ГИБКАЯ ЗАТРАВКА Российский патент 2005 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 гибкая затравка для машины непрерывного литья заготовок, состоящая из звеньев, соединенных между собой гибкой лентой (см. патент США №5197533, 164/446, 25.11.1991).

Недостаток гибкой затравки-аналога, у которой гибкая лента находится на поверхности затравки, заключается в том, что на гибкую ленту действуют нагрузки от взаимного поворота смежных звеньев, знакопеременные нагрузки, вызванные качанием кристаллизатора, нагрузки от вытягивания слитка, а также она дополнительно нагружается валками тянущей клети, усилия прижатия которых к ленте могут достигать величин, приводящих к ее разрушению и, вследствие этого, гибкая затравка выходит из строя.

Кроме того, в гибкой затравке-аналоге 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, также приводящих к разрушению гибкого элемента.

В качестве прототипа заявляемому изобретению использована гибкая затравка для машины непрерывного литья заготовок, состоящая из стальной ленты, армированной с двух сторон полузвеньями (пат. РФ №2193472, МКИ 7 В 22 D 11/08 от 27.11.2002).

Недостаток гибкой затравки-прототипа, выявленный при ее эксплуатации, заключается в следующем. При движении гибкой затравки-прототипа по рольгангу, по валкам тянуще-правильных машин, по роликам направляющего аппарата зоны вторичного охлаждения, т.е. по тем участкам МНЛЗ, где расстояние между опорными элементами, например роликами, валками, брусьями т.п., может быть значительно больше, чем шаг звеньев гибкой затравки, в гибких элементах возникают напряжения, приводящие к разрушению затравки.

Кроме того, затравка-прототип, подвешенная на тросах, например, во время процесса установки на другой ручей может изгибаться по дуге большего радиуса, чем радиус МНЛЗ, в горизонтальной или наклонных плоскостях, что приводит к возникновению большого крутящего момента вокруг продольной оси затравки, т.е. в этом случае сразу несколько гибких элементов нагружаются в дополнение к изгибающим напряжениям еще и напряжениями кручения, что также приводит к поломке затравки-прототипа.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением - гибкая затравка, заключается в том, что оно решает проблему защиты от разрушения упругой стальной ленты при установке на ручей, а также при движении по рольгангу, по валкам тянуще-правильных машин, по роликам направляющего аппарата зоны вторичного охлаждения, т.е. по тем участкам МНЛЗ, где расстояние между опорными элементами значительно больше, чем шаг звеньев гибкой затравки.

Технический эффект от решения поставленной задачи заключается в том, что удается избежать поломки упругой стальной ленты, следствием чего является увеличение срока службы изделия в целом.

Поставленная задача с достижением указанного технического эффекта обеспечивается тем, что гибкая затравка для МНЛЗ радиального или криволинейного типов содержит ленту из пружинной стали, охваченную с двух сторон полузвеньями, жестко соединенными между собой. Каждое из звеньев имеет возможность поворота относительно смежного на угол, величина которого определена максимальной кривизной технологической линии машины в зоне кристаллизации слитка.

Поворот звеньев друг относительно друга на угол больший, чем это необходимо для заведения затравки в дугообразную зону кристаллизации, ограничивается упорами, которые выполнены в виде выступов и впадин на концах каждого из полузвеньев (верхнего или нижнего).

Аналогичные упоры, также выполненные на полузвеньях и также расположенные по обе стороны ленты, исключают возможность поворота звеньев друг относительно друга в сторону, приводящую к отклонению их от прямолинейного положения.

Гибкая затравка по предлагаемому изобретению изображена на чертежах.

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.4 - разрез по Б-Б.

На фиг.5 - разрез по В-В.

На фиг.6 - схема действия сил.

Головка затравки 1 соединена с передним переходным звеном гибкой затравки, состоящим из верхнего переходного полузвена 2 и нижнего переходного полузвена 3 посредством осей 4 и 5. Переднее переходное звено соединено со звеном гибкой затраки, состоящим из верхнего полузвена 6 и нижнего полузвена 7 с помощью упругой стальной ленты 8, которую они охватывают. Верхние 6 и нижние 7 полузвенья гибкой затравки, а также верхние 2 и нижние 3 переходные полузвенья соединены между собой и с упругой стальной лентой при помощи болтов 9. Хвостовик 10 гибкой затравки соединен с задним переходным звеном, состоящим из верхнего переходного полузвена 11 и нижнего переходного полузвена 12, посредством осей 13 и 14. Верхние и нижние полузвенья заднего переходного звена скреплены между собой так же, как и все остальные полузвенья затравки.

Поверхность верхнего звена 6 вдоль продольной оси затравки, обращенная к упругой стальной ленте 8, выполнена из трех участков, причем средний участок выполнен плоским, а оба крайних участка выполнены радиальными с радиусом Ri, составляющим часть от базового радиуса R радиальной или любого из радиусов криволинейной МНЛЗ.

