Устройство для непрерывной разливки металлов

 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов на установках с криволинейной технологической осью. Технический эффект при использовании изобретения заключается в улучшении качества непрерывнолитых слитков. Указанный технический эффект достигается тем, что устройство для непрерывной разливки металлов включает прямолинейный кристаллизатор, механизм возвратно-поступательного кристаллизатора, вертикальную прямолинейную роликовую секцию, прикрепленную к нижнему торцу кристаллизатора, далее расположенные криволинейную изгибную роликовую секцию, радиальную роликовую секцию, криволинейную разгибную роликовую секцию и горизонтальную роликовую секцию, ролики, установленные в корпусах подшипников, а также рамы, на которых смонтированы корпуса подшипников. Вертикальная прямолинейная секция снабжена дополнительными подвесными роликами, которые расположены в направляющих С-образной формы, выполненных в начале рамы криволинейной изгибной секции, с возможностью перемещения в них. Каждый корпус подшипников дополнительных роликов снабжен парными катками на осях вращения, причем оси катков соседних корпусов подшипников дополнительных роликов попарно соединены между собой, а также с корпусами подшипников последнего ролика на вертикальной прямолинейной секции при помощи шарнирных тяг. Дополнительные ролики расположены на расстоянии криволинейной изгибной секции, равном 0,25 - 0,5 ее длины. Изобретение предназначено для применения на действующих и вновь сооружаемых установках непрерывной разливки. 5 ил. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов на установках с криволинейной технологической осью.

Известно устройство для непрерывной разливки металлов, включающее радиальный кристаллизатор, механизм возвратно-поступательного движения кристаллиза- тора, радиальную роликовую секцию, прикрепленную к нижнему торцу кристаллизатора, далее расположенные стационарные радиальную роликовую секцию, криволинейную роликовую секцию для разгиба слитка из радиального положения в горизонтальное и горизонтальную роликовую секцию. В процессе разливки кристаллизатор совершает возвратно-поступательное движение вместе с прикрепленной к нем радиальной роликовой секцией.

Недостатком известного устройства является неудовлетворительное качество непрерывнолитых слитков. Это объясняется тем, что слиток формируется в радиальном положении. В этих условиях при подаче металла в кристаллизатор неметаллические включения всплывают не полностью и осаждаются на фронте кристаллизации по грани слитка, расположенной по малому радиусу технологической оси. Сказанное приводит к браку слитков по качеству макроструктуры.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для непрерывной разливки металлов, включающее прямолинейный кристаллизатор, механизм возвратно-поступательного движения кристаллизатора, вертикальную прямолинейную роликовую секцию, прикрепленную к нижнему торцу кристаллизатора, далее расположенные криволинейную изгибную роликовую секцию, радиальную роликовую секцию, криволинейную разгибную роликовую секцию и горизонтальную роликовую секцию, ролики, установленные в корпусах подшипников, а также рамы, на которых смонтированы корпуса подшипников. Слиток сначала формируется в кристаллизаторе, затем в прямолинейной роликовой секции, далее в изгибной роликовой секции подвергается деформации изгиба из прямолинейного положения в радиальное, далее формируется в радиальной роликовой секции, затем в разгибной роликовой секции подвергается деформации разгиба из радиального положения в прямолинейное горизонтальное положение и наконец на горизонтальном участке технологической оси разливки.

В процессе непрерывной разливки все ролики прямолинейной вертикальной секции совершают возвратно-поступательное движение вместе с кристаллизатором.

Недостатком известного устройства является неудовлетворительное качество непрерывнолитых слитков. Это объясняется тем, что точки приложения усилий от роликов на слиток в начале криволинейной изгибной роликовой секции находятся в процессе разливки на одинаковом расстоянии от мениска металла в кристаллизаторе. В этих условиях сосредоточенная нагрузка от роликов в начале изгибной секции приводит к увеличению изгибных напряжений в оболочке слитка, что вызывает брак слитков по внутренним и наружным трещинам.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в улучшении качества непрерывнолитых слитков.

Указанный технический эффект достигается тем, что устройство для непрерывной разливки металлов включает прямолинейный кристаллизатор, механизм возвратно-поступательного движения кристаллизатора, вертикальную прямолинейную роликовую секцию, прикрепленную к нижнему торцу кристаллизатора, далее расположенные криволинейную изгибную роликовую секцию, радиальную роликовую секцию, криволинейную разгибную роликовую секцию и горизонтальную роликовую секцию, ролики, установленные в корпусах подшипников, а также рамы, на которых смонтированы корпуса подшипников.

Вертикальная прямолинейная секция снабжена дополнительными подвесными роликами, которые расположены в начале рамы криволинейной изгибной секции с возможностью перемещения в них, каждый корпус подшипников дополнительных роликов снабжен парными катками на осях вращения, причем оси катков соседних корпусов подшипников дополнительных роликов попарно соединены между собой, а также с корпусами подшипников последнего ролика на вертикальной прямолинейной секции при помощи шарнирных тяг, при этом дополнительные ролики расположены на расстоянии криволинейной изгибной секции, равном 0,25-0,5 ее длины.

Улучшение качества непрерывнолитых слитков будет происходить вследствие рассредоточения нагрузок от роликов на слиток в начале участка его изгиба из вертикального прямолинейного положения в наклонное криволинейное. В этих условиях изгибные напряжения в оболочке слитка становятся меньше допустимых значений, что снижает брак слитков по внутренним и наружным трещинам.

Диапазон расстояний расположения дополнительных подвесных роликов на криволинейной изгибной секции в пределах 0,25-0,5 ее длины объясняется закономерностями деформации изгиба слитка из прямолинейного положения в криволинейное. При меньших значениях не будут снижаться изгибные напряжения до необходимых пределов. При больших значениях необходимые усилия возвратно-поступательного перемещения подвесных дополнительных роликов будут превосходить допустимые значения.

