МАШИНА НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ Российский патент 2016 года по МПК B22D11/12 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к машине непрерывного литья, включающей в себя кристаллизатор и сегменты направляющей проводки, более конкретно к машине непрерывного литья, в которой число и удаление роликов внешних рам отличаются от числа и удаления роликов внутренних рам для изготовления слябов, имеющих улучшенное качество.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Как правило, в процессе непрерывного литья расплавленную сталь непрерывно подают в кристаллизатор, имеющий заданную форму, и частично затвердевший в кристаллизаторе сляб непрерывно вытягивают с нижней стороны кристаллизатора.

Фиг. 1 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий конструкцию и сегменты машины непрерывного литья в целом.

Машина непрерывного литья включает в себя: ковши 10, в которые заливают расплавленную сталь, рафинированную в процессе выплавки стали; промежуточный ковш 20, временно содержащий расплавленную сталь, подаваемую из ковшей 10 через сталеразливочную трубу; кристаллизатор 30, принимающий расплавленную сталь из промежуточного ковша 20 для первичного затвердевания расплавленной стали и для придания ей заданной формы; а также направляющую проводку 40, включающую в себя множество сегментов 50, расположенных ниже кристаллизатора 30, для направления и охлаждения не полностью затвердевшего сляба.

Сегменты 50 расположены таким образом, что множество роликов 52 и 54 обращены друг к другу. Каждый из сегментов 50 включает в себя верхнюю и нижнюю рамы 51 и 53, пространственно разнесенные друг от друга в вертикальном направлении, множество стяжек (не показаны), вертикально соединяющих верхнюю и нижнюю рамы 51 и 53, а также множество гидравлических цилиндров (не показаны), использующих стяжки в качестве поршней для управления зазорами между верхней и нижней рамами 51 и 53 для приложения усилия обжатия к слябу.

В машине непрерывного литья расплавленный металл, содержащийся в кристаллизаторе 30, должен поддерживаться на постоянном уровне в течение процесса литья. Однако если скорость литья возрастает, уровень расплавленного металла, содержащегося в кристаллизаторе 30, может заметно измениться. В этом случае скорость литья не может быть увеличена дополнительно. Кроме того, сляб, имеющий высокую температуру, может периодически раздуваться между роликами 52 и 54 сегментов 50 из-за давления, и, таким образом, могут происходить колебания уровня в кристаллизаторе.

Раскрытие изобретения

ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА

Одним из объектов настоящего изобретения является создание машины непрерывного литья, выполненной с возможностью снижения колебаний уровня в кристаллизаторе, вызванных периодическим, обусловленным давлением раздутием высокотемпературного сляба, проходящего между роликами во время процесса высокоскоростного литья.

Один из объектов настоящего изобретения является также создание машины непрерывного литья для изготовления слябов, имеющих улучшенное качество за счет снижения колебаний уровня в кристаллизаторе, вызванных периодическим раздутием слябов.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение обеспечивает создание нижеописанных сегментов и машины непрерывного литья.

В соответствии с объектом настоящего изобретения, машина непрерывного литья может включать в себя: кристаллизатор, производящий сляб, а также множество сегментов, выполненных с возможностью направления сляба через направляющую проводку и охлаждения сляба, при этом каждый из сегментов может включать в себя внутреннюю раму, внешнюю раму, пространственно удаленную от внутренней рамы, а также множество роликов, расположенных на внутренней и внешней рамах посредством опор роликов, причем число N_{фиксированн.} роликов, расположенных на внешней раме, может отличаться от числа N_{подвижн.} роликов, расположенных на внутренней раме, с тем, чтобы уменьшить колебания уровня в кристаллизаторе, задаваемые формой сляба.

Внешняя рама может иметь средний шаг роликов P_{средн. фиксированн.}, отличный от среднего шага роликов P_{средн. подвижн.} внутренней рамы.

Внутренняя рама и внешняя рама могут иметь одинаковую сегментную длину для расположения в горизонтальной или вертикальной зоне направляющей проводки.

