Издожница Советский патент 1980 года по МПК B22D7/06 

1

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к конструкции изложниц, используемых для разливки стали наслитки.

Известна изложница для разливки металла, имеющая переменную толщину ст€ нок в продольном сечении I.

Однако изложница характеризуется плавным уменьщением толщины стенок от торцов к средней части, что приводит при эксплуатации к образованию трещин в утоненных частях изложницы и быстрому их распространению вдоль стенки, поэтому стейки изложницы оказываются пораженными сквозными, продольными трещинами на всю высбту изложницы, в результате чего изложницН отбраковываются на ранней стадии эксплуатации.

Известна изложница для разл1нвки стали, имеющая на наружной поверхности зам.кнутые по периметруГраней пазы, щириной 0,5-3,0 и глубиной 0,2-0,8 толщины стенки 2.

Недостатком является то, что уменьщение толщины стенки в пазах вызывает образование в них кольцевых трещин, охв;атывающих весь периметр граней, и которые при

эксплуатации являются причиной преждевременного вь1хОда изложниц из строя.

Наиболее близкой к предлагаемой является изложница для слитков, у которой для снижения напряжений на наружной поверхностй стенок выполнены по всей высоте вертикальные пазы, расположенные на расстоянии 1-3 толщины стенки от наружных ребер 3.

Недостаток заключается в том, .что уменьшение Фолщйны Стен14и в пазах вызывает образование в них вертикальных сквозных трещин, в результате чего изложница отбраковывается.

Цель изобретения - увеличение срока Службы изложниц.

Поставленная цель достигается тем, что стенки в продольном сечении выполнены ступенеобразными по наружной поверхности и в каждой ступени, выполнено по два паза на противоположных гранях, расположенных симметрично оси изложницы, причем в соседних ступенях пазы расположены на взаимно перпендикулярных гранях.

Кроме того, глубина пазов составляет 0,08-0,12 толщины стенки соответствующей ступени.

На фиг. 1 показана изложница, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3- то же, разрез А-А на фиг. 1..

.Изложница имеет на наружной поверхности ступени 1, каждая из которых снабжена двумя вертикальными пазами 2. Пазы смещены от ребер изложницы и расположены на противоположных гранях симметрично оси, изложницы, причем в соседних ступенях пазы расположены на взаимно перпендикулярных гранях.

Глубина пазов находится в пределах 0,08-0,12 толщины стенки соответствующей ступени изложницы.

Работает устройство следующим образом.

При заполнении изложницы горячим металлом, за счет разности температур между внутренней и наружной поверхностями стенки, в наружных слоях изложницы возникают напряжения, приближающиеся по величине к пределу прочности на изгиб материала изложницы и являющиеся при длительной эксплуатации причиной образования продольных трещин. Ступенеобразное выполнение наружной поверхности задерживает развитие сквозных продольных трещин за счет резкого возрастания толщины стенки при переходе от одной ступени к другой. Выполнение на наружной поверхности двух п ротивоположных граней в каждой ступени симметрично расположенных пазов, обеспечивает перераспределение в них наибольщих нап1)яжений. При. этом в целом снижается уровень напряжений в поперечных сечениях изложницы. Увеличение количества пазов более двух в каждой ступени нецелесообразно из-за образования кольцевых трещин по пазам и граням изложницы. Оптимальное перераспределение Напряжений достигается при симметричном смещении пазов от наружных ребер к осям взаимно перпендикулярных граней ступени. Выполнение пазов в соседних ступенях на взаимно перпендикулярных гранях препятствует образованию продольных трещин больщой протяженности. В результате этого в процессе эксплуатации уровень напряжений в стенках изложницы снижается за счет их разрядки, связанной с образованием локальных трещин по пазам, что позволяет продолжать эксплуатацию изложницы с возникщими трещинами и тем самым увеличить срок ее службы.

Пример 1. Для подтверждения сдержи вающего эффекта ступенеобразной формы наружной поверхности стенок на характер развития трещин приводят сравнительную стенку сопротивляемости изложницы против образования трещин на моделях из органического стекла, с помощью которых было изучено напряженное состояние. Для изучения напряжений изготовляют три пары вариантов моделей. Количество вариантов выбирается исходя из необходимости выявления размеров ступеней на напряженное состояние изложницы.

