МАШИНА НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК Советский патент 1996 года по МПК B22D11/14 

Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывной разливке металлов и сплавов.

Известна кольцевая машина непрерывного литья металлов, содержащая систему подачи жидкого металла снизу в кристаллизатор, кристаллизатор, устройство зоны вторичного охлаждения, размешенное на восходящем и нисходящем участках, устройство для обжатия и выпрямления заготовки.

На известной машине, начиная с радиального кристаллизатора, все технологическое оборудование размещено по кольцу, составляющему 3/4 окружности. Выверка такого оборудования по технологической оси и его изготовление представляет трудности.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является машина непрерывного литья заготовок, содержащая систему подачи металла снизу в кристаллизатор, затравку, зону вторичного охлаждения и устройство для перевода заготовки в прямолинейное положение, при этом кристаллизатор выполнен радиальным, а зона вторичного охлаждения по радиусу.

Неподвижно установленный радиальный кристаллизатор трудоемок в изготовлении, особенно при сравнительно большой длине, например длиной 1,5-2,9 м, и требует постоянного контроля за его состоянием в процессе эксплуатации. При периодическом вытягивании заготовки из такого кристаллизатора на шаг, близкий к длине кристаллизатора, возможно некоторое защемление заготовки, что способствует увеличению усилия вытягивания заготовки из кристаллизатора, ускорению износа его стенок и снижению качества отливаемых заготовок.

Целью изобретения является повышение качества заготовок, снижение затрат на изготовление оборудования и улучшение условий его эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что в машине непрерывного литья заготовок, содержащей систему подачи жидкого металла снизу в кристаллизатор, затравку, зону вторичного охлаждения и устройство для перевода заготовки в прямолинейное положение, согласно изобретению зона вторичного охлаждения выполнена в виде последовательно расположенных прямолинейной и радиальной частей, при этом радиальная часть зоны вторичного охлаждения выполнена в виде сектора, жестко соединенного с рычагом, на котором расположены противовес и привод поворота сектора.

Кроме того, сектор снабжен теплоизолирующими элементами с механизмами прижатия их к заготовке. Машина снабжена упором, расположенным на верхнем конце сектора и имеющим возможность перемещения в радиальном направлении.

Приводной сектор с установленными на нем проводками с теплоизолирующими элементами относительно оси вращения неуравновешен. Это создает значительную дополнительную нагрузку на привод. Предлагается неуравновешенную массу приводного сектора уравновесить контргрузом, сделав его подвижным. Применение подвижного контргруза, позволяет, во-первых, быстро осуществлять уравновешивание приводного сектора, во-вторых, при необходимости обеспечивать возвратно-вращательное движение сектора только за счет перемещения контргруза вдоль рычага. Наличие сравнительно большой паузы между вытягиваниями заготовки из кристаллизатора, по сравнению со временем вытягивания ее из кристаллизатора, позволяет перемещать контргруз приводом небольшой мощности. Основной привод приводного сектора в таком случае также будет иметь незначительную мощность и будет выполнять функцию по точной фиксации приводного сектора в определенный момент времени.

На чертеже представлена машина непрерывного литья заготовок, общий вид.

Машина содержит герметичный металлоприемник 1, кристаллизатор 2, металлопровод 3, сообщающийся с металлоприемником и кристаллизатором и подсоединенный к ним снизу, затравку (на чертеже не показана), прямолинейную часть зоны вторичного охлаждения, включающую охлаждаемые башмаки 4 и роликовую проводку 5. За прямолинейной частью зоны вторичного охлаждения размещено оборудование радиальной части зоны вторичного охлаждения, включающее сектор 6, жестко соединенный с рычагом 7, опирающийся на ось 8 и снабженный противовесом 9, перемещаемым вдоль рычага гидроцилиндром 10. На конце рычага 7 установлен зубчатый сектор 11, находящийся в зацеплении с шестерней 12 привода 13 сектора 6. На секторе 6 установлены теплоизолирующие верхние и нижние элементы 14 и 15, соприкасающиеся с заготовкой в процессе ее отливки, причем верхние теплоизолирующие элементы 14 снабжены механизмами прижатия их к заготовке (на чертеже не показаны).

