Кристаллизатор для непрерывного литья металлов

 

КРИСТАЛЛИЗАТОР ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ МЕТАЛЛОВ, содержащий охлаждаемые рабочие стенки, состыкованные между собой, и опорные плиты, отличающийся тем, что, с целью повьшения стойкости кристаллизатора и увеличения стабильности литья, в стыках рабочих стенок установлены пластины, суммарная толщина которых составляет 0,002-0,06 ширины примыкаемой рабочей стенки. .L -€h W со СП ел :о 4 / Т 9 2 8 Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) В 22 О л

4 описания изовгктянив м лато сиомм свидетельству

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2,1) 3627278/22-02 (22) 27.07.83 (46) 23.01.85. Бюл. М - 3 (72) Б.Г. Куэнецов, Ю.М. Захаров, P.Ñ. Возилова, А.Г. Лунев и A.È. Вотинов (71) Центральный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.Н. Бардина (53) 621.746.27(088.8) (56) 1. Патент Японии В 52-745529, кл. 11 В 09 1.1, 1977.

2. Патент Японии 8 - 52-40286, кл. 11 В 09 1.1, 1977.,SU„„11 5534 А (54)(57) КРИСТАПЛИЗАТОР ДЛЯ КЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ МЕТАЛЛОВ, содержащий охлаждаемые рабочие стенки, состыкованные между собой, и опорные плиты, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости кристаплиэатора и увеличения стабильности литья, в стыках рабочих стенок установлены пластины, суммарная толщина которых составляет 0,002-0,06 ширины примыкаемой рабочей стенки.

1 1135

Изобретение относится к металлур- . гии, а именно к непрерывной разливке металлов.

Известен кристаллизатор для установок непрерывной разливки, включающий рабочие стенки, прикрепленные к опорным плитам, которые с каналами для прохода охладителя образуют рабочую полость кристаллизат6ра. При этом рабочие стенки по длине выполне- t0 ны составными, составные части которых соединены вплотную по прямолинейной плоскости (I) .

Недостатком этого кристаллизатора является низкая стойкость его рабочих стенок. Это объясняется тем, что в процессе непрерывной разливки, вследствие нагрева и последующего охлаждения, в месте контакта частей рабочих стенок развиваются контакт- щ ные напряжения, превосходящие допустимые. В результате в местах контакта в частях рабочих стенок накапливается остаточная пластическая деформация, а в стыке этих частей рабочих стенок 25 образуется зазор, величина которого возрастает от разливки к разливке и нри достижении предельного значения в этот зазор затекает шлак и застывает в нем, образуя на рабочей поверх-:. ности кристаллизатора выступы из застывшего шлака. Это ведет к увеличению усилия вытягивания слитка из кристаллизатора, в оболочке слитка возникают растягивающие напряжения, превосходящие допустимые значения, что вызывает нарушение сплошности оболочки слитка и прорывы металла под кристаллиэатором.

Наиболее близким к изобретению является кристаллизатор для непре40 рывного литья металлов с изменяемыми размерами по ширине слитка, содержащий охлаждаемые рабочие стенки, состыкованные между собой, и опорные

45 плиты,при этом на торцы узких стенок нанесен слой металла, твердость которого превышает твердость основного материала {2) .

Недостатком известного кристалли- 50 затора также является низкая стойкость его рабочих стенок. Это объясняется тем, что в процессе непрерывной разливки, вследствие нагрева и последующего охлаждения, .в местах 55 контакта частей рабочих стенок обра зуется зазор, величина которого увеличивается от разливки к разливке.

534 а

При увеличении твердости покрытия увеличивается его предел текучести, но снижается его теплопроводностье

В результате слой покрытия нагревается на большую температуру и расширяется на большую величину. Это приводит к пластической деформации материала рабочей стенки, находящегося непосредственно под покрытием, так как он менее прочен, и к образованию в стыке рабочих стенок иэ-за утяжки покрытия зазора„ Образование зазора ведет к увеличению усилия вытягивания слитка из кристаллизатора, а в оболочке слитка возникают растягивающие напряжения, превосходящие допустимые значения. Это приводит к прорывам металла под кристаллизатором.