Изучают напряжения в изложнице с различной формой стенок и размерами ступени до и после образования трещин. Нанесение

трещин на модели достигается путем .механической вырезки. Высота трещин составляет высоту меньщей по толщине ступени. В результате придания стенкам ступенеобразной формы наружной поверхности в любом из трех рассмотренных случаев приводит к снижению уровня напряжений и незначительному возрастанию напряжений после разрущения (порезки) и больщей по толщине ступени в ступенеобразной изложнице, в то время, как в случае плавного

увеличения толщины стенки наблюдается резкое увеличение напряжений, которое приводит к дальнейщему развитию трещин. Благодаря снижению напряжений в ступенеобразной изложнице по сравнению с плавным увеличением толщины стенкр до уровня, не превыщающего предела прочности на изгиб материалаизложницы (чугуна),

каждая ступень сдерживает развитие продольной трещины.

Таким образом, эффект сдерживания

J развития трещин в ступенеобразной изложнице проявляется при любых соотнощениях размеров ступеней.

Пример 2. Для определения оптимальной глубины вертикальных пазов используют ту же методику моделирования напряженного состояния стенок изложницы, что и в первом случае. Для исследования изготовляют модель высотой 200 мм, толщиной стенки 30 мм, внутренними размерами поперечного сечения 130 130 мм. На наружной поверхности модели со смещением от ребер на величину, равную двум толщинам стенки (60 мм), выполняют вертикальные пазы шириной 1,5 толщины стенки (45 мм) различной глубины.

Результаты изучения напряжений в средней части ступени по высоте приведены в таблице, из которой видно, что оптимальное соотношение напряжений в поперечном сечении изложницы по середине грани, в пазу и по ребру достигается при глубине паза, равной 0,08-0512 толщины стенки. При

такой глубине паза по середине грани (наиболее опасное место вследствие образования сплошной сквозной трёщины) напряжения имеют минимальные значения. В то же время малые значения напряжений имеют место в пазу и по ребру поперечного сечения изложницы. Уменьшение глубины паза ведет к перераспределению максимальных напряжений из паза на середину грани, а увеличение его глубины - к резкому возрастанию напряжений в пазу, которые являются

причиной преждевременного разрущения изложницы.J

Таким образом, изложница имеет повыщенный срок службы за счет предупреждения образования продольных трещин большой протяженности и возможности эксплуатации изложницы после возникновения локальных трещин по пазам. Повышение срока службы изложниц приводит к снижению удельного расхода на тонну разливаемой стали, что обеспечивает экономию чугуна для отливки изложниц и снижение себестоимости стали. Кроме того, увеличение

долговечности изложниц позволяет умень-. щить парк используемых изложниц и мощности линейных це)сов для их производства.

Капитальных и иных затрат, необходимых для доведения изобретения до промышленного освоения, не требуется. Срок внедрения изобретения в производство 3-4 месяца.

Формула изобретения 1. Изложница, имеющая переменную толщину стенокВ продольном сечении и вертикальные пазы на наружной поверхности граней, отличающаяся тем, что, с целью зо увеличения срока службы, наружная поверхность изложницы по высоте выполнена ступейчатой с уменьщением толщины стенки книзу и на каждой ступени выполнено но два паза на противоположных грайях, Ьмещенных от их продольных осей в разные сто- роны, причем в смежных ступенях пазы расположены на взаимно перпендикулярных гранях. те 0,1 пе № № № 2. Изложница по п. 1, отличающаяся , что глубина пазов составляет 0,08- 2 толщины стенки соответствующей стуи. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 486831, кл. В 22 D 7/06, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР 415083, кл. В 22 D 7/06, 1972. 3.Авторское свидетельство СССР 520174, кл. В 22 D 7/06, 1975.

... .ч:;:Ш -:

,-. ,. f:/ ff9...,-.

,/;-/

сТ ..

Фаг.-/

719792

фи.3.

фи-г. 5