На секторе 6 и в верхней его части установлен упор 16 для отсоединения затравки от заготовки и для проталкивания хвостовой части заготовки в выпрямляющее устройство 17, размещенное в конце оборудования восходящего участка зоны вторичного охлаждения. За выпрямляющим устройством 17 располагаются ролики 18 отводящего рольганга.

Следует заметить, что кристаллизатор 2 на машине может быть выполнен блочным, т.е. иметь не один, а несколько ручьев, причем отливаемые в блочном кристаллизаторе заготовки могут иметь круглое, квадратное и прямоугольное сечение. Соответственно числу ручьев блочного кристаллизатора и форме сечения отливаемых заготовок выполняются прижимные теплоизолирующие элементы 14 и 15, располагающиеся на секторе 6, который в этом случае также выполняется с учетом размещения на нем теплоизолирующих элементов для нескольких заготовок.

Машина работает следующим образом.

В вертикально расположенный кристаллизатор 2 сверху вводят затравку и перекрывают ею подводящие отверстие, через которое жидкий металл поступает в кристаллизатор. Далее в металлоприемник 1 подают жидкий металл 19 и металлоприемник герметизируют.

Затем с помощью сектора 6 затравку перемещают на установленный шаг, который не может быть больше длины кристаллизатора 2. При условии минимального числа стыков между формируемыми участками шаг вытягивания рекомендуется принимать равным 90-95% длины кристаллизатора.

Перемещение затравки в кристаллизаторе на установленный шаг сопровождается подачей в кристаллизатор жидкого металла.

В наступившую паузу в металлоприемнике 1 создают давление газа, например 0,3-0,5 МПа (3-5 ати), жидким металлом формируют корку заготовки до заданной толщины, после чего давление газа в металлоприемнике снижают, например, до атмосферного и осуществляют быстрое вытягивание заготовки из кристаллизатора вверх на упомянутый установленный шаг вытягивания. При вытягивании заготовки из кристаллизатора давление газа в герметичном металлоприемнике 1 вновь повышают и доводят его до заданной величины уже при неподвижной заготовке.

После формирования в кристаллизаторе 2 корки следующего участка заготовки давление газа в металлоприемнике 1 снижают, удаляют из заготовки часть жидкого металла, в заготовке создают полость, незаполненную жидким металлом, и осуществляют следующее вытягивание заготовки из кристаллизатора. Повторяя указанные операции, заготовку перемешивают через устройство вторичного охлаждения, сначала по его прямолинейной части, затем по радиальной части. Далее в одну из пауз, перед тем как головную часть отливаемой заготовки направить в выпрямляющее устройство 17 для правки заготовки, от заготовки отделяют затравку.

Перемещению заготовки по радиальной части устройства вторичного охлаждения предшествует ее изгиб. Заготовку изгибает периодически соответственно периодическому вытягиванию ее из кристаллизатора на установленный шаг. При изгибе заготовки сектор 6 поворачивают относительно оси 8 с помощью привода 18. Реакцию от изгиба заготовки при повороте сектора 6 воспринимают ролики 5.

Поворот сектора 6 может быть осуществлен за счет момента от противовеса 9. Нагрузка на привод 13 в этом случае может быть значительно снижена. Для поворота сектора 6 относительно оси вращения 8 противовеса 9 смещают вправо на необходимое расстояние.

При повороте сектора 6 теплоизолирующие элементы 14 и 15 плотно прижимаются к отливаемой заготовке.

После поворота сектора 6 на установленный угол наступает время паузы между вытягиваниями заготовки из кристаллизатора, в которую жидкий металл подают в полую заготовку до установленного уровня.

Целесообразно почти все время паузы иметь сектор 6 в верхнем крайнем положении.

Последующее перемещение сектора 6 в нижнее положение будет осуществляться за счет момента, создаваемого противовесом 9. Для этого во время паузы противовес 9 посредством гидроцилиндра 10 необходимо переместить в левое крайнее положение.

