ГИБКАЯ ЗАТРАВКА Российский патент 2002 года по МПК B22D11/08 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к машинам непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), и может быть использовано на МНЛЗ криволинейного или радиального типов для литья сортовых, блюмовых и слябовых заготовок.

Известна приводимая в качестве аналога предлагаемого изобретения многозвенная затравка установки непрерывной разливки металлов, звенья которой последовательно соединены между собой при помощи гибкого стержня, например каната (см. авт. св. СССР 286833 А, В 22 D 11/08, 03.03.1969).

Недостатки такой затравки заключаются в том, что во время работы установки происходит растяжение гибкого стержня (каната) и образование зазоров на стыке звеньев затравки. Это приводит к толчкам при движении затравки, влекущим за собой нарушение уровня металла в кристаллизаторе, что отрицательно влияет на качество заготовки. Кроме того, в затравке-аналоге стыки двух смежных звеньев находятся в состоянии неустойчивого равновесия, что приводит к попаданию головки затравки под ролики зоны вторичного охлаждения при заведении в кристаллизатор, а это увеличивает время подготовки МНЛЗ к работе.

В качестве прототипа заявляемому изобретению использована независимая гибкая затравка для машины непрерывной разливки, состоящая из звеньев, соединенных между собой гибкой лентой, расположенной на верхней стороне звеньев (см. патент США 5197533, 164/446, 25.11.1991).

Недостатком затравки-прототипа, у которого гибкая лента находится на поверхности затравки, заключается в том, что гибкая лента, являясь самым нагруженным элементом затравки (на нее действуют напряжения изгиба от взаимного поворота смежных звеньев, знакопеременные напряжения, вызванные качанием кристаллизатора, напряжения от вытягивания слитка), дополнительно нагружается также и валками тянущей клети, усилия прижатия которых к ленте могут на МНЛЗ, отливающих крупные блюмы и слябы, доходить до нескольких сотен тонн.

Кроме того, в затравке-прототипе на гибкий элемент действует также и изгибающий момент, вызванный тем, что сила, равная усилию вытягивания слитка из кристаллизатора по отношению к продольной оси гибкого элемента, смещена примерно на половину толщины затравки. На блюмовых и слябовых МНЛЗ такой момент может достигать величин, превышающих сотни и тысячи кг•см.

Указанное выше не позволяет применять затравки вышеприведенной конструкции для слябовых и блюмовых МНЛЗ, где усилия на затравку от взаимодействия с тянущими валками могут достигать нескольких десятков или сотен тонн.

Предлагаемое изобретение "гибкая затравка" решает задачу повышения продольной жесткости и упрощения конструкции затравки, а также позволяет увеличить надежность механизмов качания кристаллизаторов и приводов тянуще-правильных машин, которые в случае применения затравок известной конструкции подвергаются большим по величине знакопеременным динамическим нагрузкам, в несколько раз превышающим расчетные технологические нагрузки на указанные механизмы и их приводы.

Достигаемый при решении этой задачи технический эффект - уменьшение возможности образования грубых дефектов на поверхности слитка, снижение количества прорывов, увеличение надежности работы МНЛЗ.

Дополнительный технический эффект заявляемого технического решения "гибкая затравка" состоит в том, что упругая стальная лента с обеих сторон армирована полузвеньями, выполненными из высоколегированной стали и способными выдержать огромные усилия, действующие только на них и не передающиеся на упругую стальную ленту. "Гибкая затравка" имеет более простую и менее трудоемкую конструкцию по сравнению с существующими затравками. Точно такая же или подобная затравка может быть использована для криволинейной МНЛЗ, у которой радиус кривизны R_inv (переменный радиус) вдоль технологической оси машины на разных участках может изменяться и практически быть равным любой величине от 2 до 30 м на радиальных участках, а на прямых вертикальных участках R= ∞, например, в прямом кристаллизаторе и на небольшом роликовом участке под ним, а также на горизонтальном участке на выходе из криволинейной зоны.

