Машина непрерывного литья заготовок

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к непрерывной разливке стали и может быть использовано для непрерывной разливки тонких полос и лент. Для этого в машине, содержащей приводные валки и торцевые уплотнения, образующие ванну металла, приводные валки помещены в металлические кольца, частично погруженные в охлаждающие ванны, при этом валки подпружинены в направлении их контакта с кольцевыми пружинами. Каждое кольцо и валок выполнены со средствами взаимного зацепления, а снаружи по меньшей мере одного кольца может быть установлен электромагнит, при этом кольца могут быть выполнены из биметалла. 4 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к непрерывной разливке стали и может быть использовано для непрерывной отливки тонких полос и лент.

Известен целый ряд конструкций двухвалковых машин для отливки тонких полос из стали, алюминия и т.д. в которых подачу металла осуществляют сверху, а стенками ванны жидкого металла служат сами валки и два торцевых уплотнения.

Недостатком таких машин является их малая производительность вследствие малоэффективного охлаждения приводных валков, а также ненадежное уплотнение ванны жидкого металла с торцов валков.

В качестве прототипа взята машина непрерывной разливки, содержащая установленные с зазором приводные валки и торцевые уплотнения. Внутри приводных валков выполнены каналы, по которым циркулирует вода, охлаждая валки. Ограждение ванны металла с торцов валков выполнено в виде комбинации двух уплотнений подогреваемого, прижатого к рабочей поверхности приводных валков и неподогреваемого, прижатого к торцам последних.

Одним недостатком прототипа является его малая производительность потому, что охлаждение приводных валков изнутри делает невозможным достаточно быстрый отвод тепла с их поверхности, чем определяется малая скорость кристаллизации жидкого металла и соответственно малая скорость вращения валков.

Другим недостатком указанного прототипа является то, что ограждающие ванну металла уплотнения имеют нагреваемые до заливки металла элементы, что достаточно сложно в исполнении.

Задача настоящего изобретения заключается в повышении производительности машины и расширения сортамента отливаемых заготовок.

Технический результат использования предлагаемой машины проявляется в более интенсивном охлаждении жидкого металла и возможности регулирования толщины заготовки и ее химсостава в процессе работы.

На фиг. 1 изображена предлагаемая машина непрерывного литья заготовок, вид сбоку; на фиг. 2, 3 и 4 то же, вид сверху (на фиг. 3 показана машина, приводные валки которой оснащены цилиндрическими контактными дисками, на фиг. 4 коническими); на фиг. 5 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 6 разрез Б-Б на фиг. 5; на фиг. 7 вид сверху узла, показанного на фиг. 6; на фиг. 8 показан вид со стороны торцов приводных валков на уплотнение; на фиг. 9 разрез В-В на фиг. 8; на фиг. 10 вариант разреза Б-Б на фиг. 5 (повернут на 90^о); на фиг. 11 разрез Г-Г на фиг. 10; на фиг. 12 разрез Д-Д на фиг. 10.

Предлагаемая машина непрерывного литья заготовок содержит установленные с зазором приводные валки 1 и 2 и торцевые уплотнения 3 и 4, образующие ванну металла 5. Приводные валки помещены в металлические кольца 6, контактирующие в зазоре между этими валками и частично погруженные в охлаждающие ванны 7 и 8, при этом валки подпружинены в направлении их контакта с кольцами-пружинами сжатия 9 или роликами 10. Каждое кольцо и помещенный в него валок выполнены со средствами их взаимного зацепления они могут быть связаны трением (разрез А-А), зубчатым 21 либо цевочным 22 зацеплением (фиг. 6 и 7); с наружной стороны по меньшей мере одного кольца может быть установлен электромагнит 11.

Металлические кольца могут быть выполнены из стали, меди, а также биметалла (напр. стальная основа 19 и наружный слой 20 из меди, имеющий высокую теплопроводность фиг. 3). Приводные валки могут быть оснащены опорными дисками цилиндрическими 23 (при нерегулируемом зазоре между кольцами) и коническими 24 при регулируемом (фиг. 3 и 4). При этом металлические кольца могут контактировать между собой своими наружными поверхностями (фиг. 2), ребордами, расположенными на их торцах (фиг. 10), а в случае, если приводные валки оснащены опорными дисками иметь зазор δ (фиг. 3 и 4).

Центровка каждого из колец осуществляется роликами 12, 13, 14 и 15; каждое кольцо для интенсификации охлаждения может быть также душировано из форсунок 16, либо охлаждаться прижимаемыми к нему блоками пористого материала 17 (асбеста, стекловаты и т. п. ), смачиваемыми водой, а чтобы полностью осушать поверхности колец перед их контактом с жидким металлом, в непосредственной близости от них могут быть установлены форсунки 18, через которые подается сжатый воздух. Металлические кольца могут иметь насечку, а также быть снабженными всевозможными вставками (цилиндрическими 25, кольцевыми 26 и иной формы фиг. 11 и 12), в том числе из другого металла.

