Роторный кристаллизатор для непрерывной разливки металла Советский патент 1981 года по МПК B22D11/06 

Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывной разливке цветных металлов, особенно магния. Известна установка, для непрерывной разливки, содержащая кристаллизатор, выполненный в виде гладкого цилиндра и охватываницей его гильзы, на внутренней стенке которой имеется винтовой желоб. Цилиндр снабжен приводом вращения и установлен на опорах, а гильза - механизмом возвратно поступательного движения и установлена на винтовых направляющих, угол подъема которых равен углу подъема винтового желоба. Во время работы установки цилиндр вращается со скоростью, превышающей скорость движения, слитка, при этом гильза совершает возвратно-поступательное перемещение по винтовым направляющим fl. Известен также кристаллизатор дЛ непрерывной разливки металла, выполненный в виде охватываемого коле са с разливочной канавкой и охватывающего кольцевого сегмента. Колесо установлено с возможностью вращения, а сегмент с возможностью возвратно-поступательного перемещения 2. Недостаток данных кристаллизаторов - наличие значительных относитейьных смещений стенок кристаллизатора и неокрепшей еще корочки. Это приводит к необходимости тщательной смазки рабочей поверхности кристаллизатора для уменьшения трения. Незначительные технологические нарушения приводят к значительным сдвиговым деформациям в кристаллизующейся корочке слитка, образованию трещин. Кроме того, недостатком данных кристаллизаторов является трудность удаления загрязненияи шлаков из зазора между охватывающей и охваты-. вае(юй частями кристаллизатора, что ухудшает условия его работы. При этом сообщение различных по характеру движений их отдельным злементам (вращательного и возвратнопоступательного) , что усложняет.конструкцию. Цель изобретения -.уппрщение конструкции и повышение надежности работы устройства. Указанная цель достигается тем, что в установке для разливки металлов составляющие его кольцевые элементы сопряжены по образующей конической поверхности, а их оси вращения расположены пОд углом друг к ,другу, равным aL arctg 0,5 К. + + arctg 0,5 Кд,

где К и К2 - конусности сопрягаемых поверхностей охватывающего и охватываемого элементов.

На фиг.1 изображен предлагаемый кристаллизатор, вид спереди; на фиг. 2 - разрез А-д на фиг.1.

В приведенной конструкции предлагаемого устройства внешняя сопрягаемая поверхность охватываемого кольцевого элемента кристаллизатора выполнена цилиндрической, а внутренняя сопрягаемая поверхность охватывающего кольцевого элемента конической. Однако-обе сопрягаемые поверхности могут быть выполнены коническими, или сопрягаемая поверхность охватываемой части кольцевого элемента выполнена конической ,а охватывающего кольцевого элемента - цилиндрической. На фиг. 1 и 2 приведен вариант конструкции устройства, в котором оси обеих частей кристаллизатора расположены в горизонтальной плоскости. Но не исключена возможность расположения этих осей в плоскостях, наклоненных к горизонтальной.

Кристаллизатор, содерх ит цилиндрический кольцевой элемент 1 и охватывающий его конический кольцевой элемент 2. Элемент 1 установлен с возможностью вращения в опоре 3 и кинематически связан с приводом 4. Элемент 2 установлен с возможностью свободного вращения в роликовых опорах 5, которые одновременно фиксируют его в осевом направлении. Несколько ниже точки заливки металл в рабочую полость кристаллизатора из метсшлоподводящего устройства 6, элемент 2 прижимается роликовыми опорами 5 к элементу 1. В элементах 1 и 2 имеются полости 7 и 8 для подвода охлаждающего агента, например воды. Внутренняя поверхность элемента 2 выполнена конической, а ось его вращения расположена наклонно к оси элемента 2 под углом, равным половине угла конуса. Величина угла конусности выбирается в зависимости от размеров элементов 1 и 2. При этом учитывается необходимость обеспечения удобства выхода слитка 9 из кристаллизатора и предотвращения попадания расплавленного металла в радиальный зазор, образующийся вследствие различия форм и размеров наружной поверхности элемента 1 и внутренней поверхности элемента 2 и увеличивающийся по мере удаления поверхности от места наибольшего

сближения поверхностей элемента 1 и 2. Для выполнения этого условия необходимо, чтобы радиальный зазор в зоне затвердевания поверхности слитка 9 не превьшал значения

где с6 - коэффициент поверхностного

натяжения расплавленного металла;

р - плотность расплавленного металла;

g - ускорение силы тяжести; Н - высота столба расплавленног металла над уровнем, на котором оценивается зазор.

Так, например, для магния при Н 0,36 м радиальный зазор должен быть меньшим 0,2 мм, а при Н 0,07 зазор должен быть меньшим 1 мм. Это касается зазоров в зоне, где металл жидкий.

После образования корочки на поверхности слитка зазор может быть существенно большим. .

Устройство работает следующим образом.

Включается привод 4, приводящий во вращение кристаллизатор. В полости 7 и 8 под небольшим отрицательным избыточным давлением подается охлаждающий агент, например вода. В рабочую полость установки, образованную желобом на наружной поверхности элемента 1 и поверхностью элемента 2, из металлоподводящего устройства 6 подается расплавленный металл, который кристаллизуется, образуя слиток 9. Слиток 9 вместе с элементами 1 и перемещается по окружности. При выходе из рабочей полости устройства слиток 9 захватывается правильно-тянущим устройством 10 и транспортируется на дальнейшую Обработку (резку, прокатку и т.д.).

Применение предлагаемого изобретения для непрерывной разливки металлов позволяет увеличить долговечность и надежность работы установок без замены входящих в нее узлов и деталей, упростить их онструкцию. Кроме того, использование предлагаемой установки позволяет осуществить непрерывную разливку таких металлов, как магний, так как подвод охлаждающей жидкости в полости и элементов под отрицательным избыточным давлением исключает попадание на расплавленный металл охлаждающей жидкости, что обеспечивает безопасность работы

Формула изобретения

Роторный кристаллизатор для непрерывной разливки металла, содержащий охватываюгций и охватываенллй сопрягаюпдиеся элементы в форме тел