Указанный диапазон устанавливается в обратной пропорциональной зависимости от величины постоянного значения радиуса кривизны радиальной роликовой секции.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого устройства с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 показано устройство для непрерывной разливки металлов, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 разрез В-В на фиг. 2; на фиг. 5 разрез Г-Г на фиг. 2.

Устройство для непрерывной разливки металлов состоит из кристаллизатора 1, механизма 2 возвратно-поступательного движения, прямолинейной роликовой секции 3, криволинейной изгибной роликовой секции 4, радиальной роликовой секции 5, криволинейной разгибной роликовой секции 6, горизонтальной роликовой секции 7, роликов 8-12, корпусов подшипников 13, катков 14 с осями 15, шарнирных тяг 16, рам 17-20, направляющих 21 и 22, роликов 23, осей роликов 24. Позицией 25 обозначен непрерывнолитой слиток, 26 прямолинейный участок технологической оси, 27 криволинейный изгибной участок, 28 радиальный участок, 29 криволинейный разгибной участок, 30 горизонтальный участок технологической оси, 31 направляющие ролики.

Устройство работает следующим образом.

П р и м е р. В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор 1 подается сталь марки 3 сп и вытягивается из него слиток 25 с переменной скоростью. Слиток 25 вытягивается и направляется при помощи холостых и приводных роликов 8-12 и 23. Формирование слитка 25 производится сначала на прямолинейном вертикальном участке технологической оси разливки 26, затем на участке 27 изгиба слитка из прямолинейного вертикального положения в радиальное, далее на радиальном участке 28, затем на участке 29 разгиба слитка из радиального положения в прямолинейное горизонтальное и на горизонтальном участке 30. К кристаллизатору 1 к его нижнему торцу прикреплена прямолинейная секция 3 с роликами 8, которые вместе совершают возвратно-поступательное движение. Секция 3 направляется роликами 31. Далее расположена изгибная секция 4 с роликами 9 и 10, а затем радиальная секция 5 с роликами 11, далее разгибная секция 6 с роликами 12 и наконец, горизонтальная секция 7 с роликами 23. Ролики 8, 10, 11, 23 смонтированы в подшипника, которые смонтированы в рамах 3, 17, 18, 19, 20.

Вертикальная прямолинейная секция 3 снабжена дополнительными подвесными роликами 9, которые расположены в направляющих 21 и 22 С-образной формы, выполненных в начале рамы 17 криволинейной изгибной секции 4. Каждый корпус 13 подшипников дополнительных роликов 9 снабжен парными катками 14 на осях вращения 15. Оси катков 15 соседних корпусов 13 подшипников дополнительных роликов 9 попарно соединены между собой, а также с корпусами подшипников последнего ролика 8 на вертикальной прямолинейной секции 3 при помощи шарнирных тяг 16. Дополнительные ролики 9 расположены на расстоянии криволинейной изгибной секции, равной 0,25-0,5 ее длины. Кривая деформации слитка 25 на участках изгиба 27 и разгиба 29 может быть выполнена различной, например, по клотойде с переменным радиусом кривизны R_var. Направляющие 21 и 22 повторяют эту кривую деформации слитка 25. При перекатывании по ним катков 14 ролики 9 обеспечивают необходимую кривую деформации слитка 25.

В таблице приведены примеры работы устройства с различными технологическими параметрами.

В первом примере вследствие большого числа дополнительных роликов и большой длины их расположения на криволинейной изгибной секции увеличиваются нагрузки на привод возвратно-поступательного движения кристаллизатора, подвесной прямолинейной вертикальной секции и дополнительных роликов сверх допустимых значений.

В пятом примере вследствие невозможности расположения на изгибной секции дополнительных роликов изгибные напряжения в слитке будут превосходить допустимые значения, что вызывает брак слитков по внутренним и наружным трещинам.

В шестом примере (прототипе) вследствие отсутствия возвратно-поступательного движения роликов в изгибной криволинейной секции в слитках возникают напряжения, превосходящие допустимые значения, что вызывает брак слитков по внутренним и наружным трещинам.

В примерах 2-4 вследствие возвратно-поступательного движения дополнительных подвесных роликов и их оптимального количества происходят рассредоточение нагрузок от роликов на слиток, релаксация напряжений в слитке, что приводит к снижению их значений меньше допустимых значений.

Применение предлагаемого устройства позволяет снизить брак слитков по внутренним и наружным трещинам на 1,2% Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принято устройство для непрерывной разливки металлов, применяемое на Череповецком металлургическом заводе.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛОВ, включающее прямолинейный кристаллизатор, механизм возвратно-поступательного движения кристаллизатора, вертикальную прямолинейную роликовую секцию, прикрепленную к нижнему торцу кристаллизатора, далее расположенные криволинейную разгибную роликовую секцию и горизонтальную роликовую секцию, ролики, установленные в корпусах подшипников, а также рамы, на которых смонтированы корпуса подшипников, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными подвесными роликами, расположенными на вертикальной прямолинейной секции в направляющих С-образной формы, выполненных в начале рамы криволинейной изгибной секции с возможностью перемещения в них, каждый корпус подшипников дополнительных роликов имеет по паре катков на осях вращения, причем оси катков соседних корпусов подшипников дополнительных роликов попарно соединены между собой, а также с корпусами подшипников последнего ролика на вертикальной секции при помощи шарнирных тяг, при этом дополнительные ролики расположены на расстоянии от криволинейной изгибной секции, равном 0,25 0,5 ее длины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6