ПЛАСТИНЧАТЫЙ КРИСТАЛЛИЗАТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКОВ ИЗ СТАЛИ Российский патент 1999 года по МПК B22D11/04 B22D11/22 

Изобретение относится к пластинчатому кристаллизатору для получения слитков из стали, в частности, тонких слитков, с водоохлаждаемыми стенками на узких сторонах, которые могут зажиматься между стенками по широким сторонам, и с приспособлениями для изменения полости, образуемой стенками узких и широких сторон для слитков различных размеров, а также погружного стакана, и с приспособлением для создания осциллирующего перемещения.

Из DE 2415224 C3 известен пластинчатый кристаллизатор для слитков, стенки которого имеют охлаждающие камеры, охватывающие определенные зоны охлаждения. К трубопроводам для подвода и отвода воды к широким сторонам подключены измерительные органы для определения отводимого количества тепла или интенсивности охлаждения. Кроме того, в измерительных органах одновременно образуется среднее значение интенсивности охлаждения охлаждающих камер, которое подводится к элементу, образующему среднее значение, для управления конусностью узких сторон.

Из DE 4117073 C2 известно определение интегрированной и удельной передачи тепла к каждой отдельной медной пластине с помощью калориметрического измерения на кристаллизаторе для слитка, в частности, прямоугольного или выпуклого кристаллизатора для тонких слитков. "Однолинейное" сравнение удельных тепловых потоков от стороны медных пластин, обращенной к стали, так называемой hot face (нагретой стороны) к водоохлаждаемой стороне лишь узких сторон, обеспечивает регулирование конусности узких сторон, независимо от отдельно выбранных параметров разливки.

Кроме того, известен пластинчатый кристаллизатор для получения слитков из стали, содержащий две узкие водоохлаждаемые стенки, зажатые между двумя широкими стенками, выполненными из независимых друг от друга охлаждаемых сегментов, имеющих отдельные трубопроводы для независимого подвода и отвода жидкой охлаждающей среды, погружной разливочный стакан, измерительные и регулирующие средства для регулирования теплоотвода и средства для измерения фасонной полости кристаллизатора (FR 2180902, B 22 D 11/00).

Недостатком известных устройств является то, что в вышеуказанных пластинчатых кристаллизаторах нельзя сделать дифференцированных выводов о частичных тепловых потоках по ширине кристаллизатора. Кроме того, применяемые датчики температуры не годятся для надежной разливки при скоростях, превышающих 1,5 м/мин.

Поэтому технической задачей изобретения является создание пластинчатого кристаллизатора для разливки со скоростью от 1,5 до 8 м/мин, в котором обеспечивается простая и надежная передача температуры, включая середину широких сторон в зоне погружного стакана.

Эта техническая задача решается за счет того, что широкие стенки кристаллизатора выполнены, по крайней мере, из трех симметрично расположенных относительно средней оси кристаллизатора сегментов, имеющих трубопроводы для независимого подвода воды в зоне устья кристаллизатора, а измерительные средства выполнены в виде датчиков температуры, установленных в стенках сегментов, обращенных к слитку и обеспечивающих определение, по меньшей мере, разницы температур между отдельными сегментами, и в трубопроводах для независимого подвода и отвода охлаждающей среды, при этом датчики температуры соединены с регулирующим средством в виде механизма регулирования конусности узких стенок и/или механизма выравнивания удельных тепловых потоков каждого сегмента друг относительно друга путем изменения параметров осцилляции.

При этом охлаждаемые сегменты могут быть выполненны в виде охлаждаемых камер; внешние камеры широких стенок выполнены одинаковой конструкции, а средняя камера разделена на дополнительные, ориентированные в направлении разливки зоны.