Сравнительный анализ предлагаемой машины с прототипом позволяет сделать вывод о соответствии ее критерию "новизна", а сравнительный анализ с известными техническими решениями позволяет сделать вывод о соответствии его критерию "изобретательский уровень".

Предлагаемая машина работает следующим образом.

Металлические кольца 6 предварительно сжаты (подпружинены с определенным усилием и приведены во вращение от приводных валков 1 и 2, а уплотнения прижаты к торцам металлических колец, либо к их рабочей поверхности.

В образованную таким образом ванну 5 подают жидкий металл через стакан (не показан), гасящий вертикальную скорость струи. Металл, кристаллизовавшийся на поверхности металлических колец, обжимается в очаге деформации и выходит из него в виде заготовки в направлении, показанном стрелкой, раздвигая металлические кольца и приводные валки (при применении сжатых опорных дисков такая раздвижка отсутствует); металлические кольца при этом проходят сквозь охлаждающую жидкость в ваннах 7 и 8 и охлаждаются.

Ввиду того, что металлические кольца совместно с монолитными приводными валками имеют жесткость большую, чем полые валки прототипа, давление, оказываемое на них уплотнениями может быть гораздо выше, при этом исключается предварительный (перед заливкой) подогрев уплотнений.

Уплотнение 3, прилегающее к торцам металлических колец, выполняют плоским либо с кольцевыми канавками (фиг. 8).

Если уплотнение 4 выполняют прилегающим к цилиндрическим поверхностям металлических колец, угол наклона его внутренней стенки к вертикальной плоскости α должен составлять 3-15^о, материал не смачиваться жидким металлом (напр. графит), поскольку в этом случае будет осуществляться самоочищение валков об уплотнения, и в очаг деформации у края полосы будет подаваться металл более охлажденный, чем посредине валков (т.е. охлаждающийся об уплотнение), что воспрепятствует прорыву жидкого металла по краям полосы.

Охлаждение металлических колец одновременно с двух сторон позволит, как минимум, вдвое повысить производительность предлагаемой машины по сравнению с прототипом.

Расширение сортамента отливаемых заготовок осуществляется путем регулирования их толщины на ходу машины.

Так (фиг. 4) зазор между кольцами, т.е. толщина отливаемой заготовки может регулироваться на ходу машины путем взаимного сдвига приводных валков вдоль их осей (при неподвижном креплении конических опорных дисков на приводных валках), либо путем взаимного осевого перемещения опорных дисков с одной или с обеих сторон приводных валков (при подвижном закреплении опорных дисков в осевом направлении). При раздельном взаимном перемещении опорных дисков (например слева от металлических колец см. фиг. 4) изменяется преимущественно толщина одной стороны заготовки (в данном случае левой).

Расширение сортамента предполагается достигнуть также путем отливки заготовки, имеющей поверхность особой формы (т.е. переменную толщину) благодаря наличию вставок 25 и 26 (фиг. 10-12) в металлических кольцах, что может служить уменьшению массы отходов при штамповке, вырубке и т.д.

Расширение сортамента отливаемых заготовок также предполагается осуществить путем намагничивания электромагнитами 11 одного или обоих металлических колец, полностью или частично выполненных из ферромагнетика.

Сталь, охлажденная до температуры 768^оС приобретает магнитные свойства и будет притянута к намагниченному металлическому кольцу.

С другой стороны, если придать металлическому кольцу достаточно большую линейную скорость, ввиду тепломассообмена, кристаллизовавшийся на нем металл будет смыт горячим расплавом, кроме слоя железа, непосредственно прилегающего к холодной поверхности кольца и удерживаемого магнитными силами. Таким образом, применение электромагнита может способствовать получению сверхтонких полос из чистого железа. В случае, когда намагничено одно из двух металлических колец, свойства полученной полосы могут быть различны по сечению, например, с одной ее стороны кристаллизоваться относительно чистое железо, с другой сталь, чем будут созданы благоприятные условия для штамповки и т.д.

Отливка непрерывной заготовки, когда жидкий металл подают между кольцами, которые прижимают валками, расширяет сортамент отливаемых заготовок также и потому, что толщина получаемой заготовки является функцией глубины ванны жидкого металла, скорости вращения металлических колец, усилия их взаимного прижатия, а также глубины охлаждающих ванн и материала металлических колец, иными словами изменяя глубину ванны жидкого металла, скорость вращения колец, взаиморасположение опорных дисков и т.д. можно в широких пределах менять толщину отливаемой заготовки.

Формула изобретения

1. МАШИНА НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК, содержащая установленные с зазором приводные валки и торцевые уплотнения, отличающаяся тем, что валки помещены в металлические кольца, частично погруженные в охлаждающие ванны, при этом валки подпружинены в направлении их контакта с кольцами.

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что каждое кольцо и помещенный в него валок выполнены со средствами их взаимного зацепления.

3. Машина по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что с наружной стороны по меньшей мере одного кольца установлен электромагнит.

4. Машина по пп.1 3, отличающаяся тем, что одно или оба металлические кольца выполнены из биметалла.

5. Машина по пп. 1 4, отличающаяся тем, что приводные валки оснащены опорными дисками.