Внешняя рама может иметь сегментную длину (то есть относящуюся к сегменту направляющей проводки) большую, чем сегментная длина внутренней рамы, а внешняя и внутренние рамы могут быть расположены в криволинейной зоне направляющей проводки, при этом средний шаг P_{средн. фиксированн.} роликов внешней рамы и средний шаг P_{средн. подвижн.} роликов внутренней рамы может удовлетворять следующей формуле:

$$\frac{{Р}_{сред.подвижн.}}{{Р}_{средн.фиксирован.}}=\left(1-\frac{t_{сляб}}{r}\right)\ast \frac{N_{фиксирован.}}{N_{подвижн.}}$$

где t_сляб относится к толщине сляба, а r обозначает радиус кривизны направляющей проводки.

Число N_{подвижн.} роликов, расположенных на внутренней раме, может быть больше, чем число N_{фиксированн}. роликов, расположенных на внешней раме (N_{фиксирован.}<N_{подвижн.}).

Внутренняя рама и внешняя рама могут включать в себя приводные ролики, соответственно, для обеспечения прохождения сляба между ними, при этом центры приводных роликов внутренней рамы и внешней рамы не выровнены по линии.

Внешняя рама может представлять собой фиксированную раму, а внутренняя рама может представлять собой подвижную раму, способную перемещаться.

ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Даже в процессе высокоскоростного литья, сегменты согласно настоящему изобретению могут предотвратить колебания уровня в кристаллизаторе, вызванные периодическим, обусловленным давлением раздутием высокотемпературного сляба, проходящего между роликами.

Кроме того, машина непрерывного литья согласно настоящему изобретению может производить слябы, имеющие улучшенное качество за счет снижения колебаний уровня в кристаллизаторе, вызванных периодическим раздутием слябов.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий машину непрерывного литья известного уровня техники.

Фиг. 2 представляет собой вид, иллюстрирующий сляб, обрабатываемый на сегментах непрерывного литья машины известного уровня техники.

Фиг. 3 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий сегмент, выполненный с возможностью использования в горизонтальной зоне в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий сегмент, выполненный с возможностью использования в криволинейной зоне согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий машину непрерывного литья, включающую в себя сегменты в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

ЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В дальнейшем примеры вариантов осуществления настоящего изобретения будут описаны более подробно со ссылкой на сопровождающие чертежи.

Фиг. 3 представляет собой схематический вид, иллюстрирующий сегмент 150, используемый в горизонтальной или вертикальной зоне направляющей проводки в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

В варианте осуществления сегмент 150 включает в себя подвижную раму 151, внутреннюю раму, нежестко и подвижно размещенную на верхней стороне и обращенную к центру кривизны направляющей проводки, а также фиксированную раму 154, при этом внешняя рама жестко прикреплена к нижней стороне к поверхности, обращенной наружу в радиальном направлении направляющей проводки. На подвижной раме 151 и фиксированной раме 154 расположено множество роликов 152 и 155. Ролики 152 и 155 включают в себя пару приводных роликов 153 и 156.

Ролики 152 расположены с равномерными интервалами вдоль общей сегментной длины l_{сег. подвижн.} подвижной рамы 151, а число роликов 152 составляет N_{подвижн.} Ролики 152 расположены на подвижной раме 151 с постоянным шагом P_{подвижн.} Хотя приводные ролики 153 имеют диаметр, несколько отличный от роликов 152, зазоры l_{подвижн.} между роликами 152, по существу, равны.

Аналогичным образом, ролики 155 расположены с равномерными интервалами по общей сегментной длине l_{сегм. фиксирован.} фиксированной рамы 154, а число роликов 155 составляет N_{фиксирован.}. Ролики 155 расположены на фиксированной раме 154 с постоянным шагом P_{фиксирован.} Несмотря на то, что приводные ролики 156 имеют диаметр, несколько отличный от роликов 155, зазоры l_{фиксирован.} между роликами 156, по существу, равны.

