещаться вдоль оси посредством гидроцилиндра 9 оси. На наружной поверхности трубы 8 имеется конический участок 7, взаимодействующий с коническим участком 6 гильзы 1. Ход перемещения трубы 8 не превышает 0,5 длины конического участка 6 гильзы 1. При перемещении трубы 8 в результате взаимодействия конических участков 6 и 7 консольные «лепестки» 5 гильзы 1 упруго деформируются и изменяют конусность наружной рабочей поверхности гильзы, что позволяет повысить стабильность процесса разливки и улучшить качество отливаемых полых заготовок. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывной разливке полых заготовок.

Известен дорн кристаллизатора для непрерывного литья полых заготовок, содержащий полую коническую гильзу. В гильзе имеются вертикальные каналы для пропуска охлаждающей воды. Гильза установлена на траверсе, соединенной с кристаллизатором. Через каналы траверсы, соединенные с каналами гильзы, пропускается охлаждающая вода (см. авторское свидетельство СССР №261650)

Основным недостатком данного дорна является то, что он имеет жесткую конструкцию и постоянную профилировку конуса рабочей поверхности гильзы. При снижении скорости вытягивания полой заготовки из кристаллизатора, возникающей в случае замены опустевшего сталеразливочного ковша на новый полный, из-за увеличивающейся усадки заготовка обжимает гильзу, вследствие чего увеличивается трение между гильзой и внутренней поверхностью заготовки и увеличивается усилие вытягивания. Значительное снижение скорости вытягивания может привести к зависанию заготовки и возникновению прорыва.

При увеличении скорости вытягивания возникает зазор между рабочей поверхностью гильзы и заготовкой, охлаждение заготовки ухудшается, снижается толщина затвердевшей корочки и возникает опасность проплавления последней.

Все это ухудшает качества отливаемых заготовок, снижает стабильность процесса разливки и может привести к авариям.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является дорн для отливки полых заготовок, содержащий полую коническую гильзу. В гильзе имеются вертикальные каналы для пропуска охлаждающей воды. Гильза установлена на траверсе, соединенной с кристаллизатором. Через каналы траверсы, соединенные с каналами гильзы, пропускается охлаждающая вода. В нижней части гильзы выполнены равномерно расположенные по ее окружности вертикальные сквозные пазы, которые формируют консольные «лепестки» (см. авторское свидетельство СССР №422522, приоритет от 27.03.72).

Консольные «лепестки» гильзы при снижении скорости вытягивания и увеличении усадки заготовки деформируются, изменяется конусность гильзы, снижается трение между гильзой дорна и заготовкой, снижается усилие вытягивание.

Основным недостатком данного дорна является то, что при увеличении скорости вытягивания полой заготовки в результате снижения усадки последней, возникает зазор между рабочей поверхностью гильзы и внутренней поверхностью заготовки, охлаждение заготовки ухудшается, снижается толщина затвердевшей корочки, возникает опасность проплавления последней. Такое положение приводит к ухудшению качества отливаемых заготовок, снижает стабильность процесса разливки и может привести к аварии.

Техническим результатом изобретения является возможность изменения конусности рабочей поверхности дорна в процессе разливки, а, следовательно, повышение стабильности процесса разливки и улучшение качества отливаемых полых заготовок.

Технический результат достигается тем, что в дорне с изменяющейся конусностью рабочей поверхности для кристаллизатора машины непрерывного литья полых заготовок, включающем установленную на траверсе коническую гильзу с вертикальными каналами для пропуска охлаждающей воды и выполненными в нижней части гильзы равномерно расположенными сквозными вертикальными пазами и соосно установленную внутри гильзы трубу, участок внутренней поверхности гильзы, расположенный в нижней части зоны сквозных вертикальных пазов, выполнен коническим, и его длина составляет 0,1÷0,2 длины пазов, на наружной поверхности трубы также выполнен конический участок, при этом для взаимодействия конических участков наружной поверхности трубы и внутренней поверхности гильзы труба установлена с возможностью перемещения вдоль оси гильзы посредством механизма.

Технический результат достигается также тем, что механизм для перемещения трубы вдоль оси гильзы выполнен в виде гидроцилиндра, а ход перемещения трубы не превышает 0,5 длины конического участка внутренней поверхности гильзы.

