КРИСТАЛЛИЗАТОР ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ СЛИТКОВ Российский патент 1997 года по МПК B22D11/04 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является кристаллизатор для непрерывной разливки прямоугольных слитков, включающий опорные плиты с широкими и узкими рабочими стенками, а также стяжки для прижима широких стенок к узким. Длина широких и узких стенок выполнена одинаковой. Рабочая поверхность узких стенок выполнена плоской. Узкие стенки смонтированы между широкими стенками с возможностью наклона к продольной оси кристаллизатора и образования "конусности" (см. А.И.Целиков и др. Машины и агрегаты металлургических заводов. Т.2, М. Металлургия, 1978, с. 151, рис. IV.15).

Недостатком известного кристаллизатора является низкая стабильность и производительность процесса непрерывной разливки. Это объясняется тем, что при повышенных скоростях вытягивания слитков проходят прорывы металла по узким граням прямоугольного слитка из-за отсутствия их поддержки при выходе слитка из кристаллизатора. Кроме того, выполнение рабочей поверхности узких стенок плоской приводит к локальному отходу поверхности граней слитка от узких стенок. Это объясняется усадкой широких граней слитка в соответствии с неравномерным изменением их температуры по длине кристаллизатора. Это также приводит к уменьшению теплоотвода от узких граней слитка, уменьшению толщины их оболочки и, как следствие, к прорыву металла под кристаллизатором.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении стабильности и производительности процесса непрерывной разливки.

Указанный технический эффект достигается тем, что кристаллизатор для непрерывной разливки прямоугольных слитков включает опорные плиты с широкими и узкими рабочими стенками, стяжки для прижима широких стенок к узким.

Длина узких стенок выполнена больше длины широких стенок и составляет 1,1 1,2 их длины, при этом узкие стенки установлены с возможностью их вертикального и наклонного перемещения относительно широких стенок. Кроме того, рабочая поверхность узких стенок выполнена по длине из двух плоских участков, расположенных под углом друг к другу, при этом линия сопряжения плоских участков расположена от верхнего торца широких стенок на расстоянии, равном 0,2 0,5 их длины.

Повышение стабильности и производительности процесса непрерывной разливки будет происходить вследствие обеспечения поддержки узких граней слитка при его выходе из кристаллизатора. Кроме того, обеспечивается соответствие поверхности узких стенок величине усадки широких граней слитка по длине кристаллизатора.

Диапазон длины узких стенок в пределах 1,1 1,2 длины широких стенок кристаллизатора объясняется теплофизическими закономерностями роста толщины оболочки узких граней слитка и их прочностными свойствами при выходе слитка из кристаллизатора. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимая поддержка узких граней слитка при его выходе из кристаллизатора. Большие значения устанавливать не имеет смысла, т.к. вы этих условиях толщина оболочки слитка будет достаточной для сопротивления ферростатическому давлению металла в кристаллизаторе.

Указанный диапазон устанавливается в прямой зависимости от рабочего значения скорости вытягивания слитка.

Выполнение рабочей поверхности узких стенок выпуклой из двух плоских участков, расположенных под углом друг к другу, объясняется необходимостью устранения зазоров между поверхностями узких граней слитка и узких стенок по длине кристаллизатора. При этом обеспечивается соответствие выпуклости рабочих поверхностей узких стенок по длине кристаллизатора величине усадки широких граней слитка в соответствии с уменьшением по их длине.

Диапазон значений расстояния линии сопряжения плоских участков рабочей поверхности узких стенок от верхнего торца широких стенок кристаллизатора в пределах 0,2 0,5 их длины объясняется закономерностями усадки широких граней слитка по длине кристаллизатора. При меньших и больших значениях не будет обеспечиваться соответствие величины усадки широких граней форме поверхности узких стенок. 0указанный диапазон устанавливается в прямой зависимости от скорости вытягивания слитка.

В общем случае торцы узких стенок могут располагаться относительно торцев широких стенок в различном соотношении.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого кристаллизатора с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения, со ссылкой на чертеж, на котором показан кристаллизатор для непрерывной разливки прямоугольных слитков, продольный разрез фиг. 1; фиг. 2 то же, разрез А-А.

Кристаллизатор для непрерывной разливки прямоугольных слитков состоит из опорных плит 1 и 2, широких 3 и узких 4 рабочих стенок, продольных отверстий 5, стяжек 6 с гайками 7, участков поверхностей 8 и 9. l обозначена длина широких стенок, L длина узких стенок, γ угол между участками поверхностей 8 и 9, 10 линия сопряжения участков поверхностей 8 и 9, DL - величина узкой стенки 4, расположенной ниже нижнего торца широкой стенки 3, h расстояние линии 10 от верхнего торца широкой стенки 3, α уг7ол наклона узкой стенки 4 вместе с плитой 2.

