Кристаллизатор для установок непрерывной разливки металлов Советский патент 1983 года по МПК B22D11/04 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к установкам непрерывной разливки металлов.

Известен кристаллизатор для установок непрерывной разливки металлов, включающий широкие стенки и расположенные между ними узкие. При этом в центральной трети широких стенок выполнен выступ с высотой, равной 1/30-1/5 ширины узких стенок Ci3.

Недостатком известного кристаллизатора является невозможность отливки в нем нескольких слитков. Это объясняется тем, что в отливаемом слитке отсутствуют перемглчки, по (которым бы в дальнейшем происходило разделение широкого слитка на отдельные заготовки. Кроме того, наличие выступов на обеих широких стенках усложняет процесс изготовления и конструкцию кристаллизатора. Применение такого кристаллизатора требует использования соответственно профилированных роликов, что усложняет конструкцию.

Известен также кристаллизатор для ycTajiOBOK непрерывной разливки металлов,включающий две половины, образующие по крайней мере три

рабочие полости, соединенные зазорами по оси кристаллизатора.. Две крайние рабочие полости вып5лняются значительно большего поперечного сечения, чем средняя полость 2. Образующийся слиток в дальнейшем делится на заготовки по перемычкам между ними.

Недостатком этого кристаллизатора

10 является сложность изготовления его половин или рабочих стенок. Кроме того, затрудняется процесс резки слитка на отдельные заготовки по перемычкам, так как последние распо15ложены по оси слитка, т.е. относительно далеко находятся от его поверхности.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является крис20таллизатор для установок непрерывной разливки металлов, включающий четыре стенки, образующие внутреннюю полость, ширина которой по крайней мере в три раза больше толщины. При