Гибкая затравка работает следующем образом. Изгиб гибкой затравки по нужному радиусу R обеспечивается за счет изгиба упругой стальной ленты 8, зажатой между верхними 6 и нижними 7 полузвеньями затравки. Для обеспечения возможности такого изгиба, а также для предотвращения перелома упругой стальной ленты 8 нижняя часть верхних полузвеньев 6 образована тремя поверхностями (фиг.5). Средняя поверхность выполнена плоской, передняя и задняя поверхности выполнены радиальными, радиус кривизны Ri которых составляет от 0.1 до 1.0 радиуса R кривизны МНЛЗ в зависимости от конструктивных особенностей МНЛЗ и толщины упругой стальной ленты 8, т.е. Ri=(0.1-1.0)R.

Односторонний изгиб звеньев относительно друг друга в рабочем положении затравки обеспечивается за счет зазоров между смежными верхними полузвеньями 6 и нижними полузвеньями 7 затравки, а также за счет скосов, выполненных под углом α на выступах и впадинах, расположенных на торцах каждого верхнего полузвена (фиг.4, 5).

При движении гибкой затравки по рольгангу, по валкам тянуще-правильных машин, по роликам направляющего аппарата зоны вторичного охлаждения, т.е. по тем участкам МНЛЗ, где расстояние между опорными элементами (ролики, валки, брусья и т.п.) значительно больше, чем шаг звеньев гибкой затравки (фиг.2), звенья под действием собственного веса, а также под действием сжимающих продольных сил (например, при вытягивании слитка через затравку, когда качающийся кристаллизатор движется вниз и опережает слиток) стремятся повернуться относительно друг друга в ту или иную сторону. В этом случае вступают в работу упоры, выполненные в виде выступов и впадин на концах каждого полузвена (верхнего или нижнего) (фиг.4, фиг.5), которые препятствуют провороту звеньев гибкой затравки ниже уровня технологической оси МНЛЗ на всех ее участках, а также предотвращают изгибание тела гибкой затравки на радиус, который заметно меньше радиуса радиального участка криволинейной МНЛЗ. При этом упоры полностью исключают гибкую ленту из работы по удержанию формы тела гибкой затравки в допустимых пределах напряжений, которые в противном случае могут достигать значений, превышающих допустимые пределы.

Конструктивно упоры выполнены таким образом, что усилия, возникающие при соприкосновении их друг с другом, замыкаются между собой и не передаются на соединяющую звенья гибкую ленту (фиг.6) при операциях по перемещению гибкой затравки с одного ручья МНЛЗ на другой и при других подобных операциях, когда расстояние между опорами гибкой затравки в несколько раз превышает шаг звеньев гибкой затравки.

На фиг.6 показана работа упоров, выполненных на нижних полузвеньях 7. Полузвено А под действием собственного веса (Р) поворачивается относительно смежного звена Б вокруг условного шарнира Г-Г. При этом под действием крутящего момента от силы тяжести

M=PL,

где L=t/2 - расстояние от центра тяжести звена А до условного шарнира, в упорах возникает пара сил (P₁). Крутящий момент от пары сил (P₁)

M₁=P₁L₁,

где L₁ - плечо действия сил P₁,

равен моменту от силы тяжести первого звена, так как гибкая затравка не может отклонятся от горизонтального положения при транспортировке.

PL=P₁L₁

P₁=PL/L₁

После определения силы P₁ рассчитываются геометрические параметры упоров из условия прочности.

Работа упоров на верхних полузвеньях 6 аналогична работе упоров на нижних полузвеньях 7.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к машинам непрерывного литья заготовок радиального или горизонтального типов. Гибкая затравка содержит упругую стальную ленту. Лента охвачена с двух сторон верхними и нижними полузвеньями. Полузвенья соединены между собой с возможностью поворота каждого звена относительно смежного звена. Угол поворота определен радиусом кривизны технологической линии машины в зоне кристаллизации слитка. На концах каждого из полузвеньев выполнены упоры в виде выступов и впадин. Упоры ограничивают поворот звеньев друг относительно друга на угол больший, чем это необходимо для заведения затравки в дугообразную зону кристаллизации. Обеспечивается защита от разрушения гибкой стальной ленты и увеличение срока службы изделия. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Гибкая затравка для машины непрерывного литья заготовок радиального или криволинейного типов, содержащая упругую стальную ленту, охваченную с двух сторон верхними и нижними полузвеньями, соединенными между собой с возможностью поворота каждого звена относительно смежного звена на угол, величина которого определена радиусом кривизны технологической линии машины в зоне кристаллизации слитка, отличающаяся тем, что она снабжена упорами, выполненными на концах каждого из верхнего и нижнего полузвеньев в виде выступов и впадин, ограничивающих поворот звеньев относительно друг друга на угол больший, чем это необходимо для заведения затравки в зону кристаллизации.2. Гибкая затравка по п.1, отличающаяся тем, что на выступах и впадинах, расположенных на концах каждого верхнего полузвена, выполнены скосы.