Технический результат достигается также тем, что величина конусности конических участков наружной поверхности трубы и внутренней поверхности гильзы не превышает 15°.

Изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами:

на фиг.1 изображен дорн кристаллизатора, продольный разрез;

на фиг.2 - то же, разрез в зоне «А»;

на фиг.3 - то же, разрез в зоне «Б».

на фиг.4 - то же, вид «Д».

Дорн кристаллизатора содержит коническую гильзу 1 с вертикальными каналами 2 для пропуска охлаждающей воды. Дорн установлен на траверсе 3. В нижней части гильзы 1 в зоне «Б» выполнены сквозные вертикальные пазы 4, образующие консольные «лепестки» 5.

Граница между зоной «А», где пазы 4 отсутствуют, и зоной «Б» выбирается таким образом, чтобы формирующаяся корочка на внутренней поверхности заготовки имела толщину, гарантирующую ее от проплавления.

Внутренняя поверхность конической гильзы 1, в нижней части вертикальных пазов 4 (в зоне «Б») имеет конический участок 6. С коническим участком 6 взаимодействует конический участок 7, выполненный на наружной поверхности трубы 8, установленной внутри гильзы 1. Участки 6 и 7 могут выполняться пирамидальными. Угол при вершине пирамидальных поверхностей равен углу конусности, а длина конической или пирамидальной поверхности гильзы составляет 0,1-0,2 длины пазов 4.

Труба 8 снабжена механизмом 9 для ее перемещения вдоль оси гильзы 1, ход перемещения трубы не превышает 0,5 длины конусных поверхностей.

В качестве механизма 9 может использоваться гидравлический цилиндр, расположенный в верхней части гильзы 1.

Дорн кристаллизатора работает следующим образом.

При снижении скорости вытягивания полой заготовки из кристаллизатора, ее поверхности будут больше времени находиться в контакте с водоохлаждаемой конической рабочей поверхностью гильзы 1. В результате снижается температура заготовки, и ее усадка увеличивается, а диаметр внутренней поверхности гильзы 1 уменьшается. Заготовка начинает обжимать гильзу 1, а также «лепестки» 5, расположенные в зоне «Б».

Для предотвращения «оковывания» гильзы 1 заготовкой, под действием механизма 9 труба 8 перемещается вниз, конические участки 6 и 7 выходят из контакта. Консольные «лепестки» 5 под действием внутренней поверхности заготовки деформируются, замыкая зазор между коническими участками 6 и 7. Величина конусности рабочей поверхности гильзы 1 увеличивается, «оковывания» гильзы 1 не происходит. Описанный переходный процесс длится до достижения скорости вытягивания заготовки заданных значений.

При увеличении скорости вытягивания полой заготовки наблюдается повышение температуры ее внутренней поверхности, усадка заготовки уменьшается, диаметр внутренней поверхности заготовки увеличивается, начинает формироваться зазор между рабочей поверхностью гильзы и заготовкой.

Под действием механизма 9 труба 8 перемещается вверх, при взаимодействии конических участков 6 и 7, «лепестки» 5 деформируются и компенсируют зазор между гильзой и заготовкой. Обеспечивается хорошее охлаждение внутренней поверхности заготовки, исключается проплавление затвердевшей корочки на внутренней поверхности заготовки.

Таким образом, осуществляют управление профилем рабочей поверхности гильзы 1 при изменении скоростного и температурного режима процесса разливки.

Управление профилем рабочей поверхности дорна обеспечивает хорошее качество заготовки, стабильное протекание процесса разливки, исключает возможность возникновения аварийных ситуаций.

Размещение конического участка 6 в нижней части вертикальных пазов 4, выполнение его длиной равной 0,1-0,2 от длины пазов позволяют уменьшить упругую жесткость «лепестков» 5 и снизить напряжения при их деформации.

Ограничение хода перемещения трубы величиной 0,5 длины конических поверхностей позволяет уменьшить габариты гидравлического цилиндра 9, находящегося в стесненных условиях зоны разливки.