Контактные напряжения в рабочих стенках в месте их стыка можно значительно снизить и даже обеспечить их отсутствие. Для этого необходимо в стыке обеспечить свободное расширение рабочих стенок и их частей на

0,3-0j,7 мм, т.е. заранее задать такой зазор, но задать его в виде суммы зазоров, величина которых не препятствует ведению разливки. При нагреве рабочих стенок или их частей они расширяются, уменьшаются малые зазоры и суммарный заданный зазор. В этом случае в рабочих стен» ках в месте их стыка либо действуют малые контактные напряжения, либо они отсутствуют. В результате в стыке рабочих стенок не наблюдается пластической деформации, при этом при нагреве рабочих стенок зазоры наоборот уменьшаются, а при охлаждении увеличиваются, не превышая заданной суммарной и единичной величин.

Целью изобретения является повышение стойкости кристаллиэатора и увеличение стабильности литья.

Указанная цель достигается тем, что кристаллизатор для непрерывного литья металлов, содержащий охлаждаемые рабочие стенки,,состыкованные между собой, и опорные плиты, в стыках рабочих стенок установлены пластины, суммарная толщина которых составляет 0,002-0,06 ширины примыкаемой рабочей стенки.

Установкой пластин в стыке рабочих стенок осуществляется задание зазора 0,3-0,7 мм, причем создается зазор, представляющий собой сумму за5

20

35

55

3 1 эоров между пластинами и между крайними пластинами и рабочими стенками.

Пластины охлаждаются за счет теплоотвода через зазоры к рабочим водоохлаждаемым стенкам. При суммарной толщине пластин менее 0,002 ширины стенки при наборе. суммарного . зазора 0,7 мм требуется применение тончайших пластин. Поверхность этих пластин, обращенная к слитку из-за пониженного теплоотвода нагревается и при контакте со слитком быстро разрушается ° В результате не увеличивается стойкость кристаллизатора, в слитке возникают растягивающие напряжения, превышающие.допустимые значения и происходят прорывы металла под кристаллизатором.

При суммарной толщине пластин свыше 0,06,ширины стенки при наборе суммарного зазора 0,3 мм требуется применение толстых пластин. Зти пластины при нагреве расширяются на сопоставимую с суммарным зазором величину. В результате величина свободного расширения рабочих стенок уменьшается. В стыке их с пластинами и в стыках пластин возникают увеличенные контактные напряжения. Зти напряжения превосходят допустимые. В результате начинает появляться пластическая деформация и зазоры увеличиваются, в том числе и суммарный. Теплоотвод от пластин снижается. Пластины больше нагреваются и расширяются на большую величину. Контактные напряжения увеличиваются и изменение зазоров прогрессирует. Это приводит либо к перегреву и разрушению пластин, либо к образованию в стыке зазора, в который начинает затекать шлак. Стойкость кристаллизатора не увеличивается, не сокращается число прорывов под кристаплиэатором.

На фиг. 1 показан предлагаемый кристаллизатор, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1.

Рабочие стенки 1 — 3 прикреплены к опорным плитам 4 и 5, шпонками

6 и шпильками 7. В рабочих стенках и опорных плитах выполнены каналы 8 для охлаждающей воды. В стыках рабочих стенок 1 — 3 установлены наборы пластин 9. Длина пластин равна длине стыка рабочих стенок 1 — 3.

Кристаллизатор работает следующим образом.

135534 4

В каналы рабочих стенок — 3 по дается охлаждающая вода. Рабочие стенки 1 — 3 образуют рабочую полость кристаллизатора, в которую сверху подают жидкий металл, а снизу вытягивают слиток с жидкой сердцевиной. Рабочие стенки при отбо" ре тепла от формирующего слитка нагреваются и расширяются. Если не было набора пластин 9, то их свободному расширению препятствовали бы шпильки 7, плиты 4 и 5 и шпонки 6 °

При наличии набора пластин 9 стенки 1 — 3 сдавливают зти наборы пластин. В результате уменьшаются малые зазоры между пластинами. Зто ведет к уменьшению их суммарного зазора. Причины для возникновения термопластических деформаций отсутствуют и в стыках рабочих стенок не образуются зазоры, превышающие предельно допустимые. В этом случае достигается высокая стойкость кристаллизатора, а усилие вытягивания из него слитка не превышает номинальное. Прорывов металла под кристаллизатором не происходит.

Пример 1. Сталь марки 3 сп разливается через кристаллизатор

30 . длиной 1200 мм в слитки 100х600 мм .