За счет такого расположения можно сделать дифференцированное заключение о частичном тепловом потоке по ширине кристаллизатора. Тем самым учитывается разница между тепловыми потоками по ширине слитка, благодаря чему измерения, взятые за основу, могут проводиться раздельно по ширине и высоте кристаллизатора. Для надежной разливки слитков, в частности, тонких слитков, в особенности при скоростях разливки от 1,5 до 8 м/мин, особенно важно знать удельную теплопередачу на широких сторонах, особенно в середине слитка. Благодаря этому создается возможность достижения равномерной интенсивности охлаждения по широкой стороне кристаллизатора в зоне погружного стакана сравнительно с остальной частью широких сторон и с узкими сторонами, и тем самым - по всей ширине слитка, и исключить за счет этого нарушения в работе, вызываемые следующими воздействиями:
- воздействиями, обусловленными побочными потоками через погружной стакан,
- относительной недостаточностью шлаков и, тем самым, толщиной смазочной пленки за счет уменьшенной активной толщины по ширине слитка, расплавляющей литейный порошок в литейный шлак,
- высоким мембранным эффектом оболочки слитка в его середине,
- симметрией потока относительно средней линии слитка в направлении разливки,
- турбулизации зеркала расплава по ширине слитка.

Для определения дифференцированной удельной плотности теплового потока по ширине кристаллизатора и в зоне узких сторон или над слитком, и тем самым возможности воздействия на надежность разливки, применяются механизмы для регулирования:
- конусности,
- положения погружного стакана, и тем самым, глубины погружения во время разливки,
- выявление возможных изменений потока в погружном стакане, вызванных, например, отложением оксидов.

Кроме того, имеется возможность оптимизировать как погружной стакан, так и форму кристаллизатора, как по отдельности, так и совместно.

Путем измерения температуры выходящей воды по сравнению с температурой входа появляется возможность оптимизации регулирования охлаждающей воды внутри трех отдельных зон. При этом в каждой зоне измеряют температуру входящей и выходящей воды, а также количество воды, причем количество воды может регулироваться также независимо друг от друга.

Наличие, по меньшей мере, трех зон согласно изобретению и сравнение удельных тепловых потоков в этих зонах друг относительно друга позволяет выявить несимметричность, особенно по отношению к зоне погружного стакана. При этом также может быть выявлена неравномерная теплопередача, обусловленная турбуленцией стали в кристаллизаторе.

Возможное отклонение в середине кристаллизатора приводит к образованию дефектов, начиная с продольных трещин по поверхности слитка до прорывов (забуксовывание слитка). Эти продольные трещины возникают, в особенности, в средней зоне слитка рядом со средней осью, в зоне погружного стакана, то есть в зоне сравнительно более тонкой смазочной пленки шлака. Эта более тонкая смазочная шлаковая пленка приводит к повышенному тепловому потоку, и тем самым - к неравномерному образованию оболочки в отдельных частях слитка в плане увеличения толщины, к снижению температуры и повышенной усадке. Это неравномерное образование оболочки в отдельных частях слитка приводит к продольным трещинам, и в экстремальном случае - к прилипанию слитка в середине широкой стороны кристаллизатора и к прорыву. Наряду с этими повреждениями оболочки слитка возникают, соответственно, термические местные нагрузки на медные пластины, которые приводят к уменьшению срока службы. Кроме того, устройство позволяет выявить смещение слитка в направлении одной из узких сторон с соответствующей опасностью прорыва вследствие повисаний, которым можно противодействовать путем регулирования конусности.

Отклонение удельного теплового потока, замеренное в Ккал/мин.•м² или MW/м² в средней зоне, дает, по сравнению с краевыми зонами, непосредственное значение для установочного органа, относящееся к:
- конусности узких сторон,
- количеству охлаждающей воды на каждую зону охлаждения,
- высоте подъема, частоте и/или форме осцилляции кристаллизатора,
- глубине погружения погружного стакана во время разливки.

Полученные при этом значения приводят к оптимизации:
- формы кристаллизатора,
- литейного шлака и
- формы погружного стакана как внутри, так и снаружи, в сочетании с формой кристаллизатора.

Таким образом, изобретение позволяет не только изменить параметры разливки во время разливки, в частности, для предотвращения прорывов, но и усовершенствовать форму кристаллизатора во взаимодействии с формой погружного стакана, как внутри, так и снаружи, и литейного порошка с получением оптимальной системы "кристаллизатор".

На прилагаемых чертежах представлен пример выполнения изобретения. При этом на фиг. 1 схематически показана конструкция пластинчатого кристаллизатора в поперечном разрезе, а на фиг. 2 - в продольном разрезе.

