Устройство для подвода металла в кристаллизатор

 

Устройство для подвода металла в кристаллизатор содержит литейную трубку, установленную в промежуточной емкости, и вертикальный погружной стакан, имеющий внутренний канал с расширением на входе и выходе отверстия в нижней части. В устройстве нижняя часть стаканавыполнена в виде горизонтально расположенного металлораспределителя с выходными отверстиями в днище, при этом стакан закреплен на стенках кристаллизатора, причем длина металлораспределителя составляет 0,4-0.8 длины кристаллизатора, а соотношение площадей поперечных сечений внутреннего канала стакана в нижней части и на входе металлораспределителя и выходных отверстий равно 1:(2...7) : (1.0...1,5) : (1,0...2,0). 3 ил., 1 табл.

(s>)s 8 22 0 11/10

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

Ф

)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /" ®- - От-с-.

К ПАТЕНТУ

ЬЭ

О

О

О ос о (21) 5055693/02 (22) 21.07.92 (46) 07.09.93. Бюл, М 33-36 (71) Государственный научно-исследовательский проектный и конструкторский институт сплавов и обработки цветных металлов Гипроцветметобработка" (72) Резник Б,И., Кац А,М„Запорожец В.Ф. (73) Государственный научно-исследовательский проектный и конструкторский институт сплавов и обработки цветных металлов "Гип роцветметобработка" (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДВОДА МЕТАЛЛА В КРИСТАЛЛИЗАТОР (57) Устройство для подвода металла в кристаллизатор содержит литейную трубку, усИзобретение относится к металлургии, в частности к устройствам для подвода металла в кристаллиэатор при непрерывном литье тонких плоских слитков иэ тяжелых цветных металлов и сплавов.

Известен погружной металлопровод для ввода расплава в кристаллизатор для литья металлической полосы. который выполнен в виде трубы с отверстиями в направлении к узким стенкам кристаллиэатора.

Металлопровод предназначен для подачи металла в кристаллизатор с воронкообразным расширением рабочей полости в верхней части.

Укаэанная конструкция не обеспечивает равномерного подвода металла по длине кристаллиэатора. Струи, вытекающие иэ горизонтально расположенных отверстий. размывают затвердевшую корочку слитка, „„ЯЦ „„2000166 C тановленную в промежуточной емкости, и вертикальный погружной стакан, имеющий внутренний канал с расширением на входе и выходе отверстия в нижней части, В устройстве нижняя часть стакана выполнена в виде горизонтально расположенного металлораспределителя с выходными отверстиями в днище, при этом стакан закреплен на стенках кристаллиэатора, причем длина металлораспределителя составляет 0,4-0,8 длины кристаллиэатора, а соотношение площадей поперечных сечений внутреннего канала стакана в нижней части и на входе металлораспределителя и выходных отверстий равно 1:(2...7); (1,0...1,5): (1,0...2,0). 3 ил„1 табл. особенно у узких стенок кристаллиэатора, что приводит к ухудшению качества поверхности слитка(появлению надрывов и наплывов металла): Кроме того, при использовании воронкообразного кристаллизатора имеется воэможность зависания и обрыва корочки формирующегося слитка на конусном участке кристаллизатора. т.е. не обеспечивается стабильного получения качественной заготовки.

Известно стопорно-разливочное устройство для подвода металла в кристаллизатор, содержащее стопор, литейную трубку, установленные в миксере, и металлораспределитель, в днище которого выполнены отверстия для выхода металла в кристаллизатор, а металлооаспределитель снабжен съемными тягами. свяэанными с миксером.

2000166

Укаэанная конструкция предназначена для литья крупных слитков и жестко связана с миксером, При такой конструк««ии возникает трудность ввода разливочного устройства в рабочую полость кристаллизатора при литье тонких слитков при наклоне миксера и не обеспечивается строгая центровка металлораспределителя в рабочей полости кристаллизатора. Нарушение центровки, особенно при литье тонких слитков, приводит к неравномерному распределению металла за счет смещения струй расплава к одной иэ широких стенок кристаллиэатора, размыванию корочки слитка и образованию поверхностных дефектов в виде наплывов и прорывов.

Известно устройство для подвода металла в кристаллиэатор, содержащее литейную трубку, установленную в ковше, вертикальный погружной стакан, имеющий внутренний канал с расширением в верхнеи части на входе и выходные отверстия в нижней его части, имеющей внутреннюю щель в направлении узких стенок кристаллиэатора. Верхняя часть стакана жестко соединена с ковшом. Нижняя часть стакана, которая погружена в металл в криста ллизаторе, имеет толщину 30 мм, ширину 300 мм, выходные отверстия шириной 10 мм.

Устройство предназначено для подвода металла в кристаллизатор при получении тонких стальнь«х слитков сечением 60 х 1200 мм.