Кристаллизатор для непрерывной разливки прямоугольных слитков работает следующим образом.

Пример. В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор подается сталь ст. 3 и вытягивается из него прямоугольный слиток с переменной скоростью. Кристаллизатор состоит из опорных стальных плит 1 и 2, к которым прикреплены при помощи шпилек (на фигурах не показаны) рабочие медные стенки 3 и 4. В рабочих стенках 3 и 4 выполнены продольные каналы для проточной охлаждающей воды (на фигурах не показаны). Узкие стенки 4 зажаты при помощи стяжек 6 с гайками 7. Стяжки 6 пропущены с зазором через продольные отверстия 5, выполненные в опорных плитах 1. Рабочая поверхность узких стенок 4 выполнена выпуклой по длине и состоит из двух плоских участков 8 и 9, расположенных под углом g друг к другу, величина которого выбирается из теплофизических условий процесса затвердевания слитка в кристаллизаторе. Линия сопряжения 10 участка поверхностей 8 и 9 расположена на расстоянии h от верхнего торца широких стенок 3, равном 0,2 0,5 их длины. Длина L узких стенок 4 выполнена больше длины l широких стенок 3 и составляет 1,1 1,2 длины этих стенок. При этом узкие стенки 4 установлены с возможностью их вертикального и наклонного перемещения по продольным отверстиям 5 относительно широких стенок 3. Вертикальное перемещение узких стенок 4 позволяет увеличивать длину участков узких граней слитка, поддерживаемых узкими стенками 4 при его выходе из кристаллизатора. Наклонное перемещение узких стенок 4 в зазорах продольных отверстий 5 позволяет изменять необходимое значение "конусности" кристаллизатора или наклона узких стенок к продольной оси кристаллизатора в целом. Перемещение узких стенок 4 вместе с опорными плитами 2 может производиться как вручную, так и при помощи специальных механизмов между разливками или в процессе непрерывной разливки. При этом выдерживается расстояние между узкими стенками 4 на их нижнем торце широких стенок 3 меньше, чем то же расстояние на их верхнем торце.

При увеличении рабочей скорости вытягивания слитка увеличивается длина участка DL узкой грани 4, расположенной ниже торцев широких стенок 3. При этом также увеличивается расстояние h линии 10 узких стенок 4 от верхнего торца широких стенок 3.

В таблице приведены примеры осуществления работы кристаллизатора с различными технологическими параметрами.

В первом примере вследствие малых величин h и ΔL происходят прорывы металла под кристаллизатором.

В пятом примере вследствие больших величин h и ΔL не обеспечивается соответствие положение стенок 4 величине усадки широких граней слитка по длине кристаллизатора, что приводит к прорывам металла под кристаллизатором.

В шестом примере, прототипе, вследствие одинаковой длины узких и широких рабочих стенок кристаллизатора не обеспечивается необходимая поддержка узких граней слитка под кристаллизатором. Кроме того, плоская поверхность узких стенок не обеспечивает соответствие их положения величине усадки широких граней слитка.

В оптимальных примерах 2 4 вследствие необходимых значений h и ΔL обеспечивается достаточная поддержка узких граней слитка на выходе из кристаллизатора, а также достигается соответствие положения узких стенок величине усадки широких граней слитка.

Применение кристаллизатора позволяет сократить количество прорывов металла под кристаллизатором на 5 6%

Использование: металлургия, конкретнее непрерывная разливка металлов. Сущность: для повышения стабильности и производительности процесса непрерывной разливки длина узких стенок кристаллизатора выполнена больше длины широких стенок и составляет 1,1 - 1,2 их длины, при этом узкие стенки установлены с возможностью их вертикального и наклонного перемещения относительно широких стенок. Рабочая поверхность узких стенок выполнена по длине из двух плоских участков, расположенных под углом друг к другу, при этом линия сопряжения плоских участков расположена от верхнего торца широких стенок на расстоянии, равном 0,5 - 0,5 их длины. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Кристаллизатор для непрерывной разливки прямоугольных слитков, включающий опорные плиты с широкими и узкими рабочими стенками, стяжки для прижима широких стенок к узким, отличающийся тем, что узкие стенки установлены с возможностью их вертикального и наклонного перемещения относительно широких стенок, а длина узких стенок превышает длину широких стенок в 1,1 1,2 раза. 2. Кристаллизатор по п.1, отличающийся тем, что рабочая поверхность узких стенок выполнена по длине из двух плоских расположенных под углом друг к другу участков, линия сопряжения которых расположена на расстоянии от верхнего торца широких стенок, равном 0,2 0,5 их длины.