Устройство для поддержки и качания кристаллизатора установки для непрерывной разливки
Изобретение относится к непрерывной разливке и может быть использовано для поддержки и качания кристаллизатора. Устройство (10) содержит раму (20) и опоры (30). Неподвижный узел (31) опоры закреплен на раме (20). В подвижном узле (32) выполнены каналы (50, 60) для охлаждающей среды. Соединение вертикальных и горизонтальных каналов для охлаждающей среды узлов (31) и (32) обеспечивается трубками (70) Т-образной формы. Трубка (70) содержит первый канал (71), жестко связанный с узлом (32) в горизонтальном направлении (В), второй (72) и третий (73) каналы, проходящие от первого канала (71) в противоположных направлениях вдоль направления (А), соединенные с торцевыми участками (80, 81) неподвижного узла (31) через каналы (100, 101). Второй канал (72) выполнен глухим, а третий канал (73) – сквозным. Каналы (72, 73) и предпочтительно канал (71) имеют тот же диаметр, что и трубки подачи охлаждающей среды. Обеспечиваются оптимальные условия работы сервомеханизма качания кристаллизатора за счет освобождения кристаллизатора от воздействующих на него вертикальных гидравлических сил путем направления их на неподвижный узел опоры. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение, в общем, относится к установкам для непрерывной разливки и, в частности, к устройству, обеспечивающему поддержку кристаллизатора и его качание в процессе непрерывного литья, в частности, но не исключительно, относящихся к производству слябов.
Уровень техники
Непрерывное литье является производственным процессом, при котором металлический материал, например сталь, льется под действием силы тяжести из ковша в желоб, а из желоба в кристаллизатор. Как известно, кристаллизатор в установке для непрерывной разливки содержит открытое дно и боковые стенки предпочтительно, но не исключительно, выполненные из меди, которые при работе постоянно охлаждаются предпочтительно, но не исключительно, водой.
Благодаря наличию системы охлаждения жидкий металл, который контактирует с боковыми стенками кристаллизатора, отверждается, формируя таким образом сляб, имеющий отвержденную «оболочку» вокруг «жидкого ядра». Оболочка обеспечивает определенную стабильность сляба, позволяющую перемещать его вниз через множество валков, установленных спереди по ходу от кристаллизатора, которые предпочтительно, но не исключительно, определяют дугообразную траекторию, радиус которой составляет несколько метров, на которой продолжается процесс отверждения сляба. После прихода в горизонтальное положение сляб может разрезаться на элементы требуемого размера или подвергаться механической обработке, например, путем прямой прокатки без нарушения непрерывности для получения ряда готовых изделий, таких как листы или полосы. Последний процесс также известен как «разливка - прокатка».
Установки по изготовлению слябов, получаемых непрерывным литьем, описываются, например, в европейских патентах ЕР 0415987, ЕР 0925132, ЕР 0946316 и ЕР 1011896 и в международной публикации WO 2004/026497, все документы на имя данного заявителя, которые относятся, в частности, к производству стальных полос.
Известно, что при непрерывном литье производится качание кристаллизатора в вертикальном направлении, т.е. вдоль направления литья для предотвращения приставания отвержденного материала к медным боковым стенкам кристаллизара и обеспечения подачи смазывающей среды, которая позволяет снизить силы трения между металлом и кристаллизатором. Качание кристаллизатора в вертикальном направлении предпочтительно, но не исключительно, производится по синусоидальному закону.
Для этого кристаллизатор обычно устанавливается на опорное качающееся устройство, содержащее, по меньшей мере, одну опору, с которой соедине сервомеханизм, такой как гидравлический домкрат, для обеспечения ее качания в вертикальном направлении. Опора, в частности, содержит неподвижный узел, закрепленный на раме, которая, в свою очередь, установлена на фундаменте, а также подвижный узел, закрепленный на неподвижном узле с возможностью скольжения в вертикальном направлении. Кристаллизатор устанавливают на подвижном узле с возможностью перемещения в вертикальном направлении вместе с узлом. Подвижный узел соединен с сервомеханизмом, поэтому суммарная масса, участвующая в колебательных перемещениях, включает массу кристаллизатора, массу подвижного узла опоры и массу охлаждающей жидкости, содержащейся внутри.