В сегменте 150, показанном на фиг. 3, количество роликов 155 фиксированной рамы 154 больше, чем количество роликов 152 подвижной рамы 151. Таким образом, центры роликов 152 подвижной рамы 151 расположены между центрами роликов 155 фиксированной рамы 154.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 3, сегментная длина l_{сегм. подвижн.} подвижной рамы 151 и сегментная длина l_{сегм. фиксированн.} фиксированной рамы 154 равны, так что сегмент 150 может быть расположен в горизонтальной или вертикальной зоне. Средний шаг P_средн. может быть рассчитан путем деления общей длины l_сегм. сегмента на число N роликов, как показано ниже в формуле 1.

$$P_{средн.}=\frac{l_{сегм\mathrm{..}}}{N}\begin{array}{ccc}& & \end{array}$$ Формула 1

Поскольку общая сегментная длина l_{сегм. подвижн.} подвижной рамы 151 и общая сегментная длина l_{сегм. фиксирован.} фиксированной рамы 154 равны (l_{сегм. подвижн.}=l_{сегм. фиксирован.}), а число N_{подвижн.} роликов 152 подвижной рамы 151 отличается от числа N_{фиксирован.} роликов 155 фиксированной рамы 154, в соответствии с формулой 1, P_{средн. подвижн.} подвижной рамы 151 больше, чем P_{средн. фиксирован.} фиксированной рамы 154 (P_{средн. подвижн.}>P_{средн. фиксирован.}).

Как описано выше, поскольку P_{средн. подвижн.} подвижной рамы 151 отлично от P_{средн. фиксирован.} фиксированной рамы 154, зазоры между роликами 152 и 155 различны. Таким образом, расстояние, которое сляб проходит от одного ролика к следующему ролику из роликов 152 и 155 подвижных и фиксированных рам 151 и 154, отличается от следующего расстояния, которое проходит валок, что предотвращает колебания уровня в кристаллизаторе, возникающих, когда сляб вступает в контакт с роликами постоянно и систематически, как в случае с предшествующим уровнем техники.

Тянущие ролики 153 и 156 роликов 152 и 155, используемых для протягивания сляба через сегмент 150, не могут быть выровнены по их центрам. Причина этого заключается в следующем: в процессе высокоскоростного литья, влияние сдвига, вызванного смещенными центрами приводных роликов 153 и 156, является небольшим, однако колебания уровня в кристаллизаторе являются серьезными, если приводные ролики 153 и 155 выровнены таким образом, что они периодически соотносятся друг с другом. В данном случае высокоскоростное литье относится к литью, имеющему скорость 400 мм*м/мин или больше (например, сляб весом 80 метрических тонн производят со скоростью 5 м/мин или больше).

На фиг. 4 проиллюстрирован сегмент 160, выполненный с возможностью использования в криволинейной зоне направляющей проводки 140.

Как показано на фиг. 4, сегмент 160 включает в себя подвижную раму 161, нежестко и подвижно обращенную расположенную к центру криволинейной зоны, а также фиксированную раму 164, расположенную на стороне, противоположной подвижной раме 161. На подвижной раме 161 и фиксированной раме 164 расположено множество роликов 162 и 165, при этом ролики 162 и 165 включают в себя пару приводных роликов 163 и 166.

Как и в варианте осуществления, показанном на фиг. 3, в сегменте 160, показанном на фиг. 4, ролики 161 расположены с равномерными интервалами по общей сегментной длине l_{сегм., подвижн.} подвижной рамы 161, а число роликов 162 составляет N_{подвижн.} Ролики 162 расположены на подвижной раме 161 с постоянным шагом P_{подвижн.} Несмотря на то, что приводные ролики 163 имеют диаметр несколько больший, чем диаметр роликов 162, зазоры l_{подвижн.} между роликами 162, по существу, равны.

Ролики 165 расположены с равномерными интервалами по общей сегментной длине l_сегм. фиксированной рамы 164, а число роликов 165 составляет N_{фиксирован.} Ролики 165 расположены на фиксированной раме 164 с постоянным шагом P_{фиксирован.} Хотя приводные ролики 166 имеют диаметр несколько больший, чем диаметр роликов 165, зазоры l_{фиксирован.} между роликами 165, по существу, равны.

