Способ непрерывного литья круглых слитков и устройство для его осуществления



Способ непрерывного литья круглых слитков и устройство для его осуществления
Способ непрерывного литья круглых слитков и устройство для его осуществления
Способ непрерывного литья круглых слитков и устройство для его осуществления
Способ непрерывного литья круглых слитков и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2547089:

Пережогин Станислав Станиславович (RU)

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 металлургии и может быть использовано для непрерывного литья слитков на установках вертикального типа.

Известен способ непрерывного или полунепрерывного литья, включающий заливку расплава в кристаллизаторы скольжения различного конструктивного исполнения, выполняющие роль формообразователя отливки (см. Труболитейное производство. Хахалин Б.Д. и др. «Металлургия», 1977, с.153).

Основным недостатком способа непрерывного литья в кристаллизаторы скольжения является контакт жидкого металла со стенками кристаллизатора, проявляющийся в налипании твердеющего расплава к рабочим втулкам (стенкам) кристаллизатора, их короблению, сложность управления процессом кристаллизации вследствие действия усадочных процессов при формировании слитков. Мероприятия, к которым относятся: смазка стенок кристаллизатора, изменение их геометрии, возвратно-поступательное движение кристаллизатора, периодическое вытягивание заготовок, не устранили основного недостатка способа литья в кристаллизаторы скольжения - наличие контакта расплава с охлаждаемой формообразующей рабочей втулкой (стенкой) кристаллизатора.

Наиболее близким по условиям формирования слитков к заявляемому способу является способ непрерывного литья отливок заданного сечения с использованием электромагнитного поля индуктора, выполняющего роль бесконтактного формообразователя боковой жидкой зоны отливки, которая подвергается интенсивному (принудительному) охлаждению, а охлаждающую среду подают на боковую поверхность слитка вблизи жидкой зоны на расстоянии, обеспечивающем расположение фронта кристаллизации на поверхности слитка в пределах высоты индуктора (см. а.с. СССР №437331, кл. B22D 11/00, 1966).

Недостатками существующего способа литья в электромагнитный кристаллизатор являются: низкая скорость литья, которая лимитируется скоростью продвижения фронта кристаллизации вверх по оси слитка в направлении жидкой зоны, а процесс перехода металла из жидкого состояния в жидко-твердое и затем в твердое происходит в пределах достаточно узкой зоны; высокая стоимость оборудования и оснастки, включающие в себя мощные преобразователи частоты, сложные в изготовлении индукторы; повышенный расход электроэнергии.

Цель изобретения: увеличение скорости литья, снижение затрат на оборудование, оснастку и электроэнергию.

В заявляемом способе бесконтактное формообразование жидкого металла осуществляется под действием напора газа, создаваемого по всей площади боковой поверхности расплава со стороны рабочей втулки кристаллизатора и образующего поле напора газа. В способе использован эффект динамического давления (скоростного напора) газа, выходящего под давлением из какого-либо канала или сопла. Высоту металла в газонапорном кристаллизаторе поддерживают на постоянном уровне в пределах зоны действия поля напора газа. Вытягивание слитка производят с постоянной скоростью.

Теоретически, воздействие напора газа на поверхность жидкого металла можно рассматривать как воздействие на жидкость, близкую к идеальной, т.е. без учета вязкости и поверхностного натяжения, а температуру газа иметь равной температуре жидкого металла.

На рисунках 1, 2, 3, 3а схематично показан механизм формообразования различных поверхностей при воздействии на жидкость скоростным напором струй газа. На рисунке 1 изображено образование углубления на поверхности жидкости 3 в сосуде 1 при воздействии напора газа, выходящего из неподвижного сопла 2. На данной площади образуется постоянное поле напора газа, которое относится к стационарным полям физической величины.

На рисунке 2 изображено образование кольцевого углубления на поверхности жидкости 3 при воздействии напора газа, создаваемого соплом 2, которое вращается вокруг оси 4. Из рисунка видно, что максимальная глубина лунки S образуется в месте действия напора газа. При перемещении струи газа с прежней позиции глубина лунки начинает уменьшаться под действием архимедовых сил до момента, когда струя газа вновь вернется на эту позицию и восстановит углубление в жидкости до прежнего размера. Чем выше скорость вращения струи газа по окружности, тем меньше разница глубин S и S1 по периметру кольцевого углубления. Таким образом создается поле напора газа, которое с течением времени изменяется во всех точках образовавшегося углубления от нуля до максимального значения и относится к нестационарным полям.

На рисунке 3 изображено образование сужения жидкости 3 цилиндрической формы в сосуде 1 при воздействии напора газа, создаваемого соплом 2 щелевидной формы, либо соплами, расположенными на втулке 5 в одном ряду в шахматном порядке по ее высоте (фиг. 3а), которая вращается вокруг оси. За счет быстрого вращения втулки 5 напор газа из сопел 2 создает кольцевое поле напора газа в образовавшейся полости 4. Кроме того, в полости 4 поддерживается постоянный градиент давления газа по высоте сформированного столба жидкости.

