ЗАТРАВКА МАШИНЫ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ КРУПНЫХ СЛИТКОВ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО РАСПОЛОЖЕННЫМИ КРИСТАЛЛИЗАТОРАМИ Российский патент 1997 года по МПК B22D11/08 

Изобретение относится к металлургии, а именно к машинам непрерывного литья крупных слитков методом послойного наращивания их сечения в ряде последовательно расположенных кристаллизаторов и может быть использовано для сокращения металлоемкости и габаритов затравочного устройства.

Известна затравка слябовой криволинейной МНЛЗ, содержащая головку, контактирующую с расплавленным металлом, и средство перемещения головки по оси ручья, выполненное в виде взаимодействующей с роликами МНЛЗ гибкой цепи с жесткими звеньями (см. Кн. Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3-х томах. Т. 2. Машины и агрегаты сталеплавильных цехов. / Целиков А.И. и др./ М. Металлургия, 1988, с. 234, 2 абз. сверху). Недостатком данной затравки является ее высокая металлоемкость и значительная (5 7 м) длина. Кроме того, затравка описанной конструкции не может быть использована в МНЛЗ несколькими последовательно установленными кристаллизаторами.

Известна также затравка слябовой криволинейной МНЛЗ, содержащая головку и средство перемещения головки, реализованное в виде взаимодействующей с роликами МНЛЗ гибкой шарнирной цепи с раздвижными звеньями (см. там же, 3 абз. сверху). При этом каждое звено состоит из подвижной и неподвижной пластин, между которыми помещена воздушная камера, распирающая пластины при подаче в нее воздуха. Недостатками затравки являются сложность изготовления, значительные металлоемкость и размеры, а также ненадежность работы по причине быстрого выхода из строя воздушных камер и, как следствие, недостаточного сцепления затравки с тянущими роликами. Использование данной затравки для разливки слитков методом послойного наращивания не представляется возможным.

Известна также принятая за прототип затравка машины непрерывного литья с двумя расположенными на оси ручья кристаллизаторами, в которой головка затравки выполнена составной из блоков различного поперечного сечения, смонтированных последовательно один в полости другого с возможностью поступательного перемещения в направлении оси затравки (см. авт.св. СССР N 710768, кл. B 22 D 11/04, фиг. 1 и пример конкретного выполнения). При этом полость каждого последующего блока выполнена сквозной и одинакового по длине поперечного сечения, что предполагает обязательное использование индивидуальных средств перемещения для каждого блока. Недостатком известной конструкции затравочного устройства являются значительные габариты и металлоемкость устройства, обусловленные использованием индивидуальных средств перемещения блоков, а также трудность обеспечения синхронной работы блоков головки в момент начала вытягивания.

Задачей изобретения является создание компактного, с низкой металлоемкостью затравочного устройства, обеспечивающего синхронизацию работы последовательно установленных блоков головки в момент начала вытягивания.

Для решения поставленной задачи в затравке МНЛЗ, содержащей составную головку, выполненную из блоков различного поперечного сечения, смонтированных последовательно один в полости другого с возможностью поступательного перемещения в направлении оси затравки, а также средства перемещения блоков, полость каждого последующего блока выполняют глубиной, равной высоте предыдущего блока, а средства перемещения блоков заменяют одной, установленной на оси затравки тянущей штангой; кроме того, торцевую поверхность каждого предыдущего блока, обращенную к торцевой поверхности полости последующего блока, выполняют в форме усеченной пирамиды; при этом тянущую штангу выполняют раздвижной многозвенной телескопической; а блоки головки дополнительно снабжают фиксаторами в виде воздушной камеры, взаимодействующей с подвижным элементом, выходящим на наружную поверхность блока, и подпружиненными телами качения, выступающими за пределы этой поверхности.

Известно, что одной из проблем разливки многослойных отливок в МНЛЗ является проблема синхронизации работы последовательно установленных кристаллизаторов в момент начале вытягивания. Решение проблемы упирается в создание простого и надежного затравочного устройства, обеспечивающего:
быструю установку его в кристаллизаторах МНЛЗ;
четкую и своевременную последовательность включения кристаллизаторов в момент начала вытягивания слитка;
наименьшие потери металла с головной обрезью слитка;
легкость в управлении процессом вытягивания головы слитка;
конструктивную компактность и малую металлоемкость устройства.

Известные затравочные устройства в применении к МНЛЗ с последовательно установленными кристаллизаторами не отвечают указанным техническим требованиям, т.к. предполагают оснащение каждого из кристаллизаторов своей индивидуальной и независимой от других затравкой. Недостатки данного решения в плане конструктивного несовершенства и трудностей управления разрозненными затравками очевидны.