В нижнее крайнее положение сектор 6 перемещают незадолго до очередного вытягивания заготовки из кристаллизатора. Поскольку перед вытягиванием заготовки из кристаллизатора из нее удаляют основную часть жидкого металла, то перемещение сектора 6 в нижнее положение целесообразно начинать одновременно с удалением из заготовки жидкого металла. При этом теплоизолирующие элементы 14 и 15 отводят от заготовки на небольшое расстояние, например на 2-3 см. Перемещение сектора 6 в нижнее положение может быть осуществлено как за счет привода 13, так и за счет неуравновешенной массы сектора 6. Масса сектора 6 становится неуравновешенной при перемещении противовеса 9 в левое положение от точки равновесия сектора и контргруза относительно оси вращения 8.

После перемещения сектора 6 в нижнее положение на небольшое время выдержки, например в 2-5 с, осуществляют прижатие теплоизолирующих элементов 14 и 15 к заготовке и сектор 6 возвращают в верхнее крайнее положение за счет привода 13 или за счет момента от противовеса 9, который в этом случае за указанное время выдержки в 2-5 с перемещают в крайнее правое положение. При перемещении сектора 6 в верхнее крайнее положение осуществляют очередное вытягивание вновь сформированного участка заготовки из кристаллизатора, изгиб участка заготовки, расположенной в верхней прямолинейной части и правку части изогнутой заготовки, расположенной в конце восходящего участка устройства зоны вторичного охлаждения.

По сравнению с прототипом на предлагаемой машине заготовка может отливаться повышенного качества, поскольку формируется в прямолинейном кристаллизаторе, который может быть к тому же увеличенной длины (до 2 м). При периодическом вытягивании заготовки из кристаллизатора увеличенной длины шаг вытягивания может быть равен длине отрезаемой заготовки, что исключает образование дефектов в заготовке на стыке вытягиваемых участков.

Стоимость изготовления прямолинейного кристаллизатора, пригодного для работы на машине, значительно ниже, чем радиального на машине, принятой за прототип, а срок службы значительно выше, поскольку исключается деформация кристаллизатора при вытягивании заготовок значительной длины.

Конструкция предлагаемой машины позволяет при переводе заготовки из вертикального положения в горизонтальное сохранить в заготовке такое количество тепла, которого может быть вполне достаточно для последующей деформационной обработки в режиме совмещенной разливки и прокатки металла, что способствует снижению расхода энергии на получение готовой металлопродукции из непрерывно отливаемых заготовок.

МАШИНА НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК, содержащая систему подачи металла снизу в кристаллизатор, затравку, зону вторичного охлаждения и устройство для перевода заготовки в прямолинейное положение, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества заготовок, снижения затрат на изготовление оборудования и улучшения условий его эксплуатации, зона вторичного охлаждения выполнена в виде последовательно расположенных прямолинейной и радиальной частей, при этом радиальная часть зоны вторичного охлаждения выполнена в виде сектора, жестко соединеного с рычагом, на котором расположены противовес и привод поворота сектора.

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что сектор снабжен теплоизолирующими элементами с механизмами прижатия их к заготовке.

3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена упором, расположенным на верхнем конце сектора и имеющим возможность перемещения в радиальном направлении.

1. МАШИНА НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК, содержащая систему подачи металла снизу в кристаллизатор, затравку, зону вторичного охлаждения и устройство для перевода заготовки в прямолинейное положение, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества заготовок, снижения затрат на изготовление оборудования и улучшения условий его эксплуатации, зона вторичного охлаждения выполнена в виде последовательно расположенных прямолинейной и радиальной частей, при этом радиальная часть зоны вторичного охлаждения выполнена в виде сектора, жестко соединеного с рычагом, на котором расположены противовес и привод поворота сектора. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что сектор снабжен теплоизолирующими элементами с механизмами прижатия их к заготовке. 3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена упором, расположенным на верхнем конце сектора и имеющим возможность перемещения в радиальном направлении.