Недостатком данного устройства является то. что оно не обеспечивает рав««оме1ности г«одвода металла по поперечному сечению кристаллизатора из-за отсутствия рассредоточенная подаваемой струи. Струи металла, направленные к узким стенка л кр««сталл««затора, размывают формующу«ося корочку слитка и ухудшают качество поверхности и структуру слитка, особенно при литье тонких сл««тков из тяжелых цветных металлов и сплавов, Кроме того, в рассмотренных конструкциях разливочные системы жестко связаны с промежуточными разливочными емкостями (ковшами, миксерами). При литье тяжелых цветных металлов и сплавов расплав подается в кристаллизатор иэ разливочной коробки поворотного миксера, а ввод разливочной системы о рабочую полость кристаллизатора осуществляется полорото«л миксера вокруг продольной оси. Поэтому при литье тонких плоских слитков из тяжелых цветных металлов трудно осуществлять ввод укаэанных разливочных устройств жестко связанных с миксером, при его повороте в рабочую полость кр««сталлиэатора.

Повь«шается опасность разрушения разливочной системы, что тг«ебуе останов5

55 ки процесса и снижает производительность, Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству и принятым в качестве прототипа является устройство из источника.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить качество тонких плоских слитков из тяжелых цветных металлов и сплавов, увеличить выход годного и производительность процесса непрерывного литья.

Указанный технический результат достигается в конструкции устройства для подвода в кристаллизатор, содержащего литейную трубку, установленную в промежуточной емкости, вертикальный погружной стакан, имеющий внутренний канал с расширением на входе, и выходные отверстия в нижней части, в котором нижняя часть стакана выполнена в виде горизонтально расположенного металлораспределителя с выходными отверстиями в днище, при этом стакан закреплен на стенках кристаллизатора, причем длина леталлораспределглтеля составляет 0,4-0,8 длины поперечного сечения рабочей полости кристаллизатора, а соотношение площадей поперечных сечений внутреннЕго канала стакана в нижней части и на входе, «леталлораспределителя и выходных отверстий равно 1; (2...7) (1,0 .,1,5) . (1,0...2,0).

В патентной и научно-технической литературе не обнаружено технических решений, содержащих признаки, аналогичные отличительным от прототипа признакам заявляемого технического решения. Следовательно, предлагаемое техническое решение имеет "изобретательский уровень".

На фиг.1 показано устройство для подвода металла; на фиг,2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 — разрез Б-Б на фиг,2.

Устройство для подвода металла в крист;-ллиэатор 1 содержит литейную трубку 2 с кпышкой 3, установленную в разливочной коробке миксера 4, вертикальный погружной стакан 5, нижняя часть которого выпол}«e««B в виде горизонтально расположенного

rìTàëë0ðà".ïðåäåëèTåëÿ 6 с выходными отвар, тиями 7 в днище. Внутренний канал стакана 5 имеет расширение 8 в верхней

«асти на входе. Стакан 5 жестко крепится на стенках кристаллизатора 1 с по«лощью резьбовых штырей с фиксаторами 9, стопорных гаек 10 и стоек 11.

Длина rëåòàëëîðçñïðåäåëèòåëÿ 11 с0сгавляет 0,4-0,8 длины I попере ного сече««и««рабсчей полости кг«««сталлиэагора, а соотношение площадей г«ог«е««ечнь«х сече«;««й внутре«;него канала ст к;«нз в нижней части и на входе мегаллпг:«епГ«еделеителя

2000166 и выходных отверстий равно 1: (2...7): (1,0... 1,5): (1,0...2.0).

Устройство для подвода металла в кристаллизатор работает следующим образом.

Перед началом литья миксер с литейной трубкой и крышкой находятся в поднятом положении, а вертикальный погружной стакан с горизонтальным металлораспределителем нагревается до 700-900 С. Затем стакан с металлораспределителем устанавливаются в рабочее положение — на необходимую глубину от верхнего среза кристалпизатора, строго параллельно и на равном расстоянии от широких стенок кристаллизатора с помощью резьбовых штырей, стопорных гаек и стоек. Одновременно с окончанием фиксации производится наклон миксера в рабочее положение. в ходе которого нижний конец трубки входит в расширенную верхнюю полость стакана, а крышка укрывает его. Открытием стопорных устройств миксера осуществляется подача металла в разливочную систему и кристаллизатор. После подьема уровня металла выше металлораспределителя включается вытягивающий механизм установки непрерывного литья и регулированием скорости вытягивания и расхода металла с помощью стопорных устройств этот уровень расплава поддерживается в оптимальном положении.

Разработанная конструкция разливочного устройства обеспечивает равномерную подачу металла в кристаллиэатор, равномерное затвердевание корочки по периметру кристаллиэатора и получение слитка с однородной мелкозернистой структурой. Строгая фиксация металлораспределителя в рабочей полости кристаплиэатора, заданное соотношение внутренних каналов и отверстий, строго вертикальное направление выходящих потоков металла предотвращают местные размывания корочки формирующего слитка и, тем самым, обеспечивают получение качественной поверхности получаемой заготовки, что особенно важно при литье тонких слитков из тяжелых цветных металлов и сплавов, Конструкция обеспечивает как стабильное начало процесса. так и его ведение на рабочих режимах без опасности перемерзания металла в каналах разливочной систел1ы.

