СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТАНОВКИ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛОВ С КРИВОЛИНЕЙНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСЬЮ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК B22D11/00 B22D11/08 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов.

Известен способ эксплуатации установки непрерывной разливки металлов с криволинейной технологической осью, включающий последовательную разливку разливочных ковшей, ввод в кристаллизатор перед началом каждой разливки шарнирной затравки с головкой, снабженной фигурным вырезом на ее торце, подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка, поддерживание и направление слитка при помощи приводных и холостых роликов вдоль технологической оси, охлаждение поверхности слитка охладителем, распыливаемым форсунками, расположенными между роликами. При этом между разливками очередного разливочного ковша изменяют ширину вытягиваемого из кристаллизатора слитка.

Кроме того, устройство для эксплуатации установки непрерывной разливки металлов с криволинейной технологической осью содержит кристаллизатор и далее расположенные приводные и холостые ролики с переменным зазором между ихними бочками от максимального значения под кристаллизатором до минимального значения в конце технологической оси, а также шарнирную затравку, состоящую из отдельных звеньев с упругими элементами в их корпусах и головки с фигурным вырезом на торце. (Машины непрерывного литья слябовых заготовок. Нисковских В.М. и др. М. Металлургия, 1991, с.116-120, рис.61-62).

Недостатками известных способа и устройства являются неудовлетворительное качество непрерывнолитых слитков, а также низкая стойкость роликов и их подшипниковых опор. Это объясняется тем, что в процессе разливки на краевых участках бочек роликов, частично свободных от слитка и частично заходящих за его торцевые грани, образуется слой окалины и накипи. Сказанное является следствием испарения охладителя, стекающего с охлаждаемых участков по поверхности слитка в направлении его торцев в месте контакта слитка с бочками роликов. При этом в средней части граней слитка, контактирующих с бочками роликов, образующих слой окалины и накипи, постоянно разрушается и удаляется потоком воды вследствие механического взаимодействия оболочки слитка с бочкой ролика, претерпевающей деформацию выпучивания под действием ферростатического давления. В то же время на краевых, свободных от контакта со слитком и частично расположенных под ним участках бочек роликов, образуется слой накипи охладителя и окалины, содержащий, кроме того, частички шлаковой смеси с поверхности слитка, подаваемой в кристаллизатор.

Наличие на поверхности бочек роликов слоя окалины и накипи снижает интенсивность теплоотвода как от бочек роликов при их внутреннем охлаждении при помощи проточной воды и от поверхности бочек посредством теплоотвода в окружающую среду зоны вторичного охлаждения, так и от поверхности краевых участков слитков в районе их узких граней. Эти недостатки особенно сказываются при смене ширины отливаемого слитка и ее увеличения от минимального значения до максимального.

В этих условиях снижаются стойкость роликов из-за образования на их бочках сеток разгара, перегрева роликов, увеличения нагрузок на ролики вследствие уменьшения зазора между их бочками, качество непрерывнолитых слитков по внутренним и наружным трещинам из-за снижения теплоотвода от их и деформации оболочки вследствие уменьшения зазора между бочками.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении стойкости роликов и улучшении качества непрерывнолитых слитков.

Указанный технический эффект достигают тем, что производят последовательную разливку разливочных ковшей, вводят в кристаллизатор перед началом каждой разливки шарнирную затравку с головкой, снабженной фигурным вырезом на ее торце, подают металл в кристаллизатор, вытягивают из него слиток, поддерживают и направляют слиток при помощи приводных и холостых роликов вдоль криволинейной технологической оси, охлаждают поверхность слитка охладителем, распыливаемым форсунками, расположенными между роликами, изменяют ширину вытягиваемого слитка.

Между разливками очередного разливочного ковша производят удаление слоев окалины и накипи с поверхности бочек роликов по их краям посредством механического разрушения. Удаление окалины и накипи осуществляют на длине участка с торца бочки, равном (0,8-1,4) х (1_б 1_сл), где 1_б длина бочки ролика; 1_сл ширина ранее разливаемого слитка; (0,8-1,4) эмпирический коэффициент.

