МЕХАНИЗМ КАЧАНИЯ КРИСТАЛЛИЗАТОРА Российский патент 2000 года по МПК B22D11/04 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к устройствам для возвратно-поступательного движения кристаллизатора рессорного типа, преимущественно для установок непрерывной разливки металлов.

Наиболее близким по технической сущности является механизм качания кристаллизатора, содержащий опорную раму, установленную на основании, прикрепленные к раме упругие элементы, расположенные по краям кристаллизатора и разнесенные по его высоте, крепление кристаллизатора к упругим элементам, крепежный блок, расположенный между соответствующими разнесенными по высоте упругими элементами, а также гидроцилиндры, расположенные под нижними упругими элементами и упирающимися своими поршневыми штоками в соответствующий крепежный блок. Каждый упругий элемент выполнен единым по ширине и жестко закреплен по краям на раме. Верхняя часть поршневого штока выполнена в виде гибкого пружинящего элемента (см. патент РФ N 2118582, кл. B 22 D 11/04, Бюлл. изобр. N 25, 1998).

Недостатком известного механизма являются перекосы кристаллизатора в процессе возвратно-поступательного движения при непрерывной разливке в поперечном и продольном направлениях. Это объясняется тем, что упругие элементы выполнены едиными по ширине, а также тем, что упругие элементы жестко закреплены на раме. В процессе эксплуатации механизма упругие элементы удлиняются под действием динамических нагрузок, что приводит к рассинхронизации движения кристаллизатора по его краям посредством действия гидроцилиндров. Кроме того, выполнение поршневого штока в виде гибкого пружинящего элемента приводит к изменению амплитуды и частоты движения кристаллизатора по его краям от необходимых параметров в продольном и поперечном направлениях. Сказанное вызывает брак непрерывнолитых слитков по наружным и внутренним трещинам, а также приводит к прорывам металла под кристаллизатором.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в устранении перекосов кристаллизатора при работе механизма качания в процессе непрерывной разливки, в повышении стойкости механизма, в улучшении качества непрерывнолитых слитков и в сокращении прорывов металла под кристаллизатором.

Указанный технический эффект достигается тем, что механизм качания кристаллизатора содержит опорную раму, установленную на основании, прикрепленные к раме упругие элементы, расположенные по краям кристаллизатора и разнесенные по его высоте, крепление кристаллизатора к упругим элементам, крепежный блок, расположенный между соответствующими разнесенными по высоте упругими элементами, а также гидроцилиндры, расположенные под нижними упругими элементами и упирающимися своими поршневыми штоками в соответствующий крепежный блок.

Каждый упругий элемент выполнен в виде пакета рессор, состоящего из двух продольных частей, установленных с зазором между собой. Каждая часть пакета рессор снабжена натяжным устройством, установленным на раме. Каждый из поршневых штоков состоит из двух частей, соединенных между собой соединительным узлом. Каждый крепежный блок снабжен по краям вертикальными упорами, установленными с зазором с основанием. Каждый вертикальный упор снабжен шарнирными ломающимися двуплечими рычагами, один из которых соединен с вертикальным упором, а другой соединен с основанием. Между рычагами расположена пружина сжатия.

В одном варианте торцы соприкасающихся частей поршневого штока гидроцилиндра выполнены в виде сферы. Каждая часть поршневого штока снабжена гайкой, на которую надет соответствующий полукорпус. Полукорпуса стянуты между собой стяжками.

В другом варианте торец одной части поршневого штока выполнен в виде сферы, на которую надет полукорпус, при этом сфера частично входит в соответствующую выемку, выполненную в другом полукорпусе, жестко соединенном с другой частью поршневого штока. Между полукорпусами установлена прокладка, а полукорпуса стянуты между собой стяжками.

Устранение перекосов кристаллизатора в процессе разливки будет происходить вследствие выполнения пакетов рессорных пружин из двух продольных частей с зазором между ними. В этих условиях увеличивается площадь контакта опор кристаллизатора с пакетами рессор. Кроме того, вследствие наличия подпружиненных ломающихся рычагов устраняется возможность перекоса кристаллизатора в поперечном направлении. Выполнение частей поршневого штока из двух жестких частей, контактирующих между собой без зазоров, обеспечивает движение кристаллизатора с необходимой заданной частотой и амплитудой.