В отличие от известных затравочных устройств в заявленной затравке полость каждого последующего блока выполнена глубиной, равной высоте предыдущего блока, а средства перемещения блоков выполнены в виде одной, установленной на оси затравки тянущей штанги. Указанный признак позволяет обеспечить конструктивную простоту и низкую металлоемкость средств перемещения блоков, а также снижение до минимума головной обрези слитка.

Выполнение торцевой поверхности каждого предыдущего блока, обращенной к торцевой поверхности полости последующего блока, в форме усеченной пирамиды обеспечивает самоцентрирование блоков при их взаимном перемещении, что исключает заклинивание устройства вследствие непопадания предыдущего блока в полость последующего. Данная форма блоков является не единственной, обеспечивающей центровку блоков (например, возможна форма конуса или др. тела качения), однако эта форма блоков наиболее экономична и проста в изготовлении, что снижает себестоимость устройства и ремонтные издержки.

Выполнение средств перемещения блоков головки в виде раздвижной телескопической штанги обеспечивает наибольшую компактность и низкую металлоемкость устройства. Применение альтернативных вариантов средств перемещения (например, жесткой штанги) лишает устройство этих преимуществ.

Заявленный признак оснащения каждого блока фиксаторами, выполненными в виде воздушной камеры, взаимодействующей с подвижным элементом, выходящим на наружную поверхность блока, оговаривает один из возможных вариантов фиксации блоков в кристаллизаторах и между собой. По мнению авторов, данный способ крепления блоков в сравнении с другими вариантами (например, механическими защелками, гидравлическими зажимами и т.д.) обеспечивает большую надежность, безопасность эксплуатации и относительно низкую себестоимость затравочного устройства.

Оснащение каждого блока подпружиненными телами качения, выступающими за пределы наружной поверхности блоков, позволяет облегчить ввод блоков головки в кристаллизаторы МНЛЗ за счет их самоцентрирования, а также исключить повреждения рабочих поверхностей кристаллизаторов при перемещениях в них блоков.

На фиг. 1 чертежа показан общий вид затравки и схема расположения блоков головки в кристаллизаторах МНЛЗ; на фиг. 2 разрез блока по месту установки фиксатора; на фиг. 3 разрез блока по месту установки тела качения, а на фиг. 4 схема работы затравки в момент начала разливки металла.

Затравка (фиг. 1) содержит составную головку, набранную из блоков 1 3 различного поперечного сечения, установленных в кристаллизаторах 4 6 МНЛЗ с возможностью перемещения в направлении оси X затравки, а также средства перемещения блоков. Ось X затравки совпадает с осью ручья МНЛЗ. Каждый последующий блок головки снабжен полостью, допускающей свободное размещение в ней предыдущего блока. Глубина H_n+1 полости каждого последующего блока равна высоте h_n предыдущего блока. Средство перемещения блоков головки по оси ручья выполнено в виде раздвижной телескопической штанги 7, прикрепленной к блоку 1 наименьшего поперечного сечения. Торцевая поверхность каждого предыдущего блока, обращенная к торцевой поверхности полости последующего блока, имеет скосы 8, придающие нижней части блока форму усеченной пирамиды. Каждый блок дополнительно содержит фиксаторы 9 и подпружиненные тела качения 10, выходящие на наружную поверхность блоков, параллельную оси X.

Фиксаторы (фиг. 2) выполнены в виде размещенной в теле блока воздушной камеры 11, взаимодействующей с накладкой 12, установленной с возможностью перемещения в направлении нормали к наружной поверхности блока. Тела качения (фиг. 3) выполнены в форме роликов 13, установленных в проемах блоков подушками 14, взаимодействующими с пружиной 15, упирающейся в дно проема. Цилиндрическая поверхность роликов выступает за пределы наружной поверхности блока.

Перед началом разливки производят установку затравки в рабочее положение. Для этого последовательным перемещением вверх звеньев раздвижной телескопической штанги 7 (фиг. 1) добиваются размещения блоков 1 3 затравочной головки на требуемых уровнях соответствующих кристаллизаторов 4 - 6. При этом центрирование блоков относительно рабочих поверхностей кристаллизаторов обеспечивается телами качения 10. Далее, при помощи фиксаторов 9 фиксируют блоки в рабочем положении, для чего подают воздух в воздушные камеры 11 (фиг. 2) и прижимают накладки 12 к стенкам кристаллизаторов. Возникшие в результате центровки щели между блоком и стенками кристаллизаторов устраняют асбестовой ветошью, после чего контактирующую с жидким металлом поверхность блоков во избежание приваривания к слитку, покрывают слоем сыпучего холодильника. Затравка готова к работе.