Кроме того, указанный технический эффект достигается тем, что устройство для эксплуатации установки непрерывной разливки металлов с криволинейной технологической осью включает кристаллизатор и далее расположенные приводные и холостые ролики с переменным зазором между бочками от максимального значения под кристаллизатором до минимального значения в конце технологической оси, а также шарнирную затравку, состоящую из отдельных звеньев с упругими элементами в их корпусах и головки с фигурным вырезом на ее торце.

Затравка снабжена дополнительными шарнирно соединенными звеньями, присоединенными к крайнему звену затравки вместо головки. Каждое дополнительное звено снабжено подвижными накладками с рифленой внешней поверхностью, попарно расположенными по краям вдоль корпуса звена по его противоположным граням. Каждая пара противоположных накладок снабжена упругими элементами с ограничителями величины перемещения накладок в виде тяг, расположенных в корпусе дополнительного звена.

Повышение стойкости роликов будет происходить вследствие удаления с их поверхности слоя окалины и накипи посредством механического воздействия при помощи накладок на дополнительных звеньях с рифленой поверхностью.

Улучшение качества непрерывнолитых слитков будет происходить вследствие контакта их поверхности с бочками роликов, свободных от слоев окалины и накипи.

Диапазон значений эмпирического коэффициента в пределах (0,8-1,4) объясняется закономерностями отложения и образования на поверхности бочек роликов слоев окалины и накипи.

При меньших значениях не будет полностью удаляться слой окалины и накипи с поверхности бочек роликов. Большие значения устанавливать не имеет смысла, т.к. слой окалины и накипи удаляется в средней части по длине бочки под действием оболочки слитка, претерпевающей деформацию выпучивания вследствие ферростатического давления.

Указанный диапазон устанавливают в обратной пропорциональной зависимости от разницы длины бочки и ранее разливаемого слитка.

Снабжение корпусов дополнительных звеньев упругими элементами с ограничителями объясняется необходимостью создания необходимого усилия от рифленых поверхностей накладок на поверхность бочек роликов для обеспечения механического удаления слоев окалины и накипи с учетом изменения ферростатического давления на оболочку слитка на каждую пару роликов по длине технологической оси установки непрерывной разливки металлов.

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.

На фиг.1 показана схема устройства для эксплуатации установки непрерывной разливки металлов, продольный разрез; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 -вид по стрелке Б.

Устройство для эксплуатации установки непрерывной разливки металлов состоит из кристаллизатора 1, роликов 2, звеньев затравки 3 с шарнирами 4, дополнительных звеньев 5 с осями 6, накладок 7 с рифлением 8, стяжек 9, пружин 10, корпусов 11, подшипниковых опор 12, рам 13, стаканов 14.

Эксплуатация установки непрерывной разливки металлов с криволинейной технологической осью осуществляют следующим образом.

Пример. В процессе непрерывной разливки производят последовательную разливку сталеразливочных ковшей емкостью по 350 т.

Перед началом каждой разливки в кристаллизатор 1 вводят головку с фигурным вырезом на ее торце в виде "ласточкиного хвоста" (не показано), присоединенную к шарнирной затравке 3, состоящей из отдельных звеньев, соединенных между собой шарнирами 4. После этого в кристаллизатор 1 подают жидкую сталь и вытягивают из него плоский слиток или сляб. В зоне вторичного охлаждения слиток поддерживают и направляют вдоль технологической оси при помощи холостых и приводных роликов 2, жестко расположенных на подшипниковых опорах 12, которые смонтированы на несущих рамах 13. Технологическая ось установки выполнена по радиусу с криволинейным участком перед горизонтальным участком. Поверхность слитка охлаждают водой, распыливаемой форсунками (не показаны), установленные между бочками роликов 2.

Для сцепления с роликами 2 в процессе перемещения корпуса звеньев затравки 3 снабжены упругими элементами, например, пружинами или резиновыми емкостями, находящимися под давлением воздуха. Раствор между бочками роликов 2 настраивают таким образом, что он постепенно уменьшается вдоль технологической оси в соответствии с усадкой слитка от максимального значения под кристаллизатором до минимального значения в конце технологической оси.

В процессе непрерывной разливки с поверхности слитка стекает охлаждающая вода и по клиновидному стыку между поверхностью слитка и бочкой ролика стекает в направлении их торцев. При этом на краевых участках бочек роликов образуется слой окалины и накипи. В средней части бочек роликов слой окалины и накипи удаляется в процессе вытягивания слитка вследствие механического воздействия выпученной его оболочки из-за ферростатического давления. Кроме того, окалина и накипь образуются на поверхности бочек роликов вследствие наличия на поверхности слитков слоя шлаковой смеси, которую подают на мениск металла в кристаллизаторе. Процессу образования слоя окалины и накипи способствует окислительная атмосфера в зоне вторичного охлаждения, состоящая из пара при высокой температуре окружающей среды.

В процессе непрерывной разливки после разливки очередного разливочного ковша производят удаление слое окалины и накипи с поверхности бочек роликов по их краям посредством механического разрушения при помощи дополнительных звеньев 5, шарнирно соединенных с затравкой 3. Удаление окалины и накипи осуществляют по длине участка с торца бочки, равной (0,8-1,4) • (1_б 1_сл), где 1_б -длина бочки роликов; 1_сл ширина ранее разливаемого слитка; (0,8-1,4) эмпирический коэффициент. Для разрушения слоев окалины и накипи передвигают вдоль технологической оси установки дополнительные звенья 5 при помощи затравки 3 под действием приводных роликов 2.

Каждое дополнительное звено 5 снабжено накладками 7 с рифлениями 8 на их поверхности, попарно расположенными по краям вдоль корпуса 11 звена по его противоположным граням. Каждая пара противоположных накладок 7 снабжена упругими элементами в виде пружин 10 с возможностью поперечного перемещения накладок 7 относительно бочек роликов 2, расположенными в корпусе 11 дополнительного звена 5. Необходимое направление перемещения накладок 7 обеспечивается при помощи направляющих и центрирующих стаканов 14, смонтированных по ходовой посадке в проточках корпуса 11.

Необходимое усилие и ход пружины 10 обеспечивается при помощи тяг 9, снабженных соответствующими стопорящими гайками. Величина предварительного зазора между накладками 7 и корпусом 11 обеспечивается за счет регулировки положения гаек тяг 9.

Вследствие уменьшения предварительно настраиваемого раствора между бочками роликов 2 вдоль технологической оси установки в соответствии с усадкой слитка постепенно увеличивается усилие пружин 10 из-за их осадки бочками роликов 2, что обеспечивает необходимое и допустимое усилие воздействия накладок 7 с рифлениями 8 на поверхность бочек роликов 2 для обеспечения удаления окалины и накипи. При этом устраняется возможность механического разрушения поверхности бочек роликов 2. Рифление 8 может быть выполнено с различной ориентацией соответствующих насечек глубиной в пределах 1-10 мм.

В таблице приведены примеры осуществления способа и работы устройства с различными технологическими параметрами.

В первом примере вследствие малой длины участков бочки ролика с ее торцев, на которых удаляется окалина и накипь, а также ширины накладок не обеспечиваются условия полной очистки бочек роликов. Это приводит к повышению нагрузок на ролики и их подшипниковые опоры сверх допустимых пределов, происходят разогрев бочек роликов и образование на них сеток разгара, деформация изгиба оболочки слитка, превосходящая допустимые значения.

В пятом примере вследствие излишней величины длины участков с ее торцев, на которых удаляется окалина и накипь, а также ширины накладок происходит разрушение поверхности бочек роликов, что приводит к их выходу из строя.

В шестом примере (прототип) вследствие отсутствия удаления слоев окалины и накипи с краев бочек роликов увеличивается их нагрев сверх допустимых значений, появляются сетки разгара, увеличиваются нагрузки на ролики, происходит деформация оболочки слитка сверх допустимых значений, что снижает стойкость роликов и приводит к браку слитков по внутренним и наружным трещинам.

В примерах 2-4 вследствие удаления окалины и накипи с поверхности бочек роликов на оптимальном расстоянии от их торцев отсутствует нагрев роликов сверх допустимых значений, на их поверхности отсутствует сетка разгара, в слитках не образуются внутренние и наружные трещины.

Применение предлагаемого способа и устройства позволяет повысить стойкость роликов и их подшипниковых узлов на 5-6% а также сократить брак непрерывнолитых слитков по внутренним и наружным трещинам на 7-8% Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который приняты способ и устройство для эксплуатации установок непрерывной разливки металлов, применяемые на Новолипецком металлургическом комбинате.

Использование: в металлургии, а именно в непрерывной разливке металлов. Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении стойкости роликов и улучшении качества непрерывнолитых слитков. Способ эксплуатации установки непрерывной разливки металлов с криволинейной технологической осью включает последовательную разливку разливочных ковшей, ввод в кристаллизатор перед началом каждой разливки шарнирной затравки с головкой, снабженной фигурным вырезом на ее торце. Далее подают металл в кристаллизатор, вытягивают из него слиток, поддерживают и направляют слиток при помощи приводных и холостых роликов вдоль криволинейной технологической оси, охлаждают поверхность слитка охладителем, распыливаемым форсунками, расположенными между роликами, изменяют ширину вытягиваемого слитка. Между разливками очередного разливочного ковша производят удаление слоев окалины и накипи с поверхности бочек роликов по их краям посредством механического разрушения. Устройство для осуществления способа содержит шарнирную затравку, состоящую из отдельных звеньев с упругими элементами в их корпусах и головки с фигурным вырезом на ее торце. Затравка снабжена дополнительными шарнирно соединенными звеньями, присоединенными к крайнему звену затравки. Каждое дополнительное звено выполнено с подвижными накладками с рифленой внешней поверхностью, попарно расположенными по краям вдоль корпуса звена по его противоположным граням. Каждая пара противоположных накладок снабжена упругими элементами с ограничителями величины перемещения накладок в виде тяг, расположенных в корпусе дополнительного звена. 2 с.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

1. Способ эксплуатации установки непрерывной разливки металлов с криволинейной технологической осью, включающий последовательную разливку разливочных ковшей, ввод в кристаллизатор перед началом каждой разливки шарнирной затравки с головкой, выполненной с фигурным вырезом на ее торце, подачу металла в кристаллизатор, вытягивание из него слитка, поддержание и направление слитка при помощи приводных и холостых роликов вдоль технологической оси, охлаждение поверхности слитка охладителем, распыливаемым форсунками, расположенными между роликами, и изменение ширины вытягиваемого слитка, отличающийся тем, что между разливками очередного разливочного ковша производят удаление слоев окалины и накипи с поверхности бочек роликов на длине участка с торца, равной
(0,8 1,4) • (l_б l_с л),
где l_б длина бочки роликов,
l_с л ширина ранее разливаемого слитка,
(0,8 1,4) эмпирический коэффициент, выбранный в обратнопропорциональной зависимости от разности длины бочки ролика и ширины предыдущего слитка,
при этом удаление слоев окалины и накипи осуществляют посредством механического разрушения. 2. Устройство для эксплуатации установки непрерывной разливки металлов с криволинейной технологической осью, содержащее кристаллизатор и приводные и холостые ролики, расположенные с переменным зазором между бочками от максимального его значения под кристаллизатором до минимального значения в конце технологической оси, и шарнирную затравку, состоящую из отдельных звеньев с упругими элементами в их корпусах и головки с фигурным вырезом на ее торце, отличающееся тем, что затравка снабжена дополнительными шарнирно соединенными звеньями, присоединенными к крайнему звену затравки, при этом каждое дополнительное звено выполнено с попарно расположенными вдоль корпуса звена по краям на его противоположных гранях подвижными накладками с рифленой внешней поверхностью, а каждая пара противоположных накладок имеет упругие элементы с ограничителями величины перемещения накладок в виде тяг, расположенных в корпусе дополнительного звена.