Устройство для охлаждения струи металла Советский патент 1980 года по МПК B22D11/112 B22D27/00 

1

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано па машинах непрерывного литья.

Известно устройство для охлаждения струи металла, выполнепное в виде охлаждаемой плиты, расположенной между разливочной емкостью и кристаллизатором 1.

К недостаткам такого устройства следует отнести постоянный контакт одних и тех же участков его рабочей поверхности с жидким металлом. Постоянный контакт жидкого металла с одними и теми же участками плиты приводит к перегреву и эрозии рабочей поверхности ее, сопровождается зависанием и даже привариванием образующейся корочки металла к плите, а также спижает интенсивность охлаждеиия струи металла.

Цель изобретения - повышение стойкости плиты и интенсивности охлаждения металла.

Это достигается тем, что устройство снабжено валом, на котором шарнирно закреплена плита, и механизмами иоворота и перемеш,еиия плиты в осевом направлении вала.

На фиг. 1 показано устройство с одной охлаждаемой плитой; па фиг. 2 - то же, с двумя охлаждаемыми плитами, расположенными симметрично оси выходного отверстия емкости, применительно к непрерывной разливке металла.

Устройство, изображенное на фиг. 1, состоит из иромежуточного ковша 1 с разливочным стаканом 2 п кристаллизатора 3, между которымн расположена медная водоохлаждаемая плита 4. Охлаждаемая плнта 4 снабжена горизонтально расположенной направляюи1,ей, выполненной в впде вала 5,

10 пропунденного через трубу 6, которая закренлена на плите. Вал 5 с трубой 6 образуют шарнирное соедннение. Плита 4 имеет возможность поворачиваться относительно оси вала 5 и двигаться вдоль него. Вал 5

15 опирается иа оиоры 7, которые могут быть закреилены на промежуточном ковше 1 пли иа илите кристаллизатора 3. За счет выиолнения концов вала 5 в-виде зубчатых шестерен он имеет возможность катнться по

20 реечным опорам 7 за счет реверсивного привода 8. С помош,ью привода 9 и системы рычагов 10 нлите 4 сообщают возвратнопоступательное движение вдоль вала 5. На кристаллизаторе 3 закреплеп рычаг 11 с

25 упором 12 для регулирования положения нижиего конца нл1;ты 4. Рычаг 11 закреплеп одним концом шарннрно, а другой конец фнксируется пальцем в углублениях 13, выполненных по дуге с радиусом, равным

плечу рычага. Для лучшего схода корочки плита 4 может быть снабжена вибратором.

В рабочем положении плиту 4 располагают между промежуточным ковшом 1 и кристаллизатором 3 так, что нижний конец ее слегка входит в полость кристаллизатора. Подают воду на охлаждение плиты и начинают разливку. Причем в начале разливки, до наполнения кристаллизатора, плиту 4 располагают рядом со струей 14 так, что они не соприкасаются. После наполнения кристаллизатора 3 путем качения вала 5 по опорам 7 с помошью привода 8, связанного с валом цепной передачей, и поворота рычага 11 плиту 4 подводят под струю 14 и одновременно включают привод 9. Плита 4 перемеш,ается поперек струи 14 так, чтобы в крайних положениях слой металла не доходил до кромки плиты примерно на 50 мм. Это достигается соотношением длин рычагов 10 в зависимости от ширины плиты 4. При движении плиты 4 перпендикулярно оси стакана 2 струя 14 последовательно орошает всю поверхность плиты, контактируя все время с новым участком ее поверхности. Кратковременный контакт струи с участками поверхности плиты не приводит к перегреву рабочей поверхности меди, что исключает возможность приваривания корочки металла к меди и прогаров плиты. При этом охлаждение металла происходит не только вследствие непосредственного контакта струи с плитой, но также в результате затвердевания и охлаждения слоя 15 металла, образуюшегося иа плите под действием сил адгезии при орошении ее струей 14. Под действием усадки корочка, образуюшаяся вследствие затвердевания слоя 15, отрывается от поверхности плиты и падает в кристаллизатор. Облегчить удаление корочки с плиты можно с помошью вибрации последней. Скорость движения плиты (или скорость привода 9) регулируют таким образом, чтобы корочка падала в момент изменения направления движения плигы или раньше. Тогда струя все время будет контактировать непосредственно с медной плитой, а образуюшиеся корочки металла без задержки будут поступать в жидкую лунку слитка.

Максимальная ширина плиты 4 из условия полного использования ее поверхности составляет примерно 0,6 определяюшего размера кристаллизатора 3 (в данном случае его ширины). Дальнейшее увеличение ширины плиты приведет к неполному использованию ее поверхности вследствие уменьшения хода, так как плита будет упираться в стенки кристаллизатора. Если плиту 4 не вводить в нолость кристаллизатора 3, а располагать ее выше, то в этом случае ширину плиты более 0,6 ширины кристаллизатора делать нецелесообразно, так как эффективность устройства повысить не удается, оно станет лишь более громоздким.

