Поддерживающее устройство слябовой машины непрерывного литья заготовок

 

Сущность изобретения: поддерживающее устройство спябовой машины непрерывного литья заготовок , включает последовательный ряд опор с установленными в каждой из них поддерживающими роликами. Один или более роликов зоны вторичного охлаждения имеют утолщения, выполненные по периметру симметрично оси ролика. Высота утолщений определяется из соотношения 0.003 6 5 0,85 Р, где 5 - высота утолщения, мм; 0 - диаметр ролика поддерживающего устройства, мм; Р - минимально допустимая величина межроликового промежутка для роликов данного диаметра, мм Утолщения выполнены в виде наплавленного на ролик металлического слоя В сечении по оси ролика утолщение имеет вид прямоугольника, у которого сторона, лежащая в основании, больше его высоты 2 зяф-лы. 1 ил

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ Э

СР

ЬЭ

Ж

О1

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5015365/02 (22) 04Л291 (46) 15Л1.93 Бюл. Ив 41-42 (71) Мариупольский металлургический институт (72)-Поза АВ. (73) Мариупольский металлургический институт (54) ПОДДЕРЖИВА!ОЩЕЕ УСТРОЙСТВО

СЛЯБОВОЙ МАШИНЫ НЕПРЕРЫВНОГО

ЛИТЬЯ ЗАГОТОВО(( (57) Сущность изобретения: поддерживающее устройство слябовой:машины непрерывного литья заготовок, включает последовательный ряд опор с установленными в каждой из них поддерживающими

{19) RU {11) 20025б1 С1 (51) 5 822 D11 12 роликами. Один или более роликов зоны вторичного охлаждения имеют утолщения, выполненные по периметру симметрично оси ролика. Высота утолщений определяется из соотношения 0,003 О с о

< 085. - Р, где 8 — высота утолщения, мм; Π— диаметр ролика поддерживающего устройства, мм. Р— минимально допустиМая величина. межроликового промежутка для роликов данного диаметра, мм.

Утолщения выполнены в виде наплавленного на ролик металлического слоя. В сечении по оси ролика утолщение имеет вид прямоугольника у которого сторона, лежащая в основании, больше его высоты.: 2 зл.ф-лы, 1 ил.

2002561

Изобретение относится к металлургии, а именно к машинам непрерывной разливки металлов при получении заготовок прямоугольного поперечного сечения.

Известно поддерживающее устройство

ЭВО МНЛЗ, включающее корпус, ролики и винты со сферическими подпятниками (1), В указанном устройстве секция зоны вторичного охлаждения снабжена рычагами с гнездами: и винтовыми тягами, причем один конец каждого из рычагов шарнирно закреплен на корпусе секции, а другой связан с ним винтовой тягой.

Недостатком устройства является смещение заготовки в сторону одной из ее малых граней при литье заготовок прямоугол ьного поперечного, сечения. Это влечет за собой повышенный износ кристаллизатора по узким граням его рабочей поверхности при максимальной величине износа на уровне среза кристаллизатора; что обуславливает неравномерный отвод тепла от слитка в области выходного сечения кристаллизатора и отрицательно сказывается на качестве заготовки, так как может привести к образованию трещин и проры-. вов жидкого металла за выходным сечением кристаллизатора. Ухудшение качества заготовки сопровождается значительными простоями, связанными с заменой изношенных узлов и их настройкой по заданной геометрии ручья.

Известно также поддерживающее устройство слябовой MHfl3, содержащее опорные катки. жестко смонтированные с корпусом кристаллизатора при помощи кронштейнов. и расположенные Il0 узким граням заготовки на уровне первого поддерживающего ролика зоны вторичного охлаждения, а также основные поддерживающие ролИки, контактирующие со слитком по его широким граням. Недостатком. указан ного поддерживающего устройства является нежесткое поддержание слитка по его малым граням в зоне вторичного охлаждения, что обуславливает возможность смещения заготовки. Это приводит к износу рабочих стенок кристаллизатора вследствие неудовлетворительного центрирования слитка относительно оси кристаллизатора и оси разливки, что ухудшает качество отливаемых заготовок, повышает вероятность прорывов жидкого метала за кристаллизатором и определяет необходимость частых остановок МНЛЗ для извлечения отработанного кристаллизатора заодно с нулевой секцией поддерживающих роликов и их замену соответствующими узлами, Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи увеличения стойкости

15 кристаллизатора МНЛЗ путем снижения износа его рабочих стенок и улучшения качества отливаемых заготовок за счет центрирования формирующегося слитка по оси кристаллизатора и оси разливки.