Устройство работает следующим образом. Жидкий металл 16 (фиг. 4) подают в полость первого по ходу разливки кристаллизатора 4, дно которого образовано блоком 1. После формирования необходимой для начала вытягивания слитка толщины твердой корки и затвердевания металла в районе замка затравки избыточное давление воздуха в камере 11 (фиг. 2) первого блока уменьшают. В результате этого подвижный элемент 12 перемещается внутрь блока, чем снимается блокировка блока 1 (фиг. 4) в кристаллизаторе 4. Далее, совместным перемещением блока 1 и верхнего звена штанги 7 производят вытягивание первичного слитка 17 из кристаллизатора 4. При необходимости слиток подвергают действию вторичного охлаждения. По достижении слитком 17 кристаллизатора 5 блок 1 головки вводят в полость следующего блока 2. В момент совмещения верхних краев блоков 1 и 2 производят временную остановку затравки, в период которой надувают воздушную камеру блока 1 и в полость кристаллизатора 5 подают жидкий металл первого наращиваемого слоя.

Далее с блоком 2 производят те же операции, что и с блоком 1 (см. выше), в результате чего из кристаллизатора 5 вытягивают слиток более крупного поперечного сечения. Аналогично вытягивают слиток из последующих кристаллизаторов. Отсоединение затравки от головной части слитка производят после полного затвердевания "головы" с помощью гидравлического домкрата (не показан).

Примером конкретного выполнения заявленного устройства является затравка машины непрерывного литья заготовок для производства слитков сечением 480х1220 мм. Слиток производят в трех последовательно установленных кристаллизаторах сечением 160х900 мм, 320х1060 мм и 480х1220 мм с рабочей скоростью вытягивания 0,3 м/мин. Затравочное устройство, обеспечивающее начало вытягивания слитка, содержит головку с тремя блоками, поперечное сечение которых соответствует сечению указанных кристаллизаторов. При этом каждый следующий блок имеет полость, позволяющую предыдущему блоку разместиться внутри полости. В качестве средства перемещения головки использована трехзвенная телескопическая штанга с диаметром выдвижных звеньев 100, 200 и 300 мм. Длина каждого звена составляет 4 м. Штанга приводится в движение посредством гидравлического механизма с осевым усилием 20 т. Кроме этого, каждый блок головки снабжен установленной по его периметру воздушной камерой с подвижными полиуретановыми накладками. Рабочее давление воздуха в камерах до 1 МПа. Нижняя часть блоков выполнена в форме усеченной пирамиды с углами наклона граней к оси ручья 20 25^o. Наряду с этим, каждый блок оснащен установленными в проемах блока подпружиненными полиуретановыми роликами диаметром 50 мм, выступающими за пределы наружной поверхности блока на 5 мм.

Применение заявленной затравки на МНЛЗ с тремя кристаллизаторами позволяет обеспечить синхронизацию работы блоков головки в момент начала литья, сократить металлоемкость устройства в 1,5 раза и снизить габаритные размеры в направлении длины затравки в 3 раза.

Таким образом, совокупность отличительных признаков заявленного устройства обеспечивает решение поставленных в изобретении задач.

Сущность изобретения: головка затравки выполнена из блоков различного поперечного сечения, вложенных один в полость другого. Сечения блоков соответствуют сечениям кристаллизаторов. Блоки установлены с возможностью взаимного перемещения вдоль оси затравки. Средство перемещения блоков выполнено в виде одной, установленной на оси затравки телескопической штарги. Кроме этого, нижняя часть блоков имеет форму усеченной пирамиды, а тело каждого блока дополнительно содержит фиксаторы положения блока надувного типа и центрирующие устройства в виде подпружиненных тел качения. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Затравка машины непрерывного литья крупных слитков с последовательно расположенными кристаллизаторами, содержащая составную головку, выполненную из блоков различного поперечного сечения, смонтированных последовательно один в полости другого с возможностью поступательного перемещения в направлении оси затравки и средства перемещения блоков, отличающаяся тем, что глубина полости каждого последующего блока равна высоте предыдущего блока, а средства перемещения блоков выполнены в виде одной, установленной вдоль оси затравки, тянущей штанги. 2. Затравка по п. 1, отличающаяся тем, что торцевая поверхность каждого предыдущего блока обращена к торцевой поверхности полости последующего блока и выполнена в форме усеченной пирамиды. 3. Затравка по п. 1, отличающаяся тем, что тянущая штанга выполнена раздвижной, телескопической. 4. Затравка по п. 1, отличающаяся тем, что каждый блок имеет фиксаторы, выполненные в виде воздушной камеры, в которой расположен подвижный элемент, выходящий на наружную поверхность блока. 5. Затравка по п. 1, отличающаяся тем, что каждый блок имеет подпружиненные тела качения, выступающие за пределы наружной поверхности блока.