Повышение работоспособности и стойкости механизма качания будет увеличиваться вследствие обеспечения возможности регулирования натяжения пакетов рессорных пружин посредством натяжных устройств.

Анализ научно-исследовательской и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого механизма 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 чертежи, на которых показано:
фиг. 1 - схема механизма качания кристаллизатора, продольный разрез А-А;
фиг. 2 - то же, вид в плане;
фиг. 3 - то же, разрез Б-Б;
фиг. 4 - то же, разрез В-В;
фиг. 5 - то же, разрез Г-Г;
фиг. 6 - то же, разрез Д-Д, один вариант соединительного узла;
фиг. 7 - то же, разрез Д-Д, второй вариант соединительного узла.

Механизм качания кристаллизатора состоит из рамы 1, пакетов рессорных пружин 2 и 3, крепежного блока 4, вертикальных упоров 5, рычагов 6 и 7, пружин 8, неподвижных упоров 9, пластин 10, подвижных упоров 11, болтов с гайками 12, клинового соединения 13, частей поршневого штока 14 и 15, соединительного узла 16, гидроцилиндров 17, упоров основания 18, полукорпусов 19, 20, 21 и 22, стяжек 23 и 24, полусфер 25, гаек 26, сферы 27, прокладки 28, накладок 29. Позицией 30 обозначены широкие рабочие стенки кристаллизатора, 31 - узкие рабочие стенки, 32 - опорные плиты широких рабочих стенок, 33 - опорные плиты узких рабочих стенок, 34 - опорные плечи опорных плит, 35 - стяжки с гайками, 36 - основание механизма, δ зазор.

Механизм работает следующим образом.

Пример. Опорная рама 1 опирается на основание 36 в виде металлоконструкций установки непрерывной разливки стали, например, с радиальной технологической осью. В кристаллизатор подается сталь марки Ст3сп и вытягивается из него слиток сочетанием 200-1700 мм² со скоростью 0,6 м/мин. Кристаллизатор состоит из медных водоохлаждаемых широких 30 и узких 31 стенок. Рабочие стенки соответственно прикреплены шпильками к опорным плитам 32 и 33, которые стягиваются между собой стяжками 35. Опорные плиты 33 снабжены опорными плечами 34, при помощи которых кристаллизатор крепится на механизме качания при помощи клиновых соединений 13. К рабочим стенкам 30 и 31 подводится и отводится охлаждающая вода по гибким трубопроводам (не показано).

По краям кристаллизатора расположены пакеты рессорных пружин 2 и 3. Концы пакетов 2 и 3 жестко укреплены на подвижных упорах 11 при помощи пластин 10. Пакеты рессорных пружин 2 и 3 состоят из двух продольных частей с зазорами между собой. Подвижные упоры 11 подвижно соединены с неподвижными упорами 9, которые жестко соединены с рамой 1. При помощи болтов с гайками 12 производится регулирование необходимого натяжения пакетов рессорных пружин 2 и 3.

Пакеты рессорных пружин 2 и 3 разнесены по высоте кристаллизатора и крепятся сверху и снизу к раме 1, между которыми установлен крепежный блок 4, соединенный с нижним пакетом рессорных пружин 3 при помощи накладок 29. К верхней части блока 4 крепится пакет рессорных пружин 2 и опорное плечо 34 кристаллизатора при помощи клинового соединения 13. Крепежный блок 4 по своим краям снабжен вертикальными упорами 5, установленными с зазором δ к упорам 18 основания 36. Зазор δ составляет 5-7 мм, при этом упоры 18 служат аварийными упорами для крепежного блока 4 через вертикальные упоры 5 вместе с кристаллизатором.

Вертикальные упоры 5 снабжены шарнирными ломающимися двуплечими рычагами 6 и 7, укрепленными соответственно на каждом вертикальном упоре 5 и упоре 18. Между рычагами 6 и 7 установлены пружины сжатия 8. Наличие рычагов 6 и 7 с пружиной 8 между ними позволяет устранить перекосы кристаллизатора в поперечном и продольном направлении, а также сгладить динамические возмущения в механизме в процессе качания кристаллизатора.