Предлагаемое изобретение решает поставленную задачу с достижением указанного технического эффекта тем, что в известной гибкой затравке машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), содержащей гибкий элемент и последовательно расположенные звенья, соединенные между собой с возможностью поворота каждого звена относительно смежного звена, по изобретению гибкий элемент выполнен в виде упругой стальной ленты, а все звенья затравки или по крайней мере звенья затравки, за исключением головки и/или хвостового звена, выполнены разъемными из верхнего и нижнего полузвеньев, жестко соединенных между собой и с установленной между ними упругой стальной лентой, толщина которой составляет 1/120-1/2 высоты затравки, при этом смежные верхние полузвенья установлены относительно друг друга с зазором.

Гибкая затравка может быть предназначена для МНЛЗ радиального типа.

Гибкая затравка также может быть предназначена для МНЛЗ криволинейного типа.

Кроме того, поверхность верхнего полузвена вдоль продольной оси затравки, обращенная к упругой стальной ленте, выполнена из трех участков, причем средний участок выполнен плоским, а оба крайних участка выполнены радиальными с радиусом R₁=(0,1-1,0)R, где R - базовый радиус криволинейной МНЛЗ.

Помимо этого поверхности верхнего полузвена, обращенные к упругой стальной ленте, могут быть выполнены плоскими, расположенными по хордам, вписанным внутри по отношению к радиальной поверхности.

Поверхности верхнего полузвена, обращенные к упругой стальной ленте, также могут быть выполнены плоскими, расположенными по хордам, описанным с внешней стороны по отношению к радиальной поверхности.

Верхние и нижние полузвенья каждой пары состыкованы между собой по всей их длине.

Каждое звено имеет возможность поворачиваться относительно смежного звена на угол, величина которого обеспечивает заведение всей затравки в целом с прямолинейного участка МНЛЗ на ее криволинейный участок по всей его протяженности.

Предлагаемое изобретение "гибкая затравка" изображено на фиг.1-7.

На фиг.1 изображен главный вид "гибкой затравки".

На фиг.2 изображен вид сверху "гибкой затравки".

На фиг.3 - разрез по А-А на фиг.1.

На фиг.4 - разрез по Б-Б на фиг.1.

На фиг.5 - разрез по В-В на фиг.1.

На фиг.6 - разрез по Г-Г на фиг.2.

На фиг.7 - схема расположения "гибкой затравки" в МНЛЗ.

Головка затравки 1 соединена со звеном затравки (длиной t), состоящим из верхнего полузвена 2 и нижнего полузвена 3, которые охватывают упругую стальную ленту. Осью 5, зафиксированной при помощи штифта 6, головка затравки 1 удерживается от одностороннего изгиба с помощью упора 7. Верхние 2 и нижние 3 полузвенья затравки соединены между собой и с упругой стальной лентой при помощи болтов 8.

Изгиб затравки по нужному радиусу R обеспечивается за счет изгиба упругой стальной ленты 4, зажатой между верхними 2 и нижними 3 полузвеньями затравки. Для обеспечения возможности такого изгиба, а также для предотвращения перелома упругой стальной ленты 4, нижняя часть верхних полузвеньев 2 образована тремя поверхностями (фиг.6). Средняя поверхность выполнена плоской (длиной L), передняя и задняя поверхности выполнены радиальными, радиус кривизны R₁ которых составляет 0,1-1,0 радиуса R кривизны МНЛЗ в зависимости от конструктивных особенностей МНЛЗ и толщины упругой стальной ленты 4, т.e. R₁=(0,1-1,0)•R.

Односторонний изгиб звеньев относительно друг друга в рабочем положении затравки обеспечивается за счет зазоров между смежными верхними полузвеньями 2 затравки, а стыки смежных нижних полузвеньев 3 обеспечивают горизонтальное расположение всех звеньев затравки в нерабочем положении.

К верхним полузвеньям затравки 2, при помощи шпилек 9, жестко крепятся боковые накладки 10, предотвращающие ее горизонтальное смещение с оси МНЛЗ. С этой целью на пути следования затравки могут быть расположены вертикальные направляющие ролики, либо специальные линейки (на чертеже не указаны).

Хвостовая часть затравки состоит из верхнего полузвена 11 и нижнего полузвена 12, скрепленных между собой так же, как и все остальные полузвенья затравки.

Предлагаемое изобретение "гибкая затравка" работает следующим образом.