Для этого в поддерживающем устройстве, включающем последовательный ряд опор с установленными в каждой из них поддерживающими роликами, один или более роликов зоны вторичного охлаждения имеют утолщения, выполненные по периметру симметрично оси ролика; при этом высота утолщения определяется из соотношения

0,03 0 < д< 0,85 Р, где д — высота утолщения, мм;

D — диаметр ролика поддерживающего устройства, мм;

Р— минимально допустимая величина межроликового промежутка для роликов данного диаметра; мм; причем утолщения выполнены в виде на25 плавленного на ролик металлического слоя . и имеют в сечении по оси ролика вид прямоугольника, у которого сторона, лежащая в основании, больше его высоты.

Известно, что в процессе непрерывной разливки металлов в заготовки прямоугольного сечения (слябы) двухфазная заготовка под действием ферростатического столба жидкого металла испытывает прогиб твердой корки, который ухудшает качество слитка. При большом соотношении сторон поперечного сечения отливаемой заготовки (более трех) жесткость корки по малой (узкой) грани слитка на порядок превышает эту же величину для широкой грани, Это обус40 лавливает особенности конструктивного решения основных узлов и технологии литья, при которых по ширине заготовки (сляба) расположены громоздкие опорные устройства (ролики), жестко закрепленные в

45 корпусах подшипниковых опор. Необходимость создания максимальной жесткости роликовых секций и дефицит рабочего пространства основных узлов не позволяет резервировать место для дополнительных

50 устройств, контролирующих смещение прямоугольной заготовки от оси литья в направлении узких граней, Это периодически приводит к искривлению формирующейся заготовки, перераспределению усилий на стенки кристаллизатора в результате образования шарнира, положение которого зависит от величины смещения заготовки от оси разливки и соответствует месту условного его расположения 0„.0,7 Н от выход2002561

40 дования. Следует учитывать возможность получения эксцентриситета одним или не45

55 ного сечения кристаллизатора, где Н вЂ” высота кристаллизатора от выходного сечения до уровня мениска металла. При этом резко возрастает сила трения заготовки о стенки кристаллизатора Етр = f М, (f — коэффициент трения; N — сила нормального давления по площадке контакта слиток-кристаллиэатор), так кэк сила N возрастает более чем в десять раз.

Более того, потенциальная возможность и предпосылки для искривления заготовки в сторону одной из узких граней заложены в самом устройстве многозвенной затравки (возможность люфтов различной степени в каких-либо ее звеньях, заведение ее в кристаллизатор и первые ролики ЭВО в нераздутом состоянии) и технологических требованиях по заведению затравки в кристаллизатор(затравка не должна касаться рабочих поверхностей кристаллизатора во избежание царапин или задиров), Это приводит к перекосу тела затравки или ее части еще до момента разливки, что подтверждается проведенными экспериментальными замерами. Данные обстоятельства обуславливают повышенный износ рабочей поверхности. независимо от материала кристаллизатора и наличия в нем специальных вкладышей и вставок. Наличие двух опорных катков малого диаметра, по одному с каждой стороны, не решает проблемы центрирования сляба по оси кристаллизатора, тэк как под действием значительных усилий со стороны сляба в условиях высоких температур кронштейны деформируются вследствие того, что рычаг приложения усилия от смещающегося слябэ, относительно шарнира значительно превосходит рычаг действия опорного катка. В результате этого каток отходит от исходного положения и не выполняет своих функций. что и определяет повышенную величину износа узких стен кристаллиэатора, Согласно проведенным данным исследований на МНЛЗ ККЦ металлургического комбината "Азовсталь" износ за кампанию кристаллизатора (б5 плавок) по широким стенкам составляет 0,5 — 1,0 мм, по узким 3,0-4,0 мм.