При испытаниях при литье полосовых заготовок иэ латуни Л90 сечением 45 х 600 мм была получена полосовая заготовка с качественной поверхностью и структурой.

Стабильный процесс получения качественной полосовой заготовки, который обеспечивается п рименением предлагаемого устройства для подачи л1еталла в кристаллизатор, позволяет увеличить выход годного и производительность процесса литья за счет снижения брака по качеству поверхности и плотности слитка и снижения потерь време5 ни при замене разливочной системы, что особенно важно для работы совмещенных литейно-прокатных агрегатов.

Выбор соотношения площадей поперечных сечений определяется следующими

10 соображениями: — уменьшение соотношения площадей поперечных сечений каналов стакана в нижней и верхней вертикальных частях, металлораспределителя и выходных отверстий до

15 1: 2: 1: 1 приводит к увеличению турбулизации выходящих струй металла и к снижению равномерности формирования корочки слитка по периметру кристаллизатора, либо к возникновению аварийной ситуации из-эа

20 переполнения металла в стакане: — увеличение соотношений площадей поперечных сечений каналов стакана в нижней и верхней вертикальных частях, металлораспределителя и выходных отверстий до

25 1: 7: 1,5: 2 приводит к незаполненности каналов литниковой системы и, в результате, к захвату потоками металла газов и ухудшению качества отливки из-за образования газо-усадочной пористости.

30 Выбор соотношения длины металлораспределителя и длины поперечного сечения рабочей полости кристаллизатора определяется следующими соображениями: — уменьшение соотношения менее 0,4

35 при литье тонких плоских слитков снижает равномерность подвода металла, ухудшает качество слитка; — увеличение соотношения более 0,8 ухудшает условия формирования поверхно40 сти слитка, приводит к образованию грубой складчатости, затрудняет фиксацию разливочной системы относительно стенок кристаллиэатора, что снижает выход годного и производительность.

45 Результаты испытаний известной и предлагаемой конструкций представлены в таблице.

Как видно из результатов таблицы, при

=оотношении площадей поперечных сече50 ний внутреннего канала стакана, металлораспределителя и выходных отверстий в пределах 1: (2...7); (1...1,5): (1...2), при соотношении длины металлораспределителя к длине поперечного сечения рабочей по55 лости кристаплиэатора от 0,4 до 0,8 обеспечивается получение качественной поверхности, структуры, высокий выход годного и производительность процесса.

При выходе за предельные значения к0нструKòèвиых параметров предлагаемой

200016Я

Проиэводгпепьность. т/ч

Выгод годного по ли тыо, $

Соотношение длин иетаппораспредекителя и качество слитка

Длина поперечного сечения рабочей полости кристаплиза гора, им!

Длина метаплораспредепитепя. ми !!

Заданное соотношение пло щадей поперечник сечений

Суммарнал площадь выходных отверстий металлораспределителл, мм

Площадь поперечного сечения внутреннего канала металлораспредели1е4е мм

Площадь поперечного сечение отверстий стакана ниа мрк. мм тстробстао кристал пиззтора надрывы и наплывы ма поверкности слитка

0.25

1200

300 зооо

Не регеемемтир вана

500

Нв регла. ивнтттро

° ана

1000 не реглаиентировано

1.2 1:1 авбстмоб качественная поверхность без дефектов и вну ренняя структуре иетаппа слитков

То хе

0.4

600

240

Прбдлвга° ввоб

05

600

750 1:45125:! 5

625

500 змо

800

0.6

600

480

1 7.1.5:2

180

Ухудшение структуры металла, снижение скорости литья заме!я запил иетгн па в пусковой период

Образование пористости в металле. обре. зование складчатости на попе кности слитка

600

400 1.1 6 0 8.0.8

540 600

1 Э 1 62,2

1100 системы ухудшается качество поверхности и структура металла слитка, снижается выход годного и производительность процесса.

Таким образом, разработанное устройство для подвода металла в кристаллизаторе прм литье тонких плоских слитков из тяжелых цветных металлов и сплавов обеспечивает улучшение структуры, качества поверхности получаемых заготовок, не требующих предварительной фрезеровки перед последующей пластической деформацией. увеличение выхода годного и производительности установок непрерывного литья.

Ожидаемый экономический эффект от использования изобретения составит около

100 руб/ту

Формула изобретения

Устройство для подвода металла в кристаллиэатор, содержащее литейную трубку, установленную в промежуточной емкости, 5 вертикальный погружной стакан, имеющий внутренний канал с расширением на входе и выходные отверстия в нижней части, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что стакан закреплен на стенках кристаллиэатора, а его нижняя

10 часть выполнена в виде горизонтально расположенного металлораспределителя с выходными отверстиями в днище, длина которого составляет 0,4-0,Е длины кристаллизатора, при этом соотношение площадей поперечных

15 сечений канала стакана в нижней части и на входе металлораспределителя и выходных отверстий составляет 1: (2 — 7): (1,0 — 1,5): (1,0 — 2,0).

2000166

Б M

4>ур.

Составитель Б.Резник

Техред М,Моргентал Корректор А.Мотыль

Редактор С.Кулакова

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Заказ 3057

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина. 101