Предпочтительно, но не исключительно, опорное устройство включает две опоры, расположенные симметрично по сторонам кристаллизатора. В этом случае сервомеханизмы, связанные с опорами, синхронизированы друг с другом для создания колебаний кристаллизатора с одинаковой амплитудой и фазой.
Огромный технический и технологический прогресс в области установок для непрерывной разливки позволяет получать все увеличивающиеся «массовые расходы», т.е. увеличивать количество стали, выходящей в единицу времени при непрерывном литье. Это предполагает применение все более мощных охлаждающих систем для кристаллизаторов, которые требуют высоких рабочих давлений охлаждающей текучей среды, например, порядка 20 бар или выше, и больших расходов, что приводит к увеличению поперечных сечений подающих труб.
Охлаждающая текучая среда, например вода, подается в кристаллизатор через каналы, образованные в опорах качающего устройства и, в частности, в подвижном узле каждой опоры. Эти каналы обычно проходят в вертикальном направлении, что обеспечивает соединение труб, которые подают охлаждающую текучую среду ниже подвижного узла. При циркуляции охлаждающей текучей среды за счет комбинации высоких рабочих давлений и больших поперечных сечений каналов возникают гидравлические силы, величина которых сопоставима с величиной других сил, обычно действующих на кристаллизатор при работе установки для непрерывной разливки, в частности, сил инерции, связанных с массой кристаллизатора, и пульсирующих нагрузок, создаваемых сервомеханизмом, которые вызывают качание кристаллизатора.
Гидравлические силы, создаваемые при входе или выходе охлаждающей текучей среды, в частности, стремятся поднять кристаллизатор и его опоры и, следовательно, влияют на динамическое равновесие вместе с пульсирующими нагрузками, предназначенными для качания опор. Поэтому при проектировании сервомеханизма приходится учитывать данное динамическое равновесие сил, что приводит к конструктивным и функциональным решениям, которые не всегда являются удовлетворительными.
Другая известная проблема опорных и качающих устройств для кристаллизатора заключается в том, что колебания, передаваемые сервомеханизмом на упругие элементы, которые гидравлически соединяют неподвижные трубки, которые обычно расположены вертикально сзади по ходу от опорного устройства кристаллизатора, и на подвижный узел одиночной опоры, вызывают колебания давления в каналах, образованных в опорах и в охлаждающем контуре кристаллизатора, изменяя таким образом расход охлаждающей текучей среды за единицу времени, и потенциально могут вызвать явление пульсирующего парообразования. Это снижает теплообмен между металлом и кристаллизатором и неблагоприятно влияет на процесс отверждения сляба. Уменьшение теплообмена также может привести к образованию трещин в медных боковых стенках кристаллизатора, контактирующих с проходящим через них металлом, а также привести к возникновению явления тепловой усталости.
Для решения этой проблемы известно применение гидропневматических аккумуляторов, устанавливаемых вдоль ветвей охлаждающего контура кристаллизатора. Однако применение гидропневматических аккумуляторов затруднено из-за их габаритных размеров. Кроме того, для эффективного снижения пульсаций давления, которые нарушают расход охлаждающей текучей среды, гидропневматические аккумуляторы должны проектироваться под определенные диапазоны частот и в них должны устанавливаться определенные уровни давления, следовательно, они не могут функционировать при изменении давления охлаждающей среды, например, при выходе металла из кристаллизатора в функции расхода.
Таким образом, существует потребность в разработке устройства для поддержания и качания кристаллизаторов на установках для непрерывной разливки, обеспечивающего устранение вышеупомянутых недостатков, которое является целью настоящего изобретения.
Раскрытие изобретения
Идея решения, лежащего в основе настоящего изобретения, заключается в подаче охлаждающей текучей среды в каналы, образованные в подвижном узле каждой опоры, в горизонтальном направлении путем соединения, по меньшей мере, одной трубки подачи текучей среды, которая обычно имеет вертикальное расположение, при помощи, по меньшей мере, одной Т-образной соединительной трубки, имеющей первый горизонтальный канал, соединенный с подвижным узлом, второй глухой вертикальный канал, соединенный с неподвижным узлом, и третий сквозной канал, соосный со вторым каналом, соединенный с подающей трубкой. Благодаря данному решению поток охлаждающей текучей среды, подаваемый через подающую трубку, входит в подвижный узел или выходит из него горизонтально через первый канал и одновременно движется вертикально, за счет чего вертикальные гидравлические силы, в частности гидростатические силы, направляются на неподвижный узел на глухом торце второго канала.