Крепежный блок 4 соединен с гидроцилиндром 17 при помощи поршневого штока, состоящего из двух частей 14 и 15, соединенных между собой при помощи соединительного узла 16, выполняемого в двух возможных вариантах, показанных на фиг. 6 и 7. Гидроцилиндры 17, расположенные по краям кристаллизатора на основании 36, снабжены синхронизирующими системами (не показаны). Амплитуда качания кристаллизатора составляет 2-5 мм, частота - 70-400 кач/мин, давление жидкости в гидроцилиндре - до 15 МПа.

В первом варианте (фиг. 6) торцы соприкасающихся без зазора частей 14 и 15 поршневого штока выполнены по полусфере 25 и каждая часть штока 14 и 15 снабжена гайкой 26, на которые надеты соответствующие полукорпуса 19 и 20. Указанные полукорпуса стянуты между собой стяжками 23 в виде болтов и гаек.

Во втором варианте (фиг. 7) на торце одной части 14 поршневого штока выполнена сфера 27, на которую надет полукорпус 21. Сфера 27 частично входит в соответствующую выемку, выполненную в другом противоположном полукорпусе 22, жестко соединенным с другой частью 15 поршневого штока. Между полукорпусами 21 и 22 установлена, например, металлическая прокладка 28 с возможностью изменения ее толщины в пределах 1-10 мм. Полукорпуса 21 и 22 стянуты между собой стяжками 24 в виде болтов и гаек.

Приведенные выше варианты конструкции соединительного блока 16 позволяют частично отклоняться частям поршневого штока 14 и 15 друг от друга по продольной оси, что позволяет компенсировать неточности изготовления и монтажа механизма качания кристаллизатора в целом.

Применение изобретения позволяет повысить качество непрерывнолитых слитков на 5-10%, сократить количество прорывов металла под кристаллизатором на 2-3% и повысить стойкость механизма на 20-30%в

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к устройствам для возвратно-поступательного движения кристаллизатора рессорного типа, преимущественно для установок непрерывной разливки металлов. Механизм качания кристаллизатора содержит опорную раму, установленную на основании. К раме с помощью крепежных блоков прикреплены пакеты рессорных пружин, расположенные по краям кристаллизатора и разнесенные по его высоте. Под нижними пакетами рессорных пружин расположены гидроцилиндры, упирающиеся своими поршневыми штоками в соответствующий крепежный блок. Пакеты рессорных пружин состоят из двух продольных частей, установленных с зазором между собой. Крепежные блоки снабжены по краям вертикальными упорами, установленными с зазором с основанием механизма. Вертикальные упоры снабжены шарнирными ломающимися двуплечими рычагами. Пакеты рессорных пружин снабжены натяжным устройством, установленным на раме. Изобретение позволяет устранять перекосы кристаллизатора в процессе непрерывной разливки, повышать стойкость механизма. 2 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Механизм качания кристаллизатора, содержащий опорную раму, установленную на основании, прикрепленные к раме упругие элементы, расположенные по краям кристаллизатора и разнесенные по его высоте, крепление кристаллизатора к упругим элементам, крепежный блок расположенный между соответствующими разнесенными по высоте упругими элементами, а также гидроцилиндры, расположенные под нижними упругими элементами и упирающимися своими поршневыми штоками в соответствующий крепежный блок, отличающийся тем, что каждый упругий элемент выполнен в виде пакета рессор, состоящего из двух продольных частей, установленных с зазором между собой, каждая часть пакета рессор снабжена натяжным устройством, установленным на раме, каждый из поршневых штоков состоит из двух частей, соединенных между собой соединительными узлами, каждый крепежный блок снабжен по краям вертикальными упорами, установленными с зазором с основанием, при этом каждый вертикальный упор снабжен шарнирными ломающимися двуплечими рычагами, один из которых соединен с вертикальным упором, а другой соединен с основанием, причем между рычагами расположена пружина сжатия. 2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что торцы соприкасающихся частей поршневого штока гидроцилиндра выполнены в виде сферы, каждая часть поршневого штока снабжена гайкой, на которую надет соответствующий полукорпус, при этом полукорпуса стянуты между собой стяжками. 3. Механизм по п.1, отличающийся тем, что торец одной части поршневого штока выполнен в виде сферы, на которую надет полукорпус, при этом сфера частично входит в соответствующую выемку, выполненную в другом полукорпусе, жестко соединенном с другой частью поршневого штока, причем между полукорпусами установлена прокладка, а полукорпуса стянуты между собой стяжками.