Выполнение величины конусности двух взаимодействующих конических участков 6 и 7 меньше 15° обеспечивает условия для самоторможения и упрощает систему управления гидроцилиндром 9 перемещения трубы 8 в процессе разливки.

Пример. Дорн с изменяющейся конусностью рабочей поверхности для кристаллизатора машины непрерывного литья полых заготовок для непрерывного литья полой круглой заготовки с размерами ⌀330/⌀160 мм. Длина гильзы 1 дорна составляет 800 мм, вертикальные пазы 4 располагаются в нижней части гильзы и имеют длину 400 мм (зона Б), образуют «лепестки» 5. Длина конического участка гильзы составляет 60 мм, ход перемещения трубы 8-30 мм, угол конусности 10°.

Оптимальная скорость вытягивания заготовки из кристаллизатора оставляет 0,9 м/мин.

При «перековшовке», т.е. замене опустевшего сталеразливочного ковша на новый полный, скорость вытягивания заготовки может быть снижена до 0,2-0,3 м/мин. Задержка при установке разливочных стаканов ковша может привести к приостановке процесса вытягивания.

Усадка заготовки, связанная со снижением скорости вытягивания и кратковременной остановкой процесса, будет компенсирована при перемещении трубы 8 вниз и деформацией «лепестков» 5. Для компенсации усадки заготовки, при снижении скорости вытягивания до указанных значений без остановки процесса, трубу 8 с помощью механизма 9 достаточно переместить на 10 мм.

После окончания «перековшовки» скорость вытягивания постепенно возвращается к заданным значениям - 0,9 м/мм, температура поверхности заготовки возрастает, усадка заготовки снижается, и трубу 8 перемещают в прежнее положение.

1. Дорн с изменяющейся конусностью рабочей поверхности для кристаллизатора машины непрерывного литья полых заготовок, включающий установленную на траверсе коническую гильзу с вертикальными каналами для пропуска охлаждающей воды и выполненными в нижней части гильзы равномерно расположенными сквозными вертикальными пазами и соосно установленную внутри гильзы трубу, отличающийся тем, что участок внутренней поверхности гильзы, расположенный в нижней части зоны сквозных вертикальных пазов, выполнен коническим и его длина составляет 0,1÷0,2 длины пазов, а на наружной поверхности трубы также выполнен конический участок, при этом для взаимодействия конических участков наружной поверхности трубы и внутренней поверхности гильзы труба установлена с возможностью перемещения вдоль оси гильзы.

2. Дорн по п.1, отличающийся тем, что механизм для перемещения трубы вдоль оси гильзы выполнен в виде гидроцилиндра.

3. Дорн по п.2, отличающийся тем, что ход перемещения трубы не превышает 0,5 длины конического участка внутренней поверхности гильзы.

4. Дорн по п.2 или 3, отличающийся тем, что величина конусности конических участков наружной поверхности трубы и внутренней поверхности гильзы не превышает 15°.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывной разливке металлов. Кристаллизатор содержит корпус 1, гильзу 2, верхнюю уплотнительную крышку 3, нижнюю крышку 4, циркуляционную рубашку 6, выполненную в виде тонкостенной трубы.

Изобретение относится к металлургии и предназначено для непрерывного литья металлов и сплавов. .

Изобретение относится к изготовлению толстых стальных слябов с литейной толщиной, превышающей 360 мм, и литейной шириной, превышающей 1000 мм, в установке непрерывной разливки.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в процессе непрерывного литья заготовок слябового сечения. .
Изобретение относится к металлургической промышленности и литейному производству и может быть использовано для изготовления прутков, трубных заготовок различной конфигурации.

Изобретение относится к литейному производству и предназначено для непрерывного, непрерывно-циклического и циклического литья металлов и сплавов. .

Изобретение относится к металлургии, в частности к моделированию охлаждения кристаллизатора. .

Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывной разливке полых заготовок. Дорн кристаллизатора содержит установленную на траверсе полую коническую гильзу, имеющую вертикальные каналы для пропуска охлаждающей воды. В нижней части гильзы выполнены расположенные равномерно по периметру сквозные вертикальные пазы. Ширина вертикальных сквозных пазов не превышает 2 мм. Внутренняя поверхность гильзы выполнена многогранной, каждая грань которой размещена между вертикальными сквозными пазами. При замене опустевшего сталеразливочного ковша на новый ковш скорость вытягивания заготовки снижается, температура поверхности заготовки также снижается, а усадка увеличивается, что компенсируется упругой деформацией лепестков гильзы. После возврата к исходным параметрам разливки температура поверхности заготовки возрастает, усадка снижается, и лепестки приобретают первоначальную форму. Повышается надежность работы дорна кристаллизатора и улучшается качество отливаемых полых заготовок. 4 ил., 1 пр.

Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывному литью деталей в форме биллетов. Устройство для непрерывной разливки содержит систему подачи расплавленного металла, сборку формы и кольцо водяных форсунок. Система подачи металла включает насадку с отверстием для подачи расплава, литники, расположенные по окружности внутренней стенки насадки, и впускной желоб, подающий расплав во внутренний желоб в корпусе насадки. Сборка формы содержит литейное кольцо, переходную плиту и упорное кольцо. На литейном кольце и переходной плите выполнены наклонные поверхности, взаимодействующие друг с другом. Упорное кольцо обеспечивает приложение смещающей силы на переходную плиту и автоматическое центрирование переходной плиты относительно литейного кольца при термическом расширении этих элементов. Для изменения длины формы между переходной плитой и кольцом водяных форсунок устанавливают разделительную плиту. 4 н. и 1 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к области металлургии. Способ включает подачу жидкой стали из ковша через герметичную камеру 3 в металлоприемник 23 и через металлопровод 18 во внутреннюю полость кристаллизатора, формирование первичной корки литого слитка, вытягивание слитка из кристаллизатора, кристаллизацию в зоне вторичного охлаждения, порезку слитка на мерные заготовки. Кристаллизатор 4 состоит из головной части и герметично сопряженной с ней хвостовой неподвижной части. Головная часть выполнена в виде трубчатого обтекателя 15 с закрепленной внутри него с зазором водоохлаждаемой медной гильзой 14 и установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно цилиндрического корпуса 20 неподвижной части кристаллизатора. Слиток из кристаллизатора вытягивают непрерывно со скоростью 25÷60 мм/с. Во время перемещения головной части кристаллизатора в направлении, противоположном вытягиванию слитка, осуществляют приращение первичной корки слитка. Во время возврата головной части в исходное положение под действием пружины 30 первичную корку слитка сжимают в продольном направлении кольцевым буртом 16 гильзы 14. Обеспечивается снижение поверхностных и внутренних дефектов слитка. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 пр.

Изобретение относится к металлургии. Дорн содержит смонтированный на траверсе внутренний полый металлический корпус 1, закрепленную на нем с образованием каналов для циркуляции охлаждающей воды наружную тонкостенную коническую металлическую гильзу 3 и устройство 12 для обеспечения циркуляции воды в дорне под давлением 10-50 МПа. Гильза 3 выполнена с толщиной стенки, не превышающей 6 мм, из металла с модулем упругости не меньше 9000 МПа и пределом текучести не ниже 350 МПа. Обеспечивается повышение стабильности процесса разливки при переходных процессах, надежности работы дорна и улучшение качества отливаемых полых заготовок. 1 з.п. ф-лы,1 ил.