Следовательно, обеспечивается направление вертикальных гидравлических сил, создаваемых потоком охлаждающей текучей среды под давлением, т.е. сил, направленных в сторону кристаллизатора, на неподвижный узел каждой опоры, освобождая кристаллизатор от гидравлических сил, которые стремятся поднять его при функционировании установки для непрерывной разливки, и обеспечивая оптимальные условия работы сервомеханизма, который вызывает качание кристаллизатора.
Также идея, лежащая в основе настоящего изобретения, заключается в установке на опорном и качающемся устройстве гидравлических демпферов, обеспечивающих минимизацию колебаний давления, вызванных качанием кристаллизатора и его опор. В частности, эти гидравлические демпферы устанавливаются на одной прямой с трубками, подающими охлаждающую текучую среду и располагаются сзади или спереди по ходу от каждой опоры опорного и качающего устройства, т.е. сзади или спереди по ходу от контура охлаждения кристаллизатора, обеспечивая преимущество, заключающееся в получении режима течения в контуре охлаждения кристаллизатора, при котором имеют место квазистатические условия давления, обеспечивающие максимальную эффективность теплообмена.
Гидравлические демпферы могут предпочтительно быть связаны с Т-образными соединительными трубками, которые снабжают каналы, выполненные в опорах качающего устройства, и, следовательно, закреплены как относительно подвижного, так и относительно неподвижного узла, что позволяет получить синергетический эффект конфигурации соединительных трубок, целью которой является направление вертикальных гидравлических сил, которые стремились бы поднимать кристаллизатор, в сторону неподвижного узла, со средством, обеспечивающим демпфирование колебаний давления в магистрали подачи охлаждающей текучей среды.
Эта конфигурация также является простой и дешевой и не требует сложного изменения опор традиционного опорного и качающего устройства или его креплений к фундаменту, что благоприятно сказывается на затратах.
Краткое описание чертежей
Прочие преимущества и признаки опорного и качающего устройства по изобретению станут понятны специалистам в данной области техники из следующего не ограничивающего описания варианта его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых приведено:
- Фиг. 1 - пространственный вид узла, на котором схематически показано опорное и качающее устройство для кристаллизаторов;
- Фиг. 2 - пространственный вид опоры опорного и качающего устройства Фиг. 1;
- Фиг. 3 - вид в продольном сечении опоры, выполненном по линии III-III Фиг. 2.
Осуществление изобретения
Как показано на Фиг. 1 и 2, опорное и качающее устройство для кристаллизаторов установок для непрерывной разливки слябов обозначено ссылочной позицией 10 и содержит раму 20, обеспечивающую крепление к фундаменту (не показанному на чертежах) установки для непрерывной разливки. Рама 20 имеет U-образную форму и, в частности, содержит параллельные рычаги 21, соединенные поперечиной 22.
Устройство 10 также содержит, по меньшей мере, одну опору 30, обеспечивающую установку кристаллизатора, схематически показанного на Фиг. 1 пунктирной линией. В показанном варианте осуществления изобретения устройство 10, в частности, содержит две опоры 30, установленные на параллельных рычагах 21 рамы 20.
При работе установки для непрерывной разливки металл в жидком состоянии, например сталь, заливается под действием гравитации в кристаллизатор 40 в вертикальном направлении А предпочтительно, но не исключительно, при помощи специального керамического канала (не показанного на чертеже) и проходит через сквозную полость 41 кристаллизатора 40, начиная таким образом процесс охлаждения, за счет чего формируется «оболочка», т.е. отвержденная внешняя поверхность сляба. Сквозная полость 41 имеет по существу прямоугольное поперечное сечение, стенки которого обычно, но не исключительно, выполнены из меди.
Рама 20 имеет такую конфигурацию, при которой параллельные рычаги 21 с опорами 30 и поперечиной 22 окружают выходное отверстие сквозной полости 41, не препятствуя прохождению сляба. В частности, как показано на общем виде в плане, перпендикулярном вертикальному направлению А, рычаги 21 и опоры 30 выровнены в первом горизонтальном направлении В, параллельном более короткой стороне поперечного сечения сквозной полости 41, а поперечина 22 выровнена во втором горизонтальном направлении С, параллельном более длинной стороне поперечного сечения сквозной полости 41.
Кристаллизатор 40 снабжен контуром охлаждения (не показанном на чертеже), который окружает сквозную полость 41, обеспечивая поглощение тепловой энергии, выделяемой в процессе отверждения оболочки сляба. Контур охлаждения кристаллизатора 40 снабжается при помощи множества каналов, образованных в опорах 30, которые выходят на верхние плоскости опор 30, т.е. на плоскости, на которые опирается и на которых закреплен кристаллизатор 40, на участках соответствующих вводам и выводам каналов контура охлаждения.
Как известно, в процессе непрерывного литья кристаллизатор 40 качается в вертикальном направлении А для исключения прилипания отвержденного металла к медным стенкам сквозной полости 41 и в то же время для снижения сил трения между металлом и стенками.
Как показано на Фиг. 2, иллюстрирующей только левую опору 30 устройства 10, показанного на Фиг. 1, опоры 30 содержат неподвижный узел 31, закрепленный на раме 20, и подвижный узел 32, закрепленный на неподвижном узле 31 с возможностью скольжения и соединенный с сервомеханизмом, обеспечивающим его возвратно поступательное перемещение, например, по синусоидальному закону. В проиллюстрированном варианте осуществления изобретения неподвижный узел 31 окружает подвижный узел 32 по периметру таким образом, что последний может скользить относительно первого вдоль вертикального направления А.
Подвижный узел 32 также направляется в вертикальном направлении А множеством листовых рессор 33, которые в проиллюстрированном варианте осуществления расположены вдоль первого горизонтального направления В и скреплены с подвижным узлом 32 в центральной части последнего, а на концах - с неподвижным узлом 31. Для этой цели подвижный узел 32 содержит фланцы 34 на сторонах, расположенных в первом горизонтальном направлении В, которые выступают от него в противоположных направлениях во втором горизонтальном направлении С и снабжены соответствующими контрпластинами 35; неподвижный узел 31 включает опоры 36, снабженные соответствующими контрпластинами 37.
Следует понимать, что вышеописанная система крепления не является обязательной для изобретения, и в данной области техники известно несколько других систем крепления, обеспечивающих скрепление подвижного узла 32 с неподвижным узлом 31, в которой используются, например, жесткие рычаги и петли, направляющие и тому подобные элементы. Однако вышеописанная система крепления является предпочтительной, поскольку применение листовых пружин обеспечивает для подвижного узла 32 свойства колебательной системы, собственная частота которой может использоваться для создания в процессе возвратно-поступательного перемещения явления резонанса, что может свести к минимуму энергию, необходимую для поддержания перемещения кристаллизатора 40.
Кроме того, применение листовых рессор 33 позволяет выбрать зазоры в вертикальном направлении А подвижного узла 32, которые имеют место в прочих системах крепления, например, выполненных на основе жестких рычагов с петлями и шарнирами.
Как описано выше, для обеспечения качания кристаллизатора 40 подвижный узел 32 соединен с сервомеханизмом, способным сообщать ей возвратно-поступательное перемещение, например, по синусоидальному закону.
Как показано на Фиг. 3, в проиллюстрированном варианте осуществления изобретения сервомеханизм включает, в частности, линейный привод 38, например гидравлический привод, который соединен одним концом с подвижным узлом 32 в его центральной части вдоль первого и второго направлений В и С, а противоположным концом - с неподвижным узлом 31.
Соосно с линейным приводом 38 предпочтительно установлена пружина 39, например, спиральная пружина, способная выдерживать статическую нагрузку, возникающую за счет действия веса кристаллизатора 40, подвижного узла 32 и содержащейся в них охлаждающей жидкости. Применение пружины 39 является предпочтительным, поскольку это позволяет использовать линейный привод 38 меньшего размера и меньшей мощности при той же подвешенной общей массе.
Также на Фиг. 3 показано, что для обеспечения питания контура охлаждения кристаллизатора 40 опоры 30 содержат множество каналов 50, 60, обеспечивающих прохождение охлаждающей текучей среды, например воды.
Питающие трубки (не показанные на чертеже) контура охлаждения обычно располагаются сзади по ходу от опорного устройства 10 относительно направления подачи текучей среды и соединяются с неподвижными узлами 31 опор 30. Кроме того, подающие трубки расположены в вертикальном направлении А таким образом, что траектория охлаждающей текучей среды, идущей к кристаллизатору 40, является по существу вертикальной.
В проиллюстрированном варианте осуществления каналы 50 и 60 имеют разную площадь поперечного сечения. Каналы 50 имеют большую площадь поперечного сечения и предназначены для подачи охлаждающей текучей среды в ветви контура охлаждения и отвода текучей среды из ветвей для охлаждения более длинных сторон сляба, а каналы 60 имеют меньшее поперечное сечение и предназначены как для подачи охлаждающей текучей среды в ветви контура охлаждения и отвода текучей среды из ветвей контура охлаждения для охлаждения более коротких сторон сляба, так и для охлаждения сляба на валках, которые расположены на выходе из кристаллизатора 40.
В проиллюстрированном варианте осуществления изобретения опора 30 содержит два канала 50 большего диаметра, расположенных симметрично относительно средней плоскости М подвижного узла 32, и три канала 60 меньшего диаметра.
Как показано на Фиг. 3, каналы 59 большего диаметра определяют траекторию потока, содержащую идущий под прямым углом участок внутри подвижного узла 32 между первым отверстием 51, например, определяющим ввод для охлаждающей текучей среды, сформированном на боковой поверхности подвижного узла 32, и второе отверстие 52, сформированное на его верхней поверхности, т.е. поверхности, предназначенной для контакта с кристаллизатором 40. В проиллюстрированном варианте осуществления изобретения первые отверстия 51 каналов 50 сформированы на сторонах, расположенных в первом горизонтальном направлении В, за счет чего они не пересекаются с рессорами 33, которые направляют перемещение подвижного узла 32 в вертикальном направлении А.
Опоры 30 также содержат, по меньшей мере, одну соединительную трубку 70, обеспечивающую соединение, по меньшей мере, одной подающей трубки охлаждающей текучей среды в каналы, сформированные в подвижном узле 32 и имеющие конфигурацию, обеспечивающую ввод охлаждающей текучей среды в горизонтальном направлении.
По меньшей мере, одна соединительная трубка 70 соединена как с подвижным узлом 32 опоры 30, как это делается в опорных и качающих устройствах известного уровня техники, так и с неподвижным узлом 31, и ее конфигурация обеспечивает ввод охлаждающей текучей среды под давлением и выход в горизонтальном направлении из подвижного узла 32 и в то же время воздействие текучей среды на неподвижный узел 31 в вертикальном направлении А.
Как показано на Фиг. 3, в проиллюстрированном варианте осуществления изобретения соединительная трубка 70 имеет Т-образную форму, содержащую первый канал 71, жестко соединенный с подвижным узлом 32 в соответствии с первыми отверстиями 51. Первый канал 71 расположен по существу горизонтально, а более конкретно, в первом горизонтальном направлении В. Соединительная трубка 70 также содержит второй и третий каналы 72, 73, которые проходят в противоположных направлениях от первого канала 71 в вертикальном направлении А.
И второй, и третий каналы 72, 73 соединены с неподвижным узлом 31. В частности, второй канал 72 соединен с первым торцевым участком 80 неподвижного узла 31, а третий канал 73 соединен со вторым торцевым участком 81, который образует продолжение основания неподвижного узла 31 в первом горизонтальном направлении В. В точке соединения третьего канала 73 во втором торцевом участке 81 сформирован канал 90, который обеспечивает прохождение охлаждающей текучей среды от подающей трубки (не показанной на чертеже), соединенной с неподвижным узлом 31 в направлении соединительной трубки 70.
Как можно заметить, за счет данной системы крепления второй канал 72 является глухим каналом, а третий канал 73 является сквозным каналом, обеспечивающим прохождение охлаждающей текучей среды в первом и втором каналах 71, 72.