25 этом на широких стенках выполнены водоохлаждаемые вертикальные ребра высокой 1/6-1/3 ширины узких граней с интервалами между ними, примерно равными этому расстояь:ию Сз З- Отли30ваемый слиток делится в дальнейшем на заготовки по перемычкам между ними. Недостатком известного кристалли затора является сложность изготовления широких стенок из-за необходи мости выполнения на каждой из них вертикальных ребер..Кроме того, рез ка слитка на заготовки затруднена вследствие расположения перемычек между заготовками по оси слитка и относительно большого расстояния их по поверхности широких граней слитка. Исследованиями установлено, что при непрерывной разливке металлов в многоручьевой кристаллизатор, ручьи в котором соединяются для заполнения металлом посредством перемычек, расположенных по оси общег слитка, происходит интенсивный изно торцов вертикальных ребер, выполнен ных на широких стенках. При этом из менение формы торцов вертикальных ребер, придание им конусности в раз личных направлениях не приводило к положительным результатам вследстви сложного распределения температурно го поля по сечению слитка и связанн го с ним распределения термических напряжений и величин усадки. В иссл дованных случаях при условии измене ния места подвода металла по площад мениска металла в кристаллизаторе происходил разрыв оболочки слитка в непрогнозируемых местах. Целью изобретения является упрощение конструкции кристаллизатора и улучшение условий резки слитка на заготовки; Цель достигается тем, что в крис таллизаторе для .установок непрерывной разливки метаттов, содержащем широкие и узкие стенки, а также рас положенные вдоль широких стенок вер тикальны ребра, последние смонтиро ваны на одной широкой стенке, продольные их торцы образуют зазоры с противоположной широкой стенкой, равные 0,1-0,4 ширины узкой стенки, при этом длина вертикальных ребер составляет 0,8-1,0 длины кристаллизатора, а их толщина равна 0,030,06 ширины широких стенок. Упрощение конструкции кристаллизатора происходит вследствие того, что одна широкая стенка выполняется единой, сплошной без вертикальных ребер. В этом случае сокращается количество подводов воды к вертикальным ребрам и связанное с этим количество уплотнений. При этом упро щается ремонт кристаллизатора, замег на вышедишх из строя рабочих стенок сокращается количество углов между рабочими стенками и связанное с этим неизбежное подчеркивание стыков между ниьш после разливки определенного количества плавок. Кроме того, выполнение вместо каждых двух коротких по высоте ребер одного высокого сокращает в два раза количество наиболее изнашиваемых торцов, так как износ каждого торца вертикального ребра намного больше износа плоской противолежащей ему рабочей стенки. Улучшение условий резки слитка на отдельные заготовки происходит потому, что перемычки между ними находятся на поверхности слитка. Диапазон расстояний торцов вертикальных ребер до поверхности противоположной широкой стенки кристаллизатора в пределах 0,1-0,4 ширины узкой стенки кристаллизатора обеспечивает широкую возможность резки перемычек между заготовками, так как перемычки лежат на поверхности слитка. Если это расстояние больше 0,4 ширины узкой стенки кристаллизатора, в процессе газовой резки перемычек происходит значительный угар заготовок и увеличиваются безвозвратные потери металла. Это объясняется увеличенным, соответственно толщине перемычки, расходом газовой смеси при резке. При расстоянии меньше 0,1 ширины узкой стенки кристаллизатора непроисходит надежное заполнение металлом соседних рабочих полостей кристаллизатора из-за непрогнозируемого замерзания металла в зазоре между торцами вертикальных ребер и сплошной широкой стенкой кристаллизатора. Указанный диапазон устанавливается в обратно пропорциональной зависимости от ширины узких стевок кристаллизатора. Диапазон длин вертикальных ребер в пределах 0,8-1,0 длины кристаллизатора объясняется условиями и скоростью затвердевания металла в зазоре между торцами вертикальных ребер и плоской широкой стенкой кристаллизатора. Если длина вертикальных ребер будет меньше 0,8 длины кристаллизатора, возможен прорыв металла через оболочку кристаллизующейся перемычки между заготовками. Указанный диапазон устанавливается Б обратно пропорциональной зависимости от длины кристаллизатора. Диапазон толщины вертикальных ребер в пределах 0,03-0,06 расстоя«ия между узкими стенками кристаллизатора объясняется условиями охлаждения притиволежащих граней заготовок, составляющих , а также условиями выноса продуктов сгорания металла при резке пере гычек между гранями заготовок. При толшине вертикальных ребер меньше 0,03 расстояния между узкими стенк 1ми кристаллизатора невозможно охладить протмволежащие грани заготовок, с,ос)и-ненные перемычками, из-за небольшого расстояния и неудовлетворительного распределения воды в зазоре между ними в зоне вторичного охлаждения, а также невозможности полног удаления продуктов сгорания металла при резке. При толщине вертикальных ребер больше 0,06 расстояниямежду узкими стенками кристаллизатора про исходит застывание металла в зазоре между торцами вертикальных ребер и поверхностью плоской широкой стенки кристаллизатора. В этом случае увеличивается длина участка течения жидкого металла в узком зазоре. Указанные значения устанавливаются в обратно пропорциональной зависимости от ширины широких стенок. На фиг. 1 изображен кристаллизатор для установок непрерывной разливки металлов, поперечный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - профиль отливаемого слитка из предлагаемого кристашлизатора. Кристаллизатор для установок непрерывной разливки металлов состоит из широких стенок 1 и 2, между которыми зажаты узкие стенки 3. На широкой стенке 2 смонтированы вертикальные ребра 4. Стенки 1, 2 и 3 и ребра 4 снабжены каналами 5. Вертикальные ребра 4 образуют с широкой Стенкой 1 зазор 6. Отдель ные заготовки 7 отливаемого слитка соединены перемг чками 8. Между гранями заготовок имеется зазор 9. Кристаллизатор для установок непрерывной разливки металлов работает следующим образом. Пример. В процессе непре рывной разливки в кристаллизатор, образуемый широкими стенками 1 и 2, а также узкими 3, подается сталь Зс и вытягивается из него слиток сечением 250x1600 мм со скоростью 1,0 м/мин. Длина кристаллизатора со тавляет 1200 мм. На широкой стенке смонтированы при помощи торцовых шпилек вертикальные ребра 4. Широки стенки 1 и 2, узкие стенки 3, а так вертикальные ребра 4 снабжены каналами 5 для протекания охлаждающей воды. В каналы 5, расположенные в вертикальных ребрах 4, вода поступа ет из каналов 5, расположенных в ши рокой стенке 2. Торцы вертикальных ребер 4 образуют с поверхностью шир кой стенки 1 зазор 6 величиной 0,3 ширины узкой стенки 3 или 75,0 мм. Длина вертикальных ребер 4 составля ет 0,9 длины кристаллизатора или 1080 мм. Толщина вертикальных ребер составляет 0,05 ширины широких стенок 1 и 2 или 0,05 расстояния между узкими стенками 3 (что то же самое и равно 80 мм. При таких конструк,тивных параметрах кристаллизатора отливается слиток, состоящий из заготовок 7, соединенных перемычками 8. Толщина и ширина перемычек 8 соответственно составляет 75 и 80 мм. Слиток состоит из трех заготовок 7, имеющих размеры 250x480 мм. После выхода слитка из кристаллизатора в зоне вторичного охлаждения в зазор 9 между гранями заготовок 7, а также на поверхность слитка подается охлаждающая вода. После затвердевания отдельных заготовок производится газовая резка перемычек 8 со стороны плоской поверхности слитка. Вследствие нахождения перемычек 8 на поверхности слитка процесс газовой резки производится при меньших параметрах газовой смеси, грани заготовок 7 остаются цеж-лми, не подвергаются резке. Наличие одной целой сплошной стенки 1 упрощает процесс изготовления и сборки кристаллизатора, наличие только одного продольного торца у вертикальных ребер 4 повышает их |устойкость. Величина зазора 6 обеспечивает надежный подвод металла в начальный момент затвердевания в верхней части кристаллизатора без образования перемычек, а длина вертикальных ребер 4 обеспечивает полное затвердевание перемычек до их выхода из-под ребер при данной скорости вытягивания слитка. Толщийа ребер 4 достаточна для создания оптимальных условий реза перемычек 8, а также для необходимого охлаждения обращенных друг к другу граней заготовок 7. Пример 2.В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор подается сталь Зсп и вытягивается из него слиток сечением 350x200 мм со скоростью.О,6 м/мин. Длина кристаллизатора составляет 800 мм. .Торцы вертикальных ребер 4 образуют с поверхностью широкой стенки 1 зазор 6 величиной 0,2 ширины узкой стенки 3 или. 70 мм. Длина вертикальных ребер составляет 1,0 длины кристаллизатора или 800 мм. Толщина вертикальных ребер 4 составляет 0,04 ширины широ.ких стенок 1 и 2 или 0,04 расстояния между узкими стенками 3 (что то же . самое) и равна 88 мм. При таких конструктивных параметрах кристаллизатора отливается слиток, состоящий из заготовок 7, соединенных перемычками 8. Толщина и ширина перемычек 8 соответственно составляют 70 и 88 мм.Слиток состоит из трех заготовок 7, имеющих размеры 350x675 мм. Пример З.В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор подается сталь 3 СП и вытягивается из него слиток сечением 150x1000 мм со