Изобретение относится к металлургии. Литейная форма выполнена из медного материала и содержит литейную поверхность (2), обращенную к расплаву металла. В литейной поверхности (2) выполнены компенсационные швы (3) шириной (В). Во время процесса разливки расплав металла не проникает в компенсационный шов (3). Расстояние (А) компенсационных швов (3) друг от друга и ширина (В) рассчитаны так, что во время процесса разливки компенсационные швы (3) в максимуме закрыты со стороны входных отверстий. Обеспечивается предотвращение выпучивания и трещинообразования в зоне зеркала ванны металла. 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к металлургии. Кристаллизатор (1) содержит сквозную формовочную полость (2). Формовочная полость (2) ограничена в направлении извлечения заготовки впускным отверстием (3) для заливки расплава и выпускным отверстием (4) для извлечения затвердевшей заготовки. Поперек направления извлечения формовочная полость (2) ограничена внутренней стенкой (5) кристаллизатора (1). Формовочная полость (2) имеет зону (8) снятия нагрузки с соответствующим разгрузочным литейным конусом (9) и несколькими углублениями (10) во внутренней стенке (5). Углубления (10) проходят по продольной длине зоны (8) в направлении извлечения и имеют форму винтовой линии с уменьшающимися постоянно и монотонно по развернутой длине противоположно направлению извлечения заготовки глубиной или шириной. Обеспечивается достаточное и гомогенное нарастание оболочки заготовки вдоль всего периметра заливочного поперечного сечения и предотвращение высоких контактных давлений и сил трения заготовки в кристаллизаторе. 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при непрерывном литье слитков на установках вертикального типа. Устройство содержит кристаллизатор с газовой рубашкой охлаждения и рабочей втулкой с газовыми соплами, соединенными с газовой рубашкой. Газовые сопла расположены рядами вдоль оси втулки в шахматном порядке так, что площади их выходных поперечных сечений частично перекрыты в горизонтальных плоскостях. Охлаждающий газ подают на боковую поверхность формирующегося слитка в виде кольцевого поля под давлением, превышающим давление металла. Кольцевое поле охлаждающего газа формируют при вращении рабочей втулки с соплами. Обеспечивается увеличение скорости литья. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области металлургии. Титановый сляб для горячей прокатки получают в прямоугольном кристаллизаторе электронно-лучевой плавильной печи путем заливки расплавленного металла в кристаллизатор сверху со стороны стенки короткой стороны кристаллизатора. Деформация титанового сляба по толщине составляет не более 5 мм в продольном направлении, а по ширине - не более 2,5 мм в продольном направлении на 1000 мм длины сляба. На угловых частях титанового сляба выполнены скругления с радиусом кривизны от 5 до 50 мм. Отношение ширины к толщине титанового сляба составляет от 2 до 10, а отношение длины к ширине составляет не менее 5. Обеспечивается подача сляба в стан горячей прокатки непосредственно после плавки в электронно-лучевой плавильной печи без передела или правки при исключении образования трещин на угловых частях сляба. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении горячекатаной стальной полосы на совмещенной литейно-прокатной установке. В кристаллизаторе (2) литейной установки отливают сляб толщиной 105-130 мм, который обжимают до толщины 85-120 мм в направляющем устройстве (6). Длина (L) опорного участка, измеренная между мениском (13) в кристаллизаторе (2) и обращенным к обжимному стану (4) черновой прокатки концом (14) направляющего устройства (6), больше или равна 18,5 м. Скорость vc литья составляет 3,8-7 м/мин, при этом: при vc=3,8-5,0 м/мин отливают слябы с толщиной 100-120 мм, при vc=5,0-5,9 м/мин отливают слябы с толщиной 85-110 мм, при vc больших и равных 5,9 м/мин отливают слябы максимальной толщины 102 мм. Прокатку сляба (3) до промежуточной полосы (3′) в обжимном стане (4) черновой прокатки выполняют не дольше 80 с, в по меньшей мере четырех проходах прокатки, с использованием по меньшей мере четырех клетей (41, 42, 43, 44) черновой прокатки. Обеспечивается высокое качество полосы при высокой производственной мощности и эффективном использовании энергии установок разливки и прокатки. 2 н. и 31 з.п. ф-лы, 6 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении горячекатаной стальной полосы на совмещенной литейно-прокатной установке. В кристаллизаторе (2) литейной установки отливают сляб толщиной 95-110 мм, который обжимают до толщины 60-95 мм в направляющем устройстве (6). Длина (L) опорного участка, измеренная между мениском (13) в кристаллизаторе (2) и обращенным к обжимному стану (4) черновой прокатки концом (14) направляющего устройства (6), составляет 12-15,5 м. Скорость vc литья составляет 3,8-7 м/мин. Прокатку сляба (3) до промежуточной полосы (3′) в обжимном стане (4) черновой прокатки выполняют не дольше 80 с, в по меньшей мере четырех проходах прокатки, с использованием по меньшей мере четырех клетей (41, 42, 43, 44) черновой прокатки. Обеспечивается повышение качества полосы при повышении производственной мощности и эффективном использовании энергии установок разливки и прокатки. 2 н. и 32 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх