Устройство для охлаждения струи металла

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (») 75I498

Сова Соеетскнн

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.02.77 (21) 2452654/22-02 с присоединением заявки № (51) N K.

В 22D 11/10 государственный комитет (23) П

Приоритет (43) Опубликовано 30.07.80. Бюллетень № 28 (45) Дата опубликования описания 30.07.80 (53) УДК 621.746.27 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения А. А. Комаров, В. И. Онопченко, Д. A. Дюдкин, А. М. Кондратюк, В. Н. Бордюгов, Л. И. Крупман и А. А. Курдюков (71) Заявитель Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ СТРУИ МЕТАЛЛА

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано на машинах непрерывного литья.

Известно устройство для охлаждения струи металла, выполненное в виде охлаждаемой плиты, расположенной меяду разливочной емкостью и кристаллпзатором (1).

К недостаткам такого устройства следует отнести постоянный контакт одних и тех же участков его рабочей поверхности с жидким металлом. Постоянный контакт жидкого металла с одними и теми же участками плиты приводит к перегреву и эрозии рабочей поверхности ее, сопровождается зависанием п даже привариванием образующейся корочки металла к плите, а также снижает интенсивность охлаждения струи металла.

Цель изобретения — повышение стойкости плиты и интенсивности охлаждения металла.

Это достигается тем, что устройство снабжено валом, на котором шарнирно закреплена плита, и механизмами поворота и перемещения плиты в осевом направлении вала.

На фиг. 1 показано устройство с одной охлаждаемой плитой; на фиг. 2 — то же, с двумя охлаждаемыми плитами, расположенными симметрично оси выходного отверстия емкости, применительно к непрерывной разливке металла.

Устройство, изображенное на фнг. 1, состоит пз промежуточного ковша 1 с разли5 вочпым стаканом 2 и кристаллпзатора 3, между которыми расположена медная водоохлаждаемая плита 4. Охлаждаемая плита

4 снабжена горизонтально расположенной направляющей, выполненной в виде вала 5, 10 пропущенного через трубу 6, которая закреплена на плите. Вал 5 с трубой 6 образуют шарнирное соединение. Плита 4 имеет возможность поворачиваться относительно ос» вала 5 и двигаться вдоль него. Вал 5

15 опирается на опоры 7, которые могут быть закреплены на промежуточном ковше 1 плп на плите кристаллизатора 3. За счет выполнения концов вала 5 в-виде зубчатых шестерен он имеет возможность катиться по

20 реечным опорам 7 за счет реверсивного привода 8. С помощью привода 9 и системы рычагов 10 плите 4 сообщают возвратнопоступательное двнжсние вдоль вала 5. На кристаллнзаторе 3 закреплен рычаг 11 с

25 упором 12 для регулирования положения нижнего конца пл| ты 4. Рычаг 11 закреплен одним концом шарнирно, а другой конец фиксируется пальцем в углублениях 13, выполненных по дуге с радиусом, равным

751498 плечу рычага. Для лучшего схода корочки плита 4 может быть снабжена вибратором.

В рабочем положении плиту 4 располагают между промежуточным ковшом 1 и кристаллизатором 3 так, что нижний конец ее слегка входит в полость кристаллизатора. Подают воду на охлаждение плиты и начинают разливку. Причем в начале разливки, до наполнения кристаллизатора, плиту 4 располагают рядом со струей 14 так, что они не соприкасаются. После наполнения кристаллизатора 3 путем качения вала

5 по опорам 7 с помощью привода 8, связанного с валом цепной передачей, и поворота рычага 11 плиту 4 подводят под струю 14 и одновременно включают привод 9. Плита

4 перемещается поперек струи 14 так, чтобы в крайних положениях слой металла не доходил до кромки плиты примерно на 50 мм.

Это достигается соотношением длин рычагов 10 в зависимости от ширины плиты 4.

При движении плиты 4 перпендикулярно оси стакана 2 струя 14 последовательно орошает всю поверхность плиты, контактируя все время с новым участком ее поверхности. Кратковременный контакт струи с участками поверхности плиты не приводит к перегреву рабочей поверхности меди, что исключает возможность приваривания корочки металла к меди и прогаров плиты.

При этом охлаждение металла происходит не только вследствие непосредственного контакта струи с плитой, но также в результате затвердевания и охлаждения слоя 15 металла, образующегося на плите под действием сил адгезии при орошении ее струей 14. Под действием усадки корочка, образующаяся вследствие затвердевания слоя

15, отрывается от поверхности плиты ti падает в кристаллизатор. Облегчить удаление корочки с плиты можно с помощью вибрации последней. Скорость движения плиты (или скорость привода 9) регулируют таким образом, чтобы корочка падала в момент изменения направления движения плигы или раньше. Тогда струя все время будет контактировать непосредственно с медной плитой, а образующиеся корочки металла без задержки будут поступать в жидкую лунку слитка.

Максимальная ширина плиты 4 из условия полного использования ее поверхности составляет примерно 0,6 определяющего размера кристаллизатора 3 (в данном случае его ширины). Дальнейшее увеличение ширины плиты приведет к неполному использованию ее поверхности вследствие уменьшения хода, так как плита будет упираться в стенки кристаллизатора. Если плиту 4 не вводить в полость кристаллизатора

3, а располагать ее выше, то в этом случае ширину плиты более 0,6 ширины кристаллизатора делать нецелесообразно, так как эффективность устройства повысить не удается, оно станет лишь более громоздким.

ЗО

4О

Последнее обстоятельство обусловлено также тем, что вводить корочки в кристаллизатор ближе 0,10 — 0,15 определяющего размера от его стенок нецелесообразно, а это накладывает ограничения на величину отклонения плиты от оси стакана 2. При условии, что дальний от струи конец корочки падает не ближе 0,10 — 0,15 ширины кристаллизатора от узкой грани, максимальное отклонение плиты от оси струи не должно превышать 0,4 ширины крпсталлизатора, а полный ход плиты — 0,8 ширины кристаллизатора. Минимальный ход плиты обусловлен необходимостью воздействовать лишь на центральную зону слитка и целесообразно ограничить его величиной 0,2 ширины кристаллизатора, чтобы обеспечить удовлетворительную стойкость плиты. Изменение хода плиты может быть применено для регулирования степени охлаждения металла прп постоянной скорости разливки или для поддержания постоянной степени охлаждения при изменяющейся скорости разливки, как это имеет место на практике. Изменение хода плиты в устройстве, изображенном на фиг. 1, достигается путем изменения соотношения длин рычагов 10. Эту операцию следует производить до начала разливки.

Для осуществления возвратно-поступательного движения плиты 4 могут быть применены также пневматические плп гидравлические приводы, тогда регулирование хода плиты 4 можно производить путем установки на направляющей подвижных упоров по обе стороны плиты.

На фиг. 2 показано устройство, содержащее две охлаждаемые плиты 4. Перед разливкой плиты располагают симметрично оси стакана 2 на достаточном удалении от нее, чтобы в начале разливки струя металла проходила между плитами, пе касаясь их поверхности. После наполнения кристаллпзатора 3 плиты 4 сближают так, что они обжимают струю 14 с двух сторон. Это достигают с помощью приводов 8 и рычагов 11 с упорами 12. Верхние края плит 4 плавно отогнуть назад, так что они образуют входной участок для струи 14 с малыми углами встречи, что исключает образование брызг при соприкосповении струи с поверхностью плит. Плиты 4 сближают до расстояния, равного 0,4 — 0,5 начального диаметра струи

14. При этом струя растекается по обеим плитам, частично охлаждается и поступает затем в кристаллизатор 3. При сообщении плитам возвратно-поступательного движения на каждой плите происходит охлаждепие металла и образование корочки, как это было описано применительно к одной плите.

Этим достигается дальнейшее увеличение интенсивности охлаждения металла.

В случае применения устройства с двумя охлаждаемыми плитами возможны два варианта возвратно-поступательного движения плит — совместное и встречное. Пре751498 имущество встречного движения плит в том, что в этом случае плиты можно сближать до минимального расстояния, определяемого двойной толщиной образующейся корочки. При этом корочка с одной стороны открыта и ничто не препятствует ее падению в кристаллизатор. Площадь контакта струи с плитами получается максимальной. Однако в этом случае труднее защищать струю от окисления воздухом, средства защиты 1О получаются громоздкими. При совместном движении плит расстояние между ними больше, для избежания заклинивания образующихся корочек между плитами, несколько меньше площадь контакта и охлаждение 15 металла, но зато проще организовать защиту струи от окисления. Для этого достаточно закрыть плиты с торцов и в образовавшуюся полость подать инертный газ. В этом случае плиты могут иметь общий привод 9 возвратно-поступательного движения (см. фиг. 2), связанный с одной из них. Между собой плиты достаточно соединить с помощью скобы 1б с пазами, которые вставляются в крючки 17 на торцах плит.

Преимущество предлагаемого устройства в том, что при движении плиты 4 поперек струи 14 последняя контактирует все время с новым участком плиты. Это исключает перегрев рабочей поверхности плиты, прогары, приваривание корочки к плите, снижает износ плиты. Следовательно, повышается стойкость плиты.

Постоянное обновление участка контакта струи с плитой способствует также повыше- 35 нию теплоотвода от металла. Кроме того, при движении плита «смазывается» металлом, образующим корочку, которая остывает и под действием усадки падает в кристаллизатор обычно при изменении направления движения плиты или несколько раньше. При каждом реверсе плиты цикл образования корочки повторяется. Следовательно, кроме охлаждения струи за счет непосредственного контакта с плитой, происходит также охлаждение задержавшегося на плите слоя металла и образование дополнительного количества твердой фазы, вводимой в кристаллизатор.

Таким образом, достигается повышение интенсивности охлаждения металла и увеличение количества поступающих в слиток центров кристаллизации, что способствует ускорению затвердевания слитка и улучшению его качества.

Формула изобретения

Устройство для охлаждения струи металла, выполненное в виде охлаждаемой плиты, отличающееся тем, что, с целью повышения стойкости плиты и интенсивности охлаждения металла, устройство снабжено валом, на котором шарнирно закреплена плита, и механизмами поворота и перемещения плиты в осевом направлении вала.

Источники информации, принятые во внимание прп экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 590074, кл. В 22D 11/10, 1976.