Вотличие от известных устройств,,в заявляемом поддерживающем устройстве слябовой МНЛЗ один или более поддерживающих роликов ЭВО выполняют функцию центрирования заготовки ограничителями, выполненными в виде утолщения по периметру симметрично оси ролика, которые предотвращают смещение заготовки от оси литья, При этом наличие одного или более удаленных от кристаллизатора роликов с утолщениями предполагает распределение

35 усилий, направленных на смещение заготовки в сторону узких граней, а наличие наплавленного слоя определенной толщины гарантирует жесткость положения заготовки и недопустимость ее бокового смещения. Выполнение ограничителя в виде наплавки обеспечивает одновременно прочность крепления ограничителя, технологичность процесса подготовки роликов, возможность создания ограничителя любой формы и заданных материалов, возможность использования любых, в том числе изношенных, но наплавленных роликов и компактность рабочих узлов в пространстве роликовых секций ручья МНЛЗ, Выбор высоты утолщения наплавляемого слоя определяется из следующих соображений, Нижняя граница 0,03 D определяет условие невозможности выхода грани заготовки за пределы ограничителя. Ребро узкой грани имеет определенный радиус кривизны. Условие 0,03 Р характеризует превышение высоты утолщения над радиусом кривизны ребра заготовки. При этом смещение заготовки за предел ограничителя невозможно. При невыполнении условия

0,03 D радиус кривизны ребра может превзойти высоту ограничителя, заготовка "наедет" на ограничитель и возможно сплющивание ребровых участков слитка по узким граням и смещение заготовки. Условие д < 0,85 P обосновано из необходимости создания минимально допустимог0 зазора между вращающимися частями любых двух рядом расположенных роликов при наличии утолщения-ограничителя. При этом ролики не должны касаться друг друга для обеспечения надежности работы оборусколькими роликами в результате технологических факторов (например, колебания скорости разливки). Выполнение условия д < 0,85 P обеспечивает зазор в промежутке между соседними роликами не менее

0,15 P. Минимальные межроликовые промежутки на современных слябовых машинах непрерывного литья составляет величину порядка 25 мм, Величина зазора 0,15 P гарантирует отсутствие касания соседних роликов при любых технологических режимах и отклонениях в параметрах установки поддерживающих роликов. При невыполнении условия д < 0,85 .Р возможно заклинивание (при определенных условиях) соседних роликов с ограничителями при вращении, что может привести к аварийной остановке МНЛЗ.

2002561

Оптимальность выполнения утолщения в его сечении по оси ролика s виде прямоугольника, у которого сторона, лежащая в основании, больше его высоты, обусловлена следующим, Утолщение на поверхности ролика должно обладать жесткостью и прочностью при воспринятии нагрузок в осевом направлении ролика от смещающейся заготовки. При этом прямой угол обуславливает максимальную площадь контакта. участка боковой грани заготовки и утолщения, и минимальные напряжения при ликвидации смещающих осевых нагрузок. В случае h > а, где h— высота прямоугольника в сечении утолщения; а — сторона, лежащая в основании. образованный при закреплении по стороне а ограничивающий элемент работает на из.— гиб. При h < а указанный элемент работает на срез и соответствующее данному случаю напряженно-деформированное состояние элемента определяет его более высокую жесткость и прочность по сравнению с предыдущим случаем.

Нужно отметить, что неблагоприятные обстоятельства, приводящие к отклонению непрерывной заготовки (например, перекос отдельных роликов по различным причинам), могут возникать в любом месте по длине зоны вторичного охлаждения МНЛЗ и на любом расстоянии от среза кристаллизатора. Чем больше данное расстояние, тем больше величина возникающих моментов сил М>. Для создания момента Mz за счет ограничителей, препятствующих смещению заготовки. оптимальным было бы расположение ограничителей с максимально возможным рычагом относительно образовавшегося шарнира. С другой стороны, ограничители должны эффективно действовать и в начальный период разливки, чтобы способствовать центрированию затравки по оси ручья МНЛЗ. Указанные особенности учитываются конструктивно при выполнении заявляемого поддерживающего устройства за счет установки роликов с утолщениями на оптимальном расстоянии от выходного сечения кристаллизатора и с учетом длины стандартных применяемых затравок для их центрирования в момент подготовки МНЛЗ к началу разливки.

На чертеже представлена схема поддерживающего устройства слябовой МНЛЗ в момент установки и центрирования затравки в ручье.

