Способ непрерывного литья заготовок и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК B22D11/00 B22D11/14 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывному литью заготовок. , - .: : -.- .. .

Цель изобретения - повышение качества заготовок за счет предотвращения коробления и/или выпучивания ленты при прохождении через кристаллизатор.

Способ непрерывного литья заготовок включает подачу жидкого металла в кристаллизатор с использованием, по меньшей мере, одной разомкнутой ленты, формирование заготовки и ее вытягивание вместе с лентой из кристаллизатора, причем подачу ленты в кристаллизатор осуществляют со скоростью, меньшей скоростч ее вытягивания из кристаллизатора, при этом в кристаллизаторе производят необратимое растяжение

ленты за пределом ее упругости в направлении ее перемещения. Разность скоростей подачи ленты в кристаллизатор и ее вытяги- вание из кристаллизатора составляет 0,1..2.,0%. Скорость ленты измеряют до и после кристаллизатора и поддерживают отношение этих скоростей на заданном уровне. . л; -;; . :. .: ;v / ; : . Л; . -.:

Устройство для непрерывного литья за- - готовок показано на фиг.1 и 2, вид сбоку с симметрично расположенными лентами.

Устройство состоит из разливочного ковша 1; металлопровода 2, кристаллизатора 3, образованного обращенными друг к другу разомкнутыми лентами 4,5 и боковыми перемычками 6,7 и размещенного в холодильниках 8 и 9, рулонных валков 10-13,

00

ттА

со о to ся

о

рулонов 14-17, барабанов 18-25, тянущих еалков 26 и 27.

Устройство работает следующим образом. . . :.У . : : ;... ., ; . :

Расплавленный металл 28 вытекает из печи в промежуточный разливочный ковш 1 с помощью лоткового желоба 29 и далее он направляется через металлопро.вод 2 в кристаллизатор .. 3, который образован обращенными друг к другу лентами 4,5, а также боковыми перемычками 6,7 (фиг.2). Схематично показанные холодильники 8,9 воздействуют на наружные поверхности лент. Два рулонных валка 12,13 с рулонами 16,17 приводятся во вращение регулируемым приводом, одновременно два валка 10,1-1, с которых сматываются рулоны 14,15, замедляются соответствующими регулируемыми тормозами, благодаря чему ленты А, 5 получают необходимое натяжение, обеспечива- ющее заданный натяг ленты в пределах кристаллизатора. Отлитая заготовка или, как показано в примере, отлетая полоса 28 захватывается двумя Тянущими валками 26, 27, скорость которых регулируется, и выво- дится из кристаллизатора со скоростью ПИТЬЯ/-. - : / .- ;л-: -; ..- .. : / .- .:

v Скорость литья, которая приблизительно соответствует скорости ленты, можно регулировать в соответствии е заданными требованиями с помощые привода р улон- ных еалков 12, 13 таким образом, чтобы за- данное усилие действовало на ле«ту, обеспечивая достижение заданного натягивающего воздействия. Управляющие си.гна- лы. посылаются к приводу рулонных валков 12,13 для непрерывного регулирования скорости ленты после ее выхода из кристаллизатора, а также к приводу валков 10, 11 для регулирования скорости ленты до ее поступления в кристаллизатор, тем самым устанавливается разность скоростей на выходе из кристаллизатора и на входе в него, позволяющая достичь заданной степени натяжения ленты. ..; .....- .. . ;....

.Для уменьшения усилий, действующих на рулонные валки 12, 13, установлены 6V рабаны 18,19 за выходом из кристаллизатора. Эти барабаны могуттакже иметь привод. Барабаны 20, 21, показанные на фиг.1, могут размещаться между валком 12 и ба- : рабаном 18, а также между валком 13 и барабаном 19. Лента может частично охватывать эти барабаны, и/или эти барабаны могут захватывать ленту, Указанные барабаны могут иметь привод или свободно вращаться на валах, если требуется реверсировать направление перемещения ленты, Аналогично, барабаны 22, 23, установленные перед кристаллизатором, могут тормозиться. Так

0

5

0

0 5

5

5

0

5

0

же рулоны 10, 11 могут быть снабжены до1 полнительными барабанами 24, 25, которые также можно тормозить. Кроме того, рулонные валки 10 и 11 можно оборудовать ленточными тормозами любой конструкции.