Для обеспечения качания подвижного узла 32 отсутствует жесткое скрепление второго и третьего каналов 72, 73 соединительной трубки 70 с неподвижным узлом 31, вместо этого крепление осуществляется через два деформируемых в осевом направлении канала, расположенные с противоположных сторон первого канала 71 соединительной трубки.
В проиллюстрированном варианте осуществления изобретения эти деформируемые в осевом направлении каналы, в частности, являются рукавами 100, 101 с продольным сечением в форме буквы омега. Рукава 100, 101 выполнены из эластичного материала, такого как прорезиненная ткань, и их размеры подобраны таким образом, чтобы выдерживать давление подачи охлаждающей текучей среды.
Рассмотрим, например, поток охлаждающей текучей среды, поступающий в контур охлаждения кристаллизатора 40: перед поступлением в каналы 50, сформированные в подвижном узле 32, охлаждающая текучая среда проходит через второй торцевой участок 81 неподвижного узла 31, соответствующего каналу 90, а затем через третий канал 73 в вертикальном направлении А, достигая таким образом глухого торца второго канал 72, соединенного с неподвижным узлом 31 на первом торцевом участке 80. Охлаждающая текучая среда одновременно отклоняется под прямыми углами в первый канал 71, поступая таким образом в подвижный узел 32 в горизонтальном направлении. Внутри подвижного узла 32 за счет геометрии каналов 50 охлаждающая текучая среда отклоняется под прямыми углами и выходит из подвижного узла 32 в вертикальном направлении А, затем поступает непосредственно в контур охлаждения кристаллизатора 40, где она отклоняется в горизонтальном направлении для охлаждения поверхностей сквозной полости 41.
Траектория охлаждающей текучей среды на входе и на выходе из кристаллизатора 40 схематически показана на Фиг. 3 стрелками, расположенными одна за другой вдоль каналов соединительной трубки 70. Параллельные стрелки, показанные в районе первого торцевого участка 80, представляют собой гидростатическое давление охлаждающей текучей среды.
В свете вышеизложенного понятно, что гидравлические силы, создаваемые за счет прохождения охлаждающей текучей среды под давлением через соединительную трубку 70, в частности, через третий канал 73 и второй канал 72, и направленные в вертикальном направлении А, не воздействуют на кристаллизатор 40, как это имеет место в опорных и качающих устройствах известного уровня техники. Наоборот, данные силы воздействуют на неподвижный узел 31 каждой опоры 30, создавая соответствующую силу реакции в фундаменте, к которому прикреплено устройство 10 по изобретению.
Второй и третий каналы 72, 73 соединительной трубки 70 и каналы 90, а также предпочтительно первый канал 71 имеют одинаковый диаметр, соответствующий диаметру трубок подачи охлаждающей текучей среды. Это позволяет избежать нежелательных динамических явлений, таких как ускорение или замедление охлаждающей текучей среды, которые могут создавать дополнительные напряжения в вертикальном направлении А и, следовательно, в кристаллизаторе 40.
Поток охлаждающей текучей среды под давлением, который входит или выходит в горизонтальном направлении через первый канал 71 соединительной трубки 70, вместо этого создает силы, направленные в противоположную сторону в горизонтальном направлении, результирующая которых создает соответствующую силу реакции в рессорах 33, и, в более общем случае, в удерживающих элементах между неподвижным узлом 31 и подвижным узлом 32, не влияя на баланс сил, действующих на кристаллизатор 40 в вертикальном направлении А.
Соответственно возможна оптимизация работы линейного привода 38 и он может быть спроектирован исключительно в зависимости от общей колеблющейся массы, образуемой кристаллизатором 40, опорами 30 и охлаждающей текучей средой, вне зависимости от сил, создаваемых потоком охлаждающей текучей среды по давлением.
В проиллюстрированном варианте осуществления изобретения подвижный узел 32 содержит, в частности, две Т-образные соединительные трубки 70, расположенные с противоположных сторон узла в горизонтальном направлении симметрично относительно средней плоскости М, более конкретно, в первом горизонтальном направлении В. Симметричная конфигурация относительно средней плоскости М соединительных трубок 70, показанная Фиг. 3, является предпочтительной, поскольку она позволяет минимизировать результирующую гидравлических сил в горизонтальном направлении.