Сегмент 160 в варианте осуществления, показанном на фиг. 4, использован в криволинейной зоне. В машине непрерывного литья 100 (см. фиг. 5), носовая зона направляющей проводки 140 (см. фиг. 5) изогнута с радиусом (r) кривизны, а сегментная длина l_{сегм. подвижн.} подвижной рамы 161 отличается от сегментная длины l_{сегм. фиксирован.} фиксированной рамы 164, расположенного на стороне, противоположной подвижной раме 161.

Более подробно, сегментную длину l_{сегм. подвижн.} подвижной рамы 161 и сегментную длину l_{сегм. фиксированн.} фиксированной рамы 164 устанавливают так, чтобы они удовлетворяли:

l_{сегм. подвижн.}:l_{сегм. фиксирован.}=r-t_сляб:r,

где t_сляб относится к толщине сляба. Поскольку толщина сляба имеет положительное значение, сегментная длина l_{сегм. подвижн.} подвижной рамы 161 короче, чем сегментная длина l_{сегм. фиксирован.} фиксированной рамы 164.

Как и в предыдущем варианте осуществления, показанном на фиг. 3, в данном варианте осуществления количества N_{подвижн.} и N_{фиксирован.} роликов 162 и 165 подвижной и фиксированной рамы 161 и 164 различны. Таким образом, средние шаги P_средн. удовлетворяют нижеуказанной формуле 2.

$$\frac{{Р}_{сред.подвижн.}}{{Р}_{средн.фиксирован.}}=\left(1-\frac{t_{сляб}}{r}\right)\ast \frac{N_{фиксирован.}}{N_{подвижн.}}\begin{array}{ccc}& & \end{array}$$ Формула 2

Так как разница между средним шагом роликов 162 подвижной рамы 161 и средним шагом роликов 165 фиксированной рамы 164 увеличилась, колебания уровня в кристаллизаторе могут быть погашены. В частности, в варианте осуществления, показанном на фиг. 4, сегментная длина l_{сегм. подвижн.} подвижной рамы 161 короче, чем сегментная длина l_{сегм. фиксирован.} фиксированной рамы 164. Таким образом, если число N_{фиксирован.} роликов 165 фиксированной рамы 164 меньше, чем число N_{подвиж.} роликов 162 подвижной рамы 161, разница между средними шагами может быть увеличена, и, таким образом, колебания уровня в кристаллизаторе, задаваемые формой сляба, могут быть эффективно предотвращены.

На фиг. 5 проиллюстрирована машина 100 непрерывного литья, включающая в себя множество сегментов 150 и 160 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Машина 100 непрерывного литья включает в себя ковши 110, в которые заливают расплавленную сталь, рафинированную в процессе выплавки стали, промежуточный ковш 120, временно содержащий расплавленную сталь, подаваемую из ковшей 110 через сталеразливочную трубу, кристаллизатор 130, принимающий расплавленную сталь из промежуточного ковша 120 для первичного затвердевания расплавленной стали с целью придания ей заданной формы, а также направляющую проводку 140, включающую в себя сегменты 150 и 160, расположенные ниже кристаллизатора 30, для выполнения ряда формовочных процессов на не полностью затвердевшем слябе во время охлаждения сляба.

В сегментах 150 и 160, включенных в направляющую проводку 140 машины 100 непрерывного литья, число N_{подвижн.} роликов 152 и 162 подвижных рам 151 и 161 больше, чем число N_{фиксирован.} роликов 155 и 165 фиксированных рам 154 и 164 (N_{подвижн.}>N_{фиксирован.}) и, соответственно, средний шаг роликов 155 и 165 фиксированных рам 154 и 164 больше, чем средний шаг роликов 152 и 162 подвижных рам 151 и 161 (P_{средн. подвижн.}<P_{средн. фиксирован.}).