Устройство, количество и диаметры дополнительных барабанов 24, 25 и 20, 21 зависят от заданной степени натяжения ленты, выбора типа привода ленты, направления литья и других параметров. Они могут быть приведены в соответствии с заданными условиями. Такие же или дополнительные барабаны и/или другие элементы, по которым скользит лента, можно использовать для уменьшения остаточных напряжений в ленте. Также можно подвергнуть обработке ленту вне литейной машины известным образом для снятия оставшихся остаточных напряжений. :

После того как использована вся длина ленты, рулоны 16 и 17 снимают и устанавливают на валы 10 и 1.1, соответственно. Литейная машина снова готова к работе после того, как ленты 4 и 5 проведены через кристаллизатор закреплены на валках12 и 1.3 соответственно;. - - У . v/;.-..-. v- .-.ч -././..

Как вариант, мбжно перезаряжать рулоны . путём реверсирования направления вращения рулонных валков 12,13,10 и 11, перематывая ленты на валки 10и 11 соответственно.

Изобретение можно также применить к процессу разливки и к литейным машинам, в которых используется только одйа лента. Расплавленный металл можно, например, разливать йзвестны.м способом на поверхность ленты, движущейся горизонтально, причем расход металла должен соответст- . вовать заданной толщине отливаемой полосы, . : ; . /.; ;/.:; . ... .. ,. .. .- .......,

Лента, проходяидая через разливочную зону, должна иметь опору е нижней стороны для исключения недопустимого провисания вследствие воздействия статического давления металла или веса отливки. Однако нижняя сторона ленты должна постоянно контактирова/гь с протекающим охлаждающим агентом для предотвращения локальных недопустимых перегревов. На практике устанавливают определенное расстояние между соседними опорными точками, которое зависит от толщины ленты. 8 существующих установках это расстояние составляет 30-50 толщин ленты. Можно также существенно увеличить это расстояние, установив его равным 100-250 толщинам ленты, если значительно увеличить её натяжение, которое также зависит от веса, удерживаемого лентой. Таким образом, можно использовать ленту толщиной 0,1-0,3 мм. располагая опорные точки, как это имеет место в сущетвующих установках, и исключая провисаие ленты.

Вследствие действия растягивающих ил поперечное сечение ленты будет уменьаться при каждом ее прохождении через зложницу. Поэтому допустимое уменьшеие ширины ленты определит число прохоов через изложницу до износа ленты.

Приведены численные данные, относяиеся к производству алюминиевой ленты литьевой машине с двумя стальными ленами.

Толщина алюминиевой полосы после отливки а 20 мм Ширина полосыв 1000 мм Скорость литья . v б м/мин Максимальная ширина новой литьевой ленты Минимальная допустимая ширина ленты после ее использования Толщина литьевой ленты

Температура ленты перед входом в изложницу

Максимальная темпе- :ратура ленты в изложнице

Подъем температуры Линейный коэффициент термического расширенияй 11Максимальный наружный диаметр полного рулона мм Диаметр рулонных валков d 400MM При последующем анализе используютя следующие условные обозначения: v - скорость литья;

vi - скорость ленты перед входом в криталлизатор;

V2 - скорость ленты после нагрева в ристаллизаторе;

At - площадь поперечного сечения лены до поступления в кристаллизатор;

А2 - площадь поперечного сечения лены после нагрева в кристаллизаторе;

v - объем ленты перед поступлением в ристаллизатор;

v z - объем ленты после нагрева в криталлизаторе;

Av - увеличение объема ленты вследстие нагрева в кристаллизаторе;

АВ - уменьшение ширинь- ленты вследтвие прохождения через кристаллизатор.

Принимая, что тем шается на величину увеличение объема ле 5

Av 3-a-A-vi

Если требуется и площади поперечног 10 для предотвращения должно быть обеспеч

V1 И2 V2 V1

15 Следовательно,

vz vi(

wo v/i -- r v«--i V2 Vi V1 vi

Bi 1200MM 20 vr(1 4-ЗаДТ)

MM С 0.2 мм

T2 160°C AT 120°C

,10-6oc-1

25

30

35

40

45

а при заданных вы (1+3 -11. -I

Это означает, что на увеличиться на 0,4 ния увеличения лл сечения при нагреве л вительности в предст статочно увеличить 0,38%, поскольку лен ять небольшим терми без недопустимого ис ления.

Как было указано убывает при каждом кристаллизатор вслед жения.

В рассмотренном один проход через кр ляет приблизительно:

50

55

АВ

:ДТ-а-Вх 1200-0,95 1,5м

При заданных зна и минимальной ширин и В2 1080 мм ленту м

п

1200 - 1080 1,5

При этом толщина приблизительно на 10

При выбранных литья м/мин и диа полного рулона запа

Принимая, что температура ленты повышается на величину AT в литьевой камере, увеличение объема ленты определится:

Av 3-a-A-vi

Если требуется исключить увеличение площади поперечного сечения, т.е. для предотвращения коробления ленты, то должно быть обеспечено условие:

V1 И2 V2 V1

Следовательно,

vz vi(1 -f За-АТ)

wo v/i -- r v«--i-----------i- J V2 Vi V1 vi vi

а при заданных выше значениях: (1+3 -11. -120H0040 -VV

Это означает, что скорость ленты должна увеличиться на 0,40% для предотвращения увеличения ллощади поперечного сечения при нагреве ленты. Однако в действительности в представленном случае достаточно увеличить скорость ленты на 0,38%, поскольку лента может противостоять небольшим термическим напряжениям без недопустимого искривления или коробления.