Поддерживающее устройство слябовой

МНЛЗ включает опоры 1 и установленные в них поддерживающие широкую грань сляба ролики 2, один или более из которых имеют .утолщения 3, предотвращающие смещение

55 заготовки в сторону узкой грани слитка. В период начала разливки формирующуюся заготовку вытягивают из кристаллизатора 4 с помощью замка 5 головки затравки 6; при этом ролики с утолщениями-ограничителями 3 установлены на расстояниях Si u Sz таким образом, чтобы достичь оптимального центрирования тела затравки 6 на начальной стадии разливки. В случае отсутствия ограничителей 3 возможно смещение отливаемой непрерывной заготовки в сторону от оси литья на величину iL При этом образуется шарнир в точке О, который определяет неравномерность контакта заготовки со стенками кристаллизатора, обуславливает неизбежность их повышенного износа и ухудшение качества слитка вследствие неодинаковых условий теплоотвода.

Наличие утолщений 3 изменяет условия контактирования слитка со стенками кристаллизатора и практически устраняет причины, приводящие к износу его узких стенок.

Таким образом, установка роликов с утолщениями, препятствующими смещению заготовки в зоне вторичного охлаждения, позволяет обеспечить стабильность технологического процесса непрерывного литья, более высокую стойкость кристаллизатора МНЛЗ, увеличить коэффициент использования оборудования за счет уменьшения простоев МНЛЗ, связанных с заменой кристаллизатора, резко сократить расходы ремонтных служб по переточке и регулировке рабочих поверхностей стенок кристаллизатора и улучшить качество отливаемых заготовок за счет создания равномерного теплоотвода по периметру слитка.

Примером конкретного выполнения заявленного устройства может служить поддерживающее устройство для МНЛЗ N 4

ККЦ металлургического комбината "Азовсталь" при литье стальных заготовок с поперечным сечением 250х1650 мм. Диаметр поддерживающих роликов на радиальном участке составляет 300 мм, Минимальная величина межроликовых промежутков составляет 28 мм. Утолщения (ограничители смещения заготовки) выполнены в виде KB плавленного на ролик металлического слоя высотой 15 мм на стандартных поддерживающих роликах. Материал наплавки — сталь

25Х1М1Ф. Ширина утолщений в направлении оси ролика 120 мм. Ролики с утолщениями установлен парами (по большому и малому радиусам) в двух сечениях, местоположение которых определяется величинами

S> = 2,7 м; Sz = 5,4 м (при длине применяемых затравок 7 5 м, из которых 1 4 м — высота головки). Расстояния между симметричными утолщениями-ограничите2002561

10 (56) Авторское свидетельство СССР

М 1044417, кл, В 22 О 11/06, 1987.

Авторское свидетельство СССР

10 М 388834, кл, В 22 0 11/12, 1973, Составитель С. Черненко

Техред М: Моргентал Корректор Н. Ревская

Редактор Л. Волкова

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3204

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 лями каждого ролика выбраны по максимальным допускам на ширину отливаемого типоразмера и составляют 1658 мм.

Применение поддерживающего устройства с указанными параметрами позволяет при разливке стали уменьшить износ узких стенок медного кристаллизатора в 5...10 раз и улучшить качество отливаемых слябов.

Таким образом заявленная совокупность отличительных признаков поддержиФормула изобретения

ПОДДЕРЖИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО СЛЯБОВОЙ МАШИН61 НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК, содержащее последовательный ряд опор с установленными в каждой из них поддерживающими роликами, имеющими в зоне вторичного охлаждения утолщения, выполненные по периметру симметрично оси ролика, отличающееся тем, что высота д утолщения определена из соотношения

0,03 ° О<д <0,85 ° P, где D - диаметр ролика поддерживающего вающего устройства слябовой МНЛЗ обеспечивает поставленную задачу увеличения стойкости кристаллизатора и улучшения качества отливаемых загото5 вок.. устройства, мм;

P - минимально допустимая величина межроликового промежутка для роликов данного диаметра, мм.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что утолшение выполнено в виде направленного на ролик металлического

20,„,„

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что утолщение.в сечении по оси ролика имеет вид прямоугольника, у которого

25 сторона, лежащая в основании, больше его

Высоты.