Таким образом, при выполнении высокоскоростного процесса непрерывного литья с использованием машины 100 непрерывного литья в варианте осуществления настоящего изобретения, могут быть уменьшены колебания уровня в кристаллизаторе, задаваемые формой сляба, и, соответственно, может быть улучшено качество сляба.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 5, число N_{подвижн.} роликов 152 и 162 подвижных рам 151 и 161 сегментов 150 и 160 больше, чем число N_{фиксирован.} роликов 155 и 165 фиксированных рам 154 и 164 сегментов 150 и 160 (N_{подвижн.}>N_{фиксирован.}) и в криволинейной, и в горизонтальной зонах 141 и 142 направляющей проводки 140. Однако сегменты 150 и 160, расположенные в криволинейной зоне направляющей проводки 140, могут быть выполнены таким образом, что число N_{подвижн.} роликов 152 и 162 подвижных рам 151 и 161 будет больше, чем число N_{фиксирован.} роликов 155 и 165 фиксированных рам 154 и 164 (N_{подвижн.}>N_{фиксирован.}), а сегменты 150 и 160, расположенные в горизонтальной зоне направляющей проводки 140, могут быть выполнены таким образом, что число N_{подвижн.} роликов 152 и 162 подвижных рам 151 и 161 будет меньше, чем число N_{фиксирован.} роликов 155 и 165 фиксированных рам 154 и 164 (N_{подвижн.}<N_{фиксирован.}).

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при непрерывной разливке слябов на машинах с криволинейной зоной направляющей проводки. Машина содержит кристаллизатор и сегменты, направляющие охлаждающийся сляб через направляющую проводку. Каждый сегмент содержит внутреннюю раму, внешнюю раму и ролики, расположенные на внутренней и внешней рамах на опорах. Число N_{подвижн.} роликов, расположенных на внутренней раме, больше, чем число N_{фиксирован.} роликов, расположенных на внешней раме. Обеспечивается предотвращение колебаний уровня металла в кристаллизаторе, вызванных периодическим раздутием высокотемпературного сляба. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Машина непрерывного литья слябов с криволинейной зоной направляющей проводки, содержащая кристаллизатор и сегменты, выполненные с возможностью направления сляба через направляющую проводку и охлаждения сляба, при этом каждый из сегментов содержит внутреннюю раму, внешнюю раму, пространственно удаленную от внутренней рамы, и ролики, расположенные на внутренней и внешней рамах на опорах, при этом число N_{подвижн.} роликов, расположенных на внутренней раме, больше, чем число N_{фиксирован.} роликов, расположенных на внешней раме.

2. Машина непрерывного литья по п. 1, в которой внешняя рама выполнена со средним шагом Р_{средн. фиксирован.} роликов, отличным от среднего шага Р_{cредн. подвижн.} роликов внутренней рамы.

3. Машина непрерывного литья по п. 1 или 2, в которой внутренняя рама и внешняя рама, расположенные в горизонтальной или вертикальной зоне направляющей проводки, имеют одинаковую сегментную длину.

4. Машина непрерывного литья по п. 1 или 2, в которой в криволинейной зоне направляющей проводки сегментная длина внешней рамы больше, чем сегментная длина внутренней рамы, а средний шаг Р_{средн. фиксирован.} роликов внешней рамы и средний шаг Р_{средн. подвижн.} роликов внутренней рамы удовлетворяют следующей формуле:

где t_сляб - толщина сляба,
r - радиус кривизны направляющей проводки.

5. Машина непрерывного литья по п. 1, в которой центры роликов внутренней рамы расположены между центрами роликов внешней рамы.

6. Машина непрерывного литья по п. 1, в которой внутренняя рама и внешняя рама содержат приводные ролики, обеспечивающие прохождение сляба между ними, при этом центры приводных роликов внутренней рамы и внешней рамы расположены не на одной линии.

7. Машина непрерывного литья по п. 1, в которой внешняя рама является фиксированной рамой, а внутренняя рама - подвижной, выполненной с возможностью перемещения.