КРИСТАЛЛИЗАТОР ДЛЯ СЛЯБОВОЙ УСТАНОВКИ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ СТАЛИ Российский патент 1997 года по МПК B22D11/04 

Изобретение относится к металлургии, в часности к непрерывной разливке стали, а именно к конструкции кристаллизаторов.

Известны кристаллизаторы, снабженные по внутренним (рабочим) стенкам пазами, заполненными огнеупорным материалом (авт.св. СССР N 499950, кл. B 22 D 11/04, 1976).

Такая конструкция позволяет снизить абразивный и термический износ кристаллизатора.

Однако в данной конструкции ухудшается теплоотвод от поверхности заготовки, а также усложняются условия службы кристаллизатора, так как материал, заполняющий пазы рабочей поверхности кристаллизатора, имеет коэффициент объемного расширения, отличающийся от материала, из которого изготовлен кристаллизатор.

Этот недостаток частично устранен в кристаллизаторе (патент Австрии N 375571, кл. B 22 D 11/04, 1984), в которой износостойкое покрытие наносится только на нижнюю часть рабочих стенок, а верхняя часть, где должен быть наибольший теплоотвод, защитного покрытия не имеет.

Такое решение улучшает условия теплоотвода от верхней части литой заготовки и снижает абразивный износ в нижней. Однако сплошное износостойкое покрытие все же ухудшает отвод, а небольшая его толщина приводит к относительно быстрому износу покрытия.

Наиболее близким к предлагаемому является кристаллизатор (авт.св. СССР N 880615, кл. B 22 D 11/04, 1981), в котором защита стенок от истирания осуществляется вставками из коррозионностойкой стали в пазах в рабочих стенках кристаллизатора.

Недостаток этого изобретения в том, что между вставками имеются сплошные участки, не защищенные изностойким материалом.

Цель изобретения повышение срока службы кристаллизатора и одновременное улучшение охлаждения слитка.

Цель достигается тем, что на рабочих стенках кристаллизатора выполнены углубления в виде глуходонных отверстий с запрессованными в них втулками, полость которых заполнена износостойким металлом посредством наплавки, а длина составляет 35 30% толщины стенок кристаллизатора, при этом углубления выполнены в средней части стенок кристаллизатора в шахматном порядке, а по краям узких стенок линейно на 1/4 высоты от нижнего торца кристаллизатора.

Преимущество такого кристаллизатора состоит в том, что теплоотводящая поверхность изготовлена в основном из меди или медьсодержащего сплава, т.е. имеет хорошую теплопроводность.

Вместе с тем, в зоне наибольшего абразивного износа (низ рабочих поверхностей кристаллизатора) находятся наплавленные участки износостойкой стали.

Абразивное (истирающее) воздействие литой заготовки в значительной мере компенсируется наличием таких участков, а относительно большая глубина (30 - 35% толщины стенки) позволяет производить обработку стенок после выхода кристаллизатора из строя, в то время, как приводившиеся ранее аналоги из-за небольшой толщины наплавляемого защитного слоя могут быть подвергнуты этой операции без удаления защитного слоя.

Чтобы устранить местный износ между наплавленными участками, последние размещаются горизонтальными рядами, причем ряды смещены относительно друг друга ("шахматный" порядок). Таким образом, линия, проведенная параллельно оси кристаллизатора по грани рабочей поверхности, пересечет несколько наплавленных участков, т.е. практически вся рабочая поверхность имеет защиту от истирания.

Степень повышения стойкости кристаллизатора будет зависеть от выбранного для наплавки материала, при этом следует иметь в виду, что кроме износостойкости наплавляемый материал должен иметь хорошую коррозионную стойкость при высокой температуре.

На фиг. 1 показан кристаллизатор; на фиг.2 узел 1 на фиг.1; на фиг.3, 4 схемы наплавленного участка. Кристаллизатор (фиг.1) состоит из широких стенок 1, узких стенок 2, наплавленных участков 3.

Наплавленный участок (фиг.2) представляет собой запрессованную втулку 4 из коррозионностойкой стали, наплавочный материал 5 (бронза или коррозионностойкая сталь).

Расположение наплавленных участков на рабочей поверхности шахматное и зависит от типа кристаллизатора (примеры) и типа установки, на которой установлен кристаллизатор. Этот же фактор является определяющим и для выбора размера наплавляемых участков и запрессованных втулок.

Такая конструкция кристаллизатора позволяет сохранить эффективный теплоотвод от слитка при меньшем абразивном износе.

Кроме того, такая защита может учитывать и отклонение зон наибольшего износа, иногда наблюдаемое у каждого конкретного кристаллизатора на определенных установках из-за технических или технологических особенностей их изготовления и эксплуатации, т.е. там, где износ выше, площадь наплавляемых участков может быть больше, и наоборот. При дифференцированном износе это может оказать решающее влияние на оптимальное соотношение себестоимости изготовления кристаллизатора и его стойкости.

Пример 1. Узкая стенка кристаллизатора вертикальной слябовой УНРС (фиг. 2), размер 1200•400 мм, имеет 39 отверстий диаметром 32 мм, запрессовываются втулки из коррозионностойкой стали с внутренним диаметром 16 мм. Втулка через отверстие приваривается к кристаллизатору, при этом отверстие полностью заполняется наплавочным металлом.

Втулки с наплавкой располагаются на поверхности стенки следующим образом.

Центры втулок находятся вдоль линий, проведенных параллельно краям стенки на расстоянии 30 мм внизу, расстояние между центрами 44 мм вдоль нижней кромки стенки, остальные располагаются на дугах с различными радиусами, проведенными из центра, лежащего на оси стенки, на расстоянии около 1/4 высоты кристаллизатора от нижней кромки, шаг между радиусами составляет 1,1 1, 6 диаметра втулки, расположение шахматное, вдоль кромок на расстоянии 30 мм от края линейное (фиг.3).

На широкой стенке в шахматном порядке на ту же высоту наплавляются аналогичные устройства, причем расположение в средней части стенки соответствует расположению в средней части узких стенок, а расположение крайних наплавок на 2 шт. по высоте меньше, чем на узкой стенке.

Пример 2. Кристаллизатор радиально-криволинейной УНРС высотой 1220 мм, ширина узкой стенки 200 мм; отличается от вертикальной УНРС тем, что боковая стенка имеет определенный радиус кривизны ( в данном случае 10 м, см. фиг. 4).

Прилегающие к кромкам стенки участка наплавляются аналогично примеру 1, причем шаг между центрами втулок, устанавливаемых на прилегающей к большому радиусу зоне выбирается произвольно в пределах 1,20 1,75 диаметра втулок. Из центра оси втулки проводится радиус к центру кривизны кристаллизатора, и его пересечение с линией, параллельной кромке малого радиуса и отстоящей от последнего на 30 мм, дает центр расположения противоположной втулки ("симметричной" первой).

На расстоянии около 1/4 высоты кристаллизатора по оси его стенки выбирается точка, через которую проводится отрезок радиуса до центра кривизны кристаллизатора. Центры двух, противоположно расположенных по кромкам, втулок соединяются отрезком, из середины которого проводится перпендикуляр до пересечения с отрезком радиуса, и точка пересечения будет центром дуги, на которой располагаются оси втулок с наплавкой.

Втулки располагаются в шахматном порядке на этих дугах ("шахматно-радиальное" расположение).

Широкая стенка кристаллизатора изготавливается аналогично примеру 1. Такое расположение позволяет охватить большую площадь защитной наплавкой у кромок граней (там, где износ наибольший), и меньшую в зоне умеренного абразивного износа.

Пример 3. Узкая стенка кристаллизатора криволинейной слябовой установки с параметрами, аналогичными примеру 2.

Нижняя кромка и кромка, прилегающая к большему радиусу, размечаются аналогично примеру 2. Через центры втулок проводятся отрезки по направлению к центру кривизны кристаллизатора. На этих отрезках через равные интервалы (0,7 0,9 диаметра втулок) размещаются их оси в шахматном порядке, причем у краев количество наплавок на 2 4 шт. больше, чем по середине. Расстояние от оси верхней втулки, находящейся в середине грани, до низа кристаллизатора примерно равно 1/4 его высоты.

Широкие грани изготавливаются аналогично примеру 1.

По сравнению с кристаллизаторами, стенки которых защищают специальными покрытиями (гальваники и пр. ) предлагаемый имеет преимущество в том, что может быть изготовлен в том же самом цехе и на том же самом оборудовании, где обрабатывают заготовки для стенок кристаллизатора, т.е. не требуется специальный участок для нанесения покрытия.

Существующие защитные приспособления в виде шпонок и продольных полосок из износостойкого материала уступают предлагаемому в том, что кристаллизатор, снабженный продольными защитными шпонками (полосками) может подвергаться местному износу в участке между шпонками (глубокая царапина), что приведет к преждевременному выходу его из строя.

Таким образом, при разливке определенных марок стали предлагаемая конструкция кристаллизатора для определенных типов конструкций УНРС может оказаться наиболее пригодной для пользования.

Кристаллизатор для слябовой установки непрерывной разливки стали, имеющий защитную наплавку в виде участков износостойкого материала в нижней части рабочих стенок, обеспечивающих повышенную стойкость против абразивного износа. Наплавка производится ручной сваркой, присутствие наплавки не препятствует механической обработке кристаллизатора. Конструкция кристаллизатора позволяет обеспечить дифференцированную защиту в зонах наибольшего износа. 4 ил.

Кристаллизатор для слябовой установки непрерывной разливки стали, содержащий корпус и широкие и узкие рабочие стенки, в нижней части которых выполнены углубления, полость которых заполнена износостойким металлом, отличающийся тем, что углубления в стенках кристаллизатора выполнены в виде глуходонных отверстий длиной 35 30% толщины стенок кристаллизатора, в углубления запрессованы втулки, полость которых заполнена наплавочным металлом, при этом углубления в средней части стенок кристаллизатора выполнены в шахматном порядке, а по краям узких стенок линейно на 1/4 высоты от нижнего торца кристаллизатора.