Для бесконтактного формообразования жидкого металла в виде цилиндра необходимо создать кольцевое поле напора газа, превышающее давление жидкого металла. Решение задачи создания кольцевого поля напора газа - в быстром перемещении струй газа по всей площади боковой поверхности формирующегося слитка. С этой целью предусмотрено вращение рабочей втулки кристаллизатора, которая имеет один или более рядов сопел, расположенных вдоль оси втулки в шахматном порядке с целью частичного перекрытия их площадей в горизонтальных плоскостях. При достаточно быстром вращении рабочей втулки, струи газа охватывают всю площадь боковой поверхности формирующегося слитка, удерживая расплав в форме цилиндра. Одновременно с формообразованием происходит охлаждение расплава потоками газа и формирование корочки кристаллизующегося металла, которая растет по мере прохождения через зону поля напора газа, после чего формирующийся слиток подвергается прямому охлаждению жидкостью для обеспечения необходимой скорости продвижения фронта кристаллизации. За счет увеличения зоны охлаждения может быть значительно увеличена скорость вытягивания слитка, а использование маломощного привода вращения рабочей втулки кристаллизатора по сравнению с использованием дорогостоящего электротехнического оборудования и оснастки с высоким потреблением электроэнергии приводит к снижению затрат на производство слитков.

Известно устройство для непрерывного вертикального литья круглых слитков, содержащее кристаллизатор с рубашкой охлаждения, кольцевой спрейер и механизм вытягивания (см. Герман Э. «Непрерывное литье», М., 1961, с.232). Недостатком данного устройства для осуществления заявляемого способа, позволяющего обеспечить бесконтактное формообразование и охлаждение расплава, является невозможность вращения рабочей стенки (втулки) кристаллизатора, неподвижно закрепленной в корпусе кристаллизатора.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что в устройстве для непрерывного вертикального литья круглых слитков, содержащем кристаллизатор с рубашкой охлаждения, кольцевой спрейер и вытягивающий механизм, в заявленном способе рабочая втулка кристаллизатора соосно установлена на подшипниках в корпус кристаллизатора и имеет привод вращения шкива, установленного на хвостовике втулки, а в стенке втулки на рабочей части имеются отверстия, выполняющие роль сопел и расположенные вдоль оси втулки в одном ряду в шахматном порядке или другим количеством рядов таким образом, что площади их поперечных сечений перекрываются друг с другом в горизонтальных плоскостях, или рабочая втулка имеет одну или более сквозных вертикальных щелей, выполняющих роль сопел.

На рисунке 4 изображено устройство для непрерывного литья круглых слитков, где: 1 - корпус кристаллизатора, 2 - сопла, 3 - жидкий металл, 4 - зона кольцевого поля охлаждающего газа, 5 - рабочая втулка, 6 - подшипник, 7 - шкив, 8 - спрейер, 9 - слиток, 10 - вытягивающее устройство, 11 - патрубок подачи жидкого газа, 12 - газовая рубашка кристаллизатора, 13 - заливочное устройство.

Устройство работает следующим образом.

Вводится затравка (не показана) в рабочую втулку 5. Включается подача сжатого газа через патрубок 11 в газовую рубашку 12 кристаллизатора и привод вращения рабочей втулки 5 кристаллизатора через шкив 7. Сжатый газ из газовой рубашки 12 через сопла 2 под напором выходит во внутреннюю полость рабочей втулки 5, образуя кольцевое поле напора газа 4. Затем открывается подача расплава на затравку из заливочного устройства 13. По достижении уровня металла необходимой высоты в зоне напора газа 4 рабочей втулки 5, приводится в действие вытягивающий механизм 10 и открывается подача воды в спрейер 8. Непрерывно поступающий расплав попадает в кольцевое поле напора газа 4 и удерживается этим полем в форме цилиндра, одновременно охлаждаясь потоком этого газа. По мере опускания расплава, зарождается и увеличивается корочка кристаллизующегося металла. На выходе из кристаллизатора поверхность формирующегося слитка 9 подвергается прямому охлаждению жидкостью из кольцевого спрейера 8. В процессе литья поддерживается постоянный уровень металла в кристаллизаторе заливочным устройством 13.

1. Способ непрерывного литья круглых слитков, включающий удержание расплава в заданных контурах отливки, принудительное охлаждение металла путем подачи охлаждающей среды на боковую поверхность формирующегося слитка, сохранение слоя жидкого металла над закристаллизовавшейся частью круглого слитка, отличающийся тем, что удержание жидкого металла в заданных контурах отливки и его охлаждение осуществляют кольцевым полем охлаждающего газа, создаваемым путем подачи охлаждающего газа через сопла, выполненные во вращающейся вокруг вертикальной оси рабочей втулке кристаллизатора, под давлением, превышающим давление металла, а после выхода слитка из кристаллизатора осуществляют его прямое охлаждение жидкостью.
2. Устройство для непрерывного литья круглых слитков, содержащее кристаллизатор с газовой рубашкой охлаждения и рабочей втулкой и механизм вытягивания круглого слитка, отличающееся тем, что в рабочей втулке выполнены газовые сопла, соединенные с газовой рубашкой охлаждения кристаллизатора и расположенные рядами вдоль оси втулки в шахматном порядке, при этом площади выходных поперечных сечений сопел частично перекрыты в горизонтальных плоскостях, а рабочая втулка установлена в неподвижном корпусе кристаллизатора на подшипниках с возможностью вращения вокруг вертикальной оси с помощью привода, при этом устройство снабжено кольцевым спрейером для прямого охлаждения слитка.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии. Кристаллизатор (1) содержит сквозную формовочную полость (2).

Изобретение относится к металлургии. Литейная форма выполнена из медного материала и содержит литейную поверхность (2), обращенную к расплаву металла.

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.

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.

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.

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.

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.

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 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