Кроме того, в проиллюстрированном варианте осуществления изобретения соединительные трубки 70 соединяются только с каналами 50 большего диаметра, также расположенными симметрично относительно средней плоскости М. Каналы 60 меньшего диаметра, наоборот, пересекают подвижный узел 32 в вертикальном направлении А, не позволяя минимизировать гидравлические силы, создаваемые за счет прохождения охлаждающей текучей среды через них при входе в кристаллизатор 40 или при выходе из нее.
Для решения данной проблемы аналогично каналам 50 большого диаметра поперечные вводы и выводы, а также соединительные трубки, расположенные между подвижным узлом 32 и неподвижным узлом 31, для каналов 60 могут выполняться с меньшим диаметром, что дает преимущества, описанные выше. Однако вариант осуществления опорного и качающего устройства 10, описанного выше, является предпочтительным, поскольку он является более компактным, чем опорное и качающее устройство, которое получается при наличии дополнительных соединительных трубок с каналами 60 меньшего диаметра. Кроме того, гидравлические силы, которые возникают при прохождении охлаждающей текучей среды в каналах 60 меньшего диаметра, являются пренебрежимо малыми по сравнению с силами, присутствующими в каналах 50 большего диаметра и, поэтому по существу не влияют на баланс сил, действующих на кристаллизатор 40.
Согласно еще одному аспекту изобретения опорное и качающее устройство 10 кристаллизатора 40 содержит, по меньшей мере, один гидравлический демпфер, обеспечивающий минимизацию колебаний давления, вызванных качанием кристаллизатора 40 и его опор 30. Данный, по меньшей мере, один гидравлический демпфер установлен на одной линии с трубками, по которым охлаждающая текучая среда подается к опорам 30, и расположен сзади или спереди по ходу от них относительно направления потока охлаждающей текучей среды.
В частности, по меньшей мере, один гидравлический демпфер связан, по меньшей мере, с одной соединительной трубкой 70, установленной на подвижных узлах 32 опор 30.
В соответствии с настоящим изобретением гидравлический демпфер предпочтительно сформирован из деформируемых в осевом направлении каналов, связанных, по меньшей мере, с одной соединительной трубкой 70, т.е. для проиллюстрированного варианта осуществления изобретения с эластичными рукавами 100, 101, расположенными с противоположных торцов второго и третьего каналов 72, 73 соединительной трубки 70 в вертикальном направлении А, которые, в свою очередь, соединяются с торцевыми участками 80, 81 неподвижного узла 31.
Изобретатель обнаружил, что изменения объема эластичных рукавов 100, 101 за счет эластичности материала, из которого они выполнены, а также за счет возвратно-поступательного перемещения подвижного узла 32 создает циклический насосный эффект с частотами, по существу совпадающими с частотами возвратно-поступательного перемещения, обеспечиваемого сервомеханизмом, приводя к возникновению колебаний давления в канале охлаждающей текучей среды. За счет применения пар рукавов, которые установлены, как показано на Фиг. 3, при качании подвижного узла 32, один рукав сжимается, другой подвергается растяжению. Следовательно, пульсации давления, создаваемые рукавами 100, 101, происходят в противофазе и взаимно компенсируются, за счет чего происходит выравнивание давления охлаждающей текучей среды.
В альтернативном варианте эластичные рукава 100, 101 могут быть заменены другими деформируемыми в осевом направлении элементами, такими, как, например, телескопические каналы, снабженные соответствующими уплотняющими элементами, обеспечивающими отслеживание колебательных перемещений подвижного узла 32 при сохранении связи между соединительной трубкой 70 и первым и вторым торцевыми участками 80, 81 неподвижного узла 31, эти деформируемые в осевом направлении элементы связаны с гидравлическим демпфером, например, с гидропневмоническим аккумулятором.
Конфигурация с противоположными эластичными рукавами 100, 101 является предпочтительной, поскольку она обеспечивает более высокие уплотняющие характеристики по отношению к прохождению потока охлаждающей текучей среды и обеспечивает эффективное гашение колебаний давления при сохранении минимальных габаритов опор 30, помимо соответствия критерию эффективности затрат и простоты обслуживания.