Последнее обстоятельство обусловлено также тем, что вводить корочки в кристаллизатор ближе 0,10-0,15 определяюшего размера от его стенок нецелесообразно, а это накладывает ограничения на величину отклонения плиты от оси стакана 2. При условии, что дальний от струи конец корочки падает не ближе 0,10-0,15 ширины кристаллизатора от узкой грани, максимальное отклонение плиты от оси струи не должно превышать 0,4 ширины кристаллизатора, а полный ход плиты - 0,8 ширины кристаллизатора. Минимальный ход плиты обусловлен необходимостью воздействовать лишь на

центральную зону слитка и целесообразно ограничить его величиной 0,2 ширины кристаллизатора, чтобы обеспечить удовлетворительную стойкость плиты. Изменение хода плиты может быть применено для регулирования степени охлаждения металла при постоянной скорости разливки или для поддержания постоянной степени охлаждения при изменяюшейся скорости разливки, как это имеет место на практике. Изменение хода плиты в устройстве, изображенном на фиг. 1, достигается путем изменения соотношения длин рычагов 10. Эту операцию следует производить до начала разливки. Для осушествления возвратно-иоступательного движения плиты 4 могут быть применены также пневматические или гидравлические приводы, тогда регулирование хода плиты 4 можно производить путем установки на направляюшей подвижных упоров по

обе стороны плиты.

На фиг. 2 показано устройство, содержаш,ее две охлаждаемые плиты 4. Перед разливкой плиты располагают симметрично оси стакана 2 на достаточном удалении от нее,

чтобы в начале разливкн струя металла проходила между плитами, не касаясь их поверхности. После наполнения кристаллизатора 3 плиты 4 сближают так, что они обжимают струю 14 с двух сторон. Это достигают с помошью приводов 8 и рычагов 11 с упорами 12. Верхние края плит 4 плавно отогнут назад, так что они образуют входной участок для струи 14 с малыми углами встречи, что исключает образование брызг

при соприкосновеннн струи с новерхностью плит. Плиты 4 сближают до расстояния, равного 0,4-0,5 начального диаметра струи 14. При этом струя растекается по обеим плитам, частично охлаждается и поступает

затем в кристаллизатор 3. При сообшении плитам возвратно-поступательного движения на каждой плите происходит охлаждепие металла и образование корочки, как это было описано применительно к одной плите.

Этим достигается дальнейшее увеличеиие интенсивности охлаждения металла.

В слзчае нрименения устройства с двумя охлаждаемыми плптамп возможны два варианта возвратно-поступательного движенпя плит - совместное и встречпое. Преимущество встречного движения плит в том, что в этом случае плиты можно сближать до минимального расстояния, определяемого двойной толщиной образующейся корочки. При этом корочка с одной стороны открыта и ничто не препятствует ее падению в кристаллизатор. Площадь контакта струи с плитами получается максимальной. Однако в этом случае труднее защищать струю от окисления воздухом, средства защиты получаются громоздкими. При совместном движении плит расстояние между ними больше, для избежания заклинивания образующихся корочек между плитами, несколько меньше площадь контакта и охлаждение металла, но зато проще организовать защиту струи от окисления. Для этого достаточно закрыть плиты с торцов и в образовавшуюся полость подать инертный газ. В этом случае плиты могут иметь общий привод 9 возвратно-поступательного движения (см. фиг. 2), связанный с одной из них. Между собой плиты достаточно соединить с помощью скобы 16 с пазами, которые вставляются в крючки 17 на торцах плит.

Преимущество предлагаемого устройства в том, что при движении плиты 4 поперек струи 14 последняя контактирует все время с новым участком плиты. Это исключает перегрев рабочей поверхности плиты, прогары, привариваиие корочки к плите, снижает износ плиты. Следовательно, повышается стойкость плиты.

Постоянное обновление участка контакта струи с плитой способствует также повышению теплоотвода от металла. Кроме того, при движении плита «смазывается металлом, образующим корочку, которая остывает и под действием усадки падает в кристаллизатор обычно при изменении направления движения плпты или несколько раньще. При каждом реверсе плиты цикл образования корочки повторяется. Следовательно, кроме охлаждения струи за счет непосредственного контакта с плитой, происходит также охлаждение задержавшегося на плите слоя металла и образование дополнительного количества твердой фазы, вводимой в кристаллизатор.

Таким образом, достигается повышение интенсивности охлаждения металла и увеличение количества поступающих в слиток центров кристаллизации, что способствует ускорению затвердевания слитка и улучшению его качества.

Формула изобретения

Устройство для охлаждения струи металла, выполненное в виде охлаждаемой плиты, отличающееся тем, что, с целью повышения стойкости плиты и иитеисивности охлаждения металла, устройство снабжено валом, на котором шарнирио закреплена плита, и механизмами поворота и неремещения плиты в осевом иаправлении вала.

Источники пнформацпп, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 590074, кл. В 22D 11/10, 1976.