В верхней части изображения показан в виде сверху разрез кристаллизатора. В левой части изображения представлен кристаллизатор для непрерывной разливки слитков с прямолинейными стенками. При этом широкие стенки имеют первый боковой сегмент 11 и средний сегмент 13, каждый из которых имеет полость, или первый сегмент 21 и средний сегмент 23, имеющие вертикально расположенные отверстия для прохождения охлаждающей воды.

Между широкими сторонами зажаты узкие стороны 31, переставляемые с помощью устройства 33.

В правой части изображения представлен так называемый дугообразный кристаллизатор. Он имеет широкий сегмент 12, а также средний сегмент 13, каждый из которых снабжен охлаждающими полостями, или боковой сегмент 22 и средний сегмент 23, который имеет охлаждающие отверстия. В представленном примере средние сегменты 13 или 23 дополнительно разделены на зоны 14 и 15, или 24 и 25.

Между широкими сторонами 12 и 22 зажаты узкие стороны 32, которые могут представляться с помощью механизма 63 устройства 33.

Широкие стороны сегментов 11 - 15 или 21-25 и узкие стороны 31 и 32 имеют подводящие трубопроводы 51, 53, 55, 57, равным образом отводящие трубопроводы 52, 54, 56 и 58, через которые подводится или отводится охлаждающая среда. В фасонную полость кристаллизатора входит разливочная погружная труба 41 или 42. В стенке 16 или 26, со стороны, обращенной от полости, расположены термодатчики 61, а в подводящих или отводящих трубопроводах 51-58 - термодатчики 64, соединенные с регулятором 62, который воздействует на механизм 63 или осциллирующее устройство, не показанное на чертеже.

В нижней части показан вид сбоку кристаллизатора с теми же ссылочными позициями. В дополнение к этому представлено еще нижнее устройство 34 или 36 для перестановки узких сторон 31 или 32. Кроме того, устье кристаллизатора обозначено позицией 29.

Пластинчатый стабилизатор предназначен для получения, в частности, тонких слитков и содержит водоохлаждаемые стенки по узким сторонам, которые могут зажиматься между стенками по широким сторонам. Стенки по широким сторонам имеют, по меньшей мере, три расположенных друг около друга и не зависящих друг от друга сегмента с охлаждением, симметрично разделенных относительно средней оси кристаллизатора и имеющих в зоне устья кристаллизатора отдельные подключения для независимого подвода жидкой охлаждающей среды. Технический результат заключается в обеспечении простой и надежной передачи температуры по ширине кристаллизатора при разливке со скоростью от 1,5 до 8 м/мин. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Пластинчатый кристаллизатор для получения слитков из стали, содержащий две узкие водоохлаждаемые стенки, зажатые между двумя широкими стенками, выполненными из независимых друг от друга охлаждаемых сегментов, имеющих отдельные трубопроводы для независимого подвода и отвода жидкой охлаждающей среды, погружной разливочный стакан, измерительные и регулирующие средства для регулирования теплоотвода и средства для измерения фасонной полости кристаллизатора, отличающийся тем, что широкие стенки кристаллизатора выполнены, по крайней мере, из трех симметрично расположенных относительно средней оси кристаллизатора сегментов, имеющих трубопроводы для независимого подвода воды в зоне устья кристаллизатора, а измерительные средства выполнены в виде датчиков температуры, установленных в стенках сегментов, обращенных к слитку и обеспечивающих определение, по меньшей мере, разницы температур между отдельными сегментами и в трубопроводах для независимого подвода и отвода охлаждающей среды, при этом датчики температуры соединены с регулирующим средством в виде механизма регулирования конусности узких стенок и/или механизма выравнивания удельных тепловых потоков каждого сегмента друг относительно друга путем изменения параметров осцилляции. 2. Кристаллизатор по п.1, отличающийся тем, что охлаждаемые сегменты выполнены в виде охлаждаемых камер. 3. Кристаллизатор по п.2, отличающийся тем, что внешние камеры широких стенок выполнены одинаковой конструкции, а средняя камера разделена на дополнительные зоны, ориентированные в направлении разливки.