Как было указано выше, ширина ленты убывает при каждом прохождении через кристаллизатор вследствие поперечного сужения.

В рассмотренном примере сужение на один проход через кристаллизатор составляет приблизительно:

45

АВ

:ДТ-а-В 120-11

10

х 1200-0,95 1,5мм

50

При заданных значениях максимальной и минимальной ширины ленты мм и В2 1080 мм ленту можно использовать

п

1200 - 1080 1,5

80 раз.

При этом толщина ленты уменьшается приблизительно на 10% (до 0,18 мм).

При выбранных значениях скорости литья м/мин и диаметре мм для полного рулона запас ленты составляет

8200 м. При этом литейная машина может работать непрерывно 22,8 ч. Таким образом, производительность устройства составляет 440 т в сутки.

Формула изобретения

1. Способ непрерывного литья заготовок, включающий подачу жидкого металла в кристаллизатор с использованием по меньшей мере одной разомкнутой ленты, формирование заготовки и ее вытягивание вместе с лентой из кристаллизатора, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения качестваiзаготовок за счет предотвращения коробления и/или выпучивания ленты при прохождении через кристаллизатор, подачу ленты в кристаллизатор осуществляют со скоростью, меньшей скорости ее вытягивания из кристаллизатора, при этом в кристаллизаторе производят необратимое растяжение ленты в направлений ее пере- мещения. .: : , Л; :. ; - Y .;.

2. Способ по п.1,о т л и ч а ю щ и и с я тем, чтЬ разница в скоростях подачи ленты в кристаллизатор и её вытягивания из кристаллизатора составляет 0,1-2,0%,

3. Способ попп,1 и 2, от л и ч а ю щи й- с я тем, что производят измерение скорости ленты до и после кристаллизатора и поддерживают отношение этих скоростей на заданном уровне.

4. Устройство для непрерывного литья заготовок, содержащее разливочный ковш,

металлопровод, кристаллизатор, снабженный разомкнутой металлической лентой заданной длины с возможностью ее перемещения через кристаллизатор и закрепленную свободными концами на рулонных валках, расположенных перед кристаллизатором и за ним, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества заготовок за счет предотвращения коробления и/или выпучивания ленты при прохождении через кристаллизатор, между кристаллизатором и рулонными валками до входа ленты и после ее выхода из кристаллизатора установлен по крайней мере один барабан для удержания ленты или ее частичного прохождения вокруг них, при этом барабаны выполнены с возможностью свободного вращения или имеют привод вращения, или тормоз для приложения усилий клеите, рулонные валки, расположённые перед кристаллизатором, снабжены тормозом для приложения усилий к ленте, в расположенные за кристаллизатором - механизмом для растяжения ленты, и направлении ее перемещения, i; :

5. Устройство па п,4, отличаю щ е е- с я тем, что толщина ленты составляет 0,1- 0,3 мм, .;;../: :::; п.;.-:-; : :::;.;:-;. :....;С:-..;,../

6. УстройствЬ по п.4, от л и ч а ю щ е е- с я тем, что расстояние Между соседними опорными точками ленты внутри кристаллизатора составляет 100-250 толщин ленты, ...- . :

Фг/г

В способе непрерывного литья заготовок с использованием, по меньшей мере, одной разомкнутой ленты, ее подачу в кристаллизатор осуществляют со скоростью, ни 0,1...2,0% меньшей скорости вытягивания из кристаллизатора, при этом в кристаллизаторе производят необратимое растяжение ленты в направлении ее перемещения, а в устройстве для непрерывного литья заготовок между кристаллизатором и рулонными валками до входа ленты и после ее выхода из кристаллизатора установлены один или несколько барабанов для удержания ленты или частичного Прохождения вокруг них. Барабаны выполнены с возможностью свободного вращения или имеют привод вращения, или тормоз для приложения усилий к ленте. Рулонные валки, расположенные перед кристаллизатором, снабжены тормозом, а расположенные за кристаллизатором - механизмом для растяжения ленты в направлении ее перемещения. Толщина ленты составляет 0,1...0,3 мм, а расстояние между соседними опорными точками ленты внутри кристаллизатора со-, ставляет 100...250толщин ленты. 2 с.п. и4 з.п. ф-лы, 2 ил. ел с