До начала работы затравка хранится в горизонтальном положении. Перед разливкой затравка при помощи тянущих валков 16 заводится в расположенные в зоне вторичного охлаждения опорные ролики большого 14 и малого 15 радиусов, при этом головка затравки 1 заводится в нижнюю часть кристаллизатора 13, а два ее последних звена остаются в тянущих валках 16. При заведении затравки в радиальную или криволинейную часть МНЛЗ головка затравки 1 поворачивается на оси 5 на угол, соответствующий радиусу R кривизны технологической оси МНЛЗ, а остальные звенья затравки поворачиваются относительно друг друга примерно на такой же угол за счет изгиба упругой стальной ленты 4. После начала разливки жидкий металл кристаллизуется на головке затравки. После этого начинается процесс непрерывной разливки и при помощи тянущих валков затравку, сцепленную со слитком, вытягивают из кристаллизатора, одновременно с этим начинает работу механизм качания кристаллизатора 17. После вывода затравки из тянущих клетей головку затравки отделяют от слитка, а затравку убирают с технологической оси МНЛЗ.

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к машинам непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), и может быть использовано на МНЛЗ криволинейного или радиального типов для литья сортовых, блюмовых и слябовых заготовок. Технический результат - повышение продольной жесткости и упрощение конструкции затравки, уменьшение возможности образования грубых дефектов на поверхность слитка, снижение количества прорывов и увеличение надежности работы МНЛЗ. Гибкая затравка содержит упругую стальную ленту и последовательно расположенные звенья, соединенные между собой с возможностью поворота каждого звена относительно смежного звена. Все звенья или по крайней мере звенья затравок, за исключением головки и/или хвостового звена, выполнены разъемными из верхнего и нижнего полузвеньев, жестко соединенных между собой и с установленной между ними упругой стальной лентой, толщина которой составляет 1/120 - 1/2 высоты затравки, при этом смежные верхние полузвенья установлены относительно друг друга с зазором. Поверхность верхнего полузвена вдоль продольной оси затравки, обращенная к упругой стальной ленте, может быть выполнена из трех участков, причем средний участок выполнен плоским, а оба крайних участка выполнены радиальными с радиусом R₁=(0,1-1,0)R, где R - базовый радиус криволинейной МНЛЗ. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Гибкая затравка машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), содержащая гибкий элемент и последовательно расположенные звенья, соединенные между собой с возможностью поворота каждого звена относительно смежного звена, отличающаяся тем, что гибкий элемент выполнен в виде упругой стальной ленты, а все звенья затравки или по крайней мере звенья затравки, за исключением головки и/или хвостового звена, выполнены разъемными из верхнего и нижнего полузвеньев, жестко соединенных между собой, и с установленной между ними упругой стальной лентой, толщина которой составляет от 1/120-1/2 высоты затравки, при этом смежные верхние полузвенья установлены относительно друг друга с зазором. 2. Гибкая затравка по п. 1, отличающаяся тем, что она предназначена для МНЛЗ радиального типа. 3. Гибкая затравка по п. 1, отличающаяся тем, что она предназначена для МНЛЗ криволинейного типа. 4. Гибкая затравка по п. 3, отличающаяся тем, что поверхность верхнего полузвена вдоль продольной оси затравки, обращенная к упругой стальной ленте, выполнена из трех участков, причем средний участок выполнен плоским, а оба крайних участка выполнены радиальными с радиусом R₁= (0,1÷1,0)R, где R - базовый радиус криволинейной МНЛЗ. 5. Гибкая затравка по п. 2, отличающаяся тем, что поверхности верхнего полузвена, обращенные к упругой стальной ленте, выполнены плоскими, расположенными по хордам, вписанным внутри по отношению к радиальной поверхности. 6. Гибкая затравка по любому из пп. 2 и 5, отличающаяся тем, что поверхности верхнего полузвена, обращенные к упругой стальной ленте, выполнены плоскими, расположенными по хордам, описанным с внешней стороны по отношению к радиальной поверхности. 7. Гибкая затравка по п. 1, отличающаяся тем, что верхние и нижние полузвенья каждой пары состыкованы между собой по всей их длине.