Кристаллизатор состоит из двух пар широких и двух пар узких стенок, в которых выполнены каналы для охлаж- дающей воды. На торцах узких стенок установлены наборы пластин, толщина каждого набора 6 мм, т.е. 0,06 от ширины узкой стенки, материалом для которых может быть медь, сталь, бронза, латунь и др.

В процессе разливки в кристаллизатор подают жидкий металл и из неro со скоростью 0,8 м/мин .вытягива- ется слиток. Широкие и узкие стенки нагреваются и расширяются. При этом наборы пластин сжимаются, имеющиеся между пластинами зазоры уменьшаются. В результате напряжения в рабочих стенках у их стыка не превышают предельных значений. Отсутствует пластическая деформация рабочих стенок и пластин, При колебаниях уровня и по окончании разливки в стыках рабочих стенок не образуются зазоры, превышающие предельные. В последнем случае рабочие стенки и пластины охлаждаются, восстанавливаются до номинальных эна1135534 чений, Усилие вытягивания слитка не увеличивается. Обрывов слитка не происходит, а стойкость кристгллизатора увеличивается.

Пример 2. Сталь марки 5

17 г 1 с разливается через кристаллизатор длиной 1200 мм в слитки

250х1710 мм . Кристаллизатор состоит из двух пар широких и двух пар узких стенок, в которых выполнены каналы для охлаждающей воды. Широкие стенки выполнены составными по высоте из двух частей. Стык этих частей расположен по середине высоты кристаллизатора, т.е. размер 15 каждой части в направлении, перпендикулярном стыку, равен 600 мм. В стыках широких и узких стенок установлены наборы пластин, толщина каждого набора 5 мм, т.е. 0,02 от 20 ширины узкой грани. В стыках составных частей широких стенок установлены наборы пластин, толщина каждого набора 9 мм, т.е. 0,015 от размера верхней части в направлении, 25 перпендикулярном стыку.

В процессе разливки в кристаллизатор подают жидкий металл и из него со скоростью 0,6 м/мин вытягивают слиток. Широкие и узкие стенки на- 3Q греваются и расширяются. При этом наборы пластин сжимаются. Имеющиеся между пластинами зазоры уменьшаются. В результате напряжения в узких и широких стенках у стыков не превышают предельных значений. Отсутствует пластическая деформация рабочих стенок и пластин. При колебаниях уровня и по окончании разливки стыки рабочих стенок не рас- 1О крываются. В этом случае рабочие стенки и пластины охлаждаются и возвращаются в исходное состояние. 3азоры между пластинами восстанавлива. ются до номинальных значений. Усилие вытягивания слитка не увеличивается. Обрывов слитка не происходит, а стойкость кристаллизатора увеличивается.

Пример 3. Сталь марки 08Ю разливается через кристаллизатор длиной 1200 мм в слитки 250х1850 мм .

Кристаллизатор состоит из двух пар широких и двух пар узких стенок, в которых выполнены каналы для охлаждающей воды. Широкие стенки выполнены составными по ширине. Общая ширина широкой стенки 2200 мм, а каждой части — 1100 мм. В стыках широких и узких стенок установлены наборы пластин, толщина каждого набора 2,5 мм, т,е. 0,01 от ширины узкой грани. На стыках частей широких стенок установлено по набору пластин. Толщина каждого набора

2,2 мм, т.е. 0,002 от ширины части широких стенок.

В процессе разливки в кристаллизатор подают жидкий металл и из негo co cKopocTBIC 0 7 M/MHH вытягивают слиток. Широкие и узкие стенки нагреваются и расширяются. При этом наборы пластин сжимаются, имеющиеся в наборах зазоры сокращаются.

В результате напряжения в рабочих стенках у стыков не превьппают предельных значений. Отсутствует пластическая деформация рабочих стенок и пластин. При колебаниях уровня и по окончании разливки стыки рабочих стенок не раскрываются. В этом слу чае рабочие стенки и пластины охлаждаются и возвращаются в исходное состояние. Зазоры между пластинами восстанавливаются до номинальных значений. Усилие вытягивания слитка не увеличивается. Обрывов слитка не происходит, а стойкость кристаллизатора увеличивается.

1135534

Составитель В. Сирота

Редактор О. Черниченко Техред М.Пародай Корректор А. Тяско

Заказ 10147/5 Тираж 746 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по .делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раутская наб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4