Вместо этого применение гидропневматических аккумуляторов может предпочтительно сочетаться с применением гидравлических демпферов в кристаллизаторе противоположных эластичных рукавов для получения более полного гашения колебаний давления в канале охлаждающей текучей среды. В этом случае, фактически, поскольку гидравлические демпферы позволяют гасить практически все колебания давления, вызванные колебаниями кристаллизатора, могут использоваться гидропневматические аккумуляторы малого размера, калиброванные под давление в четко определенных ограниченных диапазонах, например, соответствующих возможным изменениям давления подачи охлаждающей текучей среды.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения опорное и качающее устройство 10 содержит, по меньшей мере, один гидропневматический аккумулятор, например, установленный вдоль одного из каналов, сформированных в подвижном узле 32 каждой опоры 30 кристаллизатора 40, например, вдоль одного из каналов 50 большего диаметра.
1. Устройство для поддержки и качания кристаллизатора установки непрерывной разливки, содержащее раму (20), по меньшей мере одну опору (30) для установки кристаллизатора (40), содержащую неподвижный узел (31), закрепленный на раме (20), и подвижный узел (32), установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальном направлении (А) относительно неподвижного узла (31) и соединенный с сервомеханизмом (38), причем в подвижном узле (32) выполнены каналы (50, 60), обеспечивающие движение потока охлаждающей среды в контур охлаждения кристаллизатора (40) и наружу из него, соединенные с трубками подачи охлаждающей среды, расположенными вдоль вертикального направления (А), отличающееся тем, что оно снабжено по меньшей мере одной соединительной трубкой (70) Т-образной формы, содержащей первый канал (71), жестко связанный с подвижным узлом (32) в горизонтальном направлении (В), второй (72) и третий (73) каналы, проходящие от первого канала (71) в противоположных направлениях вдоль вертикального направления (А), соединенные соответственно с первым и вторым торцевыми участками (80, 81) неподвижного узла (31) через дополнительные деформируемые в осевом направлении каналы (100, 101), обеспечивающие прохождение охлаждающей среды к первому и второму каналам (71, 72), при этом второй канал (72) представляет собой глухой канал, а третий канал (73) – сквозной канал, причем второй и третий каналы (72, 73), и предпочтительно первый канал (71), по меньшей мере одной соединительной трубки (70) имеют тот же диаметр, что и трубки подачи охлаждающей среды.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что деформируемые каналы (100, 101) выполнены в виде рукавов из эластичного материала, продольное сечение которых выполнено в форме буквы омега.
3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что оно содержит две соединительные трубки (70) для соединения двух трубок подачи охлаждающей среды с подвижным узлом (32), закрепленные на подвижном узле (32) симметрично на его противоположных сторонах в горизонтальном направлении (В).
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере один гидропневматический аккумулятор, расположенный вдоль каналов (50, 60) подвижного узла (32).
5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что подвижный узел (32) каждой опоры (30) содержит каналы (50) подачи охлаждающей среды к участкам контура охлаждения кристаллизатора (40) и от них для охлаждения больших сторон сляба, и каналы (60), диаметр которых меньше диаметра каналов (50), обеспечивающие подачу охлаждающей текучей среды к участкам контура охлаждения кристаллизатора (40) и от них для охлаждения меньших сторон указанного сляба, а также для охлаждения сляба на первом участке валкового узла, следующим за кристаллизатором (40), причем соединительные трубки (70) соединены только с каналами (50).
6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что каналы (50) образуют канал, расположенный под прямым углом относительно подвижного узла (32), соединяющий первое отверстие (51), сформированное в поперечной поверхности подвижного узла (32), и второе отверстие (52), сформированное на его верхней поверхности.
7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что соединительные трубки (70) соединены с подвижным узлом (32) около указанных первых отверстий (51) каналов (50).
8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что подвижный узел (32) закреплен с возможностью скольжения относительно неподвижного узла (31) в вертикальном направлении (А) посредством консольных пружин (33).
9. Установка для непрерывной разливки, содержащая кристаллизатор и устройство для поддержки и качания кристаллизатора, отличающаяся тем, что она содержит устройство для поддержки и качания кристаллизатора, выполненное по любому из пп. 1-8.