скоростью 1,4 м/мин. Длина кристаллизатора составляет 1500,мм. Торцы вертикальных ребер 4 образуют с поверхностью широкой стенки 1 зазор 6 величиной 0,4 ширины узкой стенки 3 или 60 мм. Длина вертикальных ребер составляет 0,8 длины кристаллизатора или 1200 мм. Толщина вертикальных ребер 4 составляет 0,06 ширины широких стенок 1 и 2 или 0,06 расстояния между узкими стенками 3, (что то же самое ) и равна 60 мм. При таких конструктивных параметрах кристаллизатора отливается слиток, состоящий ИЗ заготовок 7, соединенных перемычками 8. Толщина и ширина перемычек 8 соответственно составляет 6.0 и 60 мм. Слиток состоит из трех заготовок 7, имеющих размеры 150x293 мм.

В приведенных примерах каждый кристаллизатор снабжен двумя,вертикальными ребрами, равномерно распределенными по длине широкой стенки 2, образующими три равных по площади рабочих полости кристаллизатора.

В общем случае вертикальныеребра могут быть распределены по длине широкой стенки 2 неравномерно и их число может быть различным.

Применение предлагаемого кристаллизатора позволяет упростить конструкцию кристаллизатора, процесс его изготовления и монтажа. Улучшаются

.f.

условия резки перемычек между заготовками без ухудшения качества поверхности заготовок.

Экономических эффект от внедрения изобретения составит 22800 руб.

Формула изобретения

Кристаллизатор для установок непрерывной разливки металлов, содержащий широкие и узкие стенки, а также расположенные вдоль широких стенок вертикальные ребра, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и улучшения условий резки слитка на заготовки, вертикальные ребра выполнены на одной широкой стенке, продольные торцы их образуют зазоры с противоположной широкой стенкой, равной 0,1-0,4 ширины узкой стенки, при этом длина вертикальных ребер составляет 0,8-1,0 длины кристаллизатора, а их толщина равна 0,030,06 ширины широких стенок.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 793704, кл. В 22 D 11/14, 1980.

2,Патент Австрии № 342799, кл. 31В 008/02, 1978.

З. Патент. США 3289257, кл. 22-57.2, 1966.

/

.