Способ непрерывного литья металлических полос из тугоплавких металлов и устройство для его осуществления

 

Способ непрерывного литья металлических полос из тугоплавких металлов и устройство для его осуществления. Разливаемый металл из более высоко расположенной емкости через металлопровод поступает в напорный резервуар со сборником газа, далее по вертикальной погружной трубе - в независимый колеблющийся в вертикальном направлении кристаллизатор для непрерывной отливки полосы под давлением, а образующаяся отлитая полоса поворачивается по дуге от вертикального положения в горизонтальное и вытягивается. Устройство для осуществления способа состоит из напорного резервуара и кристаллизатора для непрерывной отливки полос, соединяемых с помощью погружной трубы. Перед напорным резервуаром установлен сменный разливочный ковш. Погружная труба через газовую полость погружена в заливаемый металл, находящийся в напорном резервуаре, и закреплена на колеблющемся кристаллизаторе, расположенном под напорным резервуаром, при этом между напорным резервуаром и кристаллизатором расположен герметичный компенсатор для обеспечения вибраций кристаллизатора. 2 с. и 16 з. п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к способу и к устройству для непрерывного литья металлических полос из тугоплавких металлов, в особенности стальных полос с поперечными сечениями с размерами, близкими к окончательным, по принципу сообщающихся труб.

Цель исключение вторичного окисления, дегазация, коррекция температуры и состава жидкого металла и регулирование притока жидкого металла в кристаллизатор.

На фиг. 1 изображено устройство для непрерывной отливки полос, общий вид; на фиг. 2 узел I на фиг. 1; на фиг. 2 участок между дуговым кристаллизатором для непрерывной разливки и погружной трубой в продольном сечении на фиг. 2, в увеличенном масштабе; на фиг. 4 частичное поперечное сечение через компенсатор, вариант исполнения; на фиг. 5 то же, вариант исполнения; на фиг. 6 многоручьевая установка для непрерывного литья, план; на фиг. 7 то же, вариант исполнения.

Из разливочного ковша 1 расплавленный металл при регулировании расхода заслонкой 2 на ковше поступает в находящуюся под ковшом вакуум-камеру 3, соединенную с создающей вакуум-машиной (на чертеже не показана) с помощью всасывающей трубки 4.

На вакуум-камере 3 предусмотрено средство 5 для хранения и подачи легирующих добавок и/или скрепа. В зоне днища вакуум-камеры установлена газопроницаемая вставка 6. Заслонка 7, расположенная на дне, обеспечивает закрытие вакуум-камеры 3 со стороны днища до начала процесса литья и в случае необходимости.

В соединении с выходным литьевым соплом вакуум-камеры находится металлопровод 8 из огнестойкого материала, состоящий из направленного вертикально вниз отрезка, из горизонтального отрезка и из направленного вертикально вверх отрезка. Металлопровод выполнен с нагревательным устройством 9 в месте, пригодном для того, чтобы при необходимости подогреть заливаемый металл.

В зоне перехода горизонтального участка в вертикальный участок металлопровода предусмотрено запорное устройство 10, делающее возможным в случае необходимости дренаж металлопровода 8. В конце металлопровода установлена заслонка 11, которая может одновременно служить донным затвором напорного резервуара 12, возможна установка и второй заслонки. Напорный резервуар 12 служит для приема жидкого металла непосредственно перед входом в погружную трубу 13, подводящую заливаемый металл в кристаллизатор 14 для непрерывной разливки, который может быть выполнен изогнутым или прямым.

Погружная труба 13 выполнена в соответствии с отливаемой формой металлической полосы 15 или с соответствующим кристаллизатором 14 для непрерывного литья под давлением. Напорный резервуар 12 имеет увеличенное поперечное сечение в отношении металлопровода 8 и находится под давлением газа, которое действует в сборнике 16 газа.

Увеличенное поперечное сечение необходимо для медленного истечения заливаемого металла и осаждения сопутствующих металлу веществ, которые время от времени удаляются.

Давление газа определяется расстоянием зеркала 17 заливаемого металла над поверхностью горизонтально вытягиваемой полосы 15 металла.

Над напорным резервуаром 12 находятся компенсатор 18, а над ним заслонка 19. Компенсатор 18 компенсирует ход кристаллизатора по отношению к стационарному напорному резервуару 12 и состоит из нижней 20 и верхней 21 частей лабиринта. Нижняя и верхняя части через систему 22 магистралей обеспечиваются охлаждающим средством. По газопроводу 23 управляется и контролируется давление газа, создаваемое в напорном резервуаре 12. При падении или недопустимом снижении давления газа в напорном резервуаре 12 верхняя часть 21 лабиринта автоматически падает на нижнюю часть 20 и за счет зубчатого венца 24 блокирует проход металла 4 и предотвращает повреждение поршневых колец 25.

Нижняя и верхняя части лабиринта образуют цилиндрическое, расположенное снаружи уплотнение (фиг. 4), выполненное или в виде поршневого уплотнения 26 (фиг. 4) или в виде кольцевой манжетки 27 (фиг. 5).

Согласно фиг. 5 (второй вариант исполнения) нижняя и верхняя части лабиринта соединены с помощью гибкого элемента, т.е. кольцевой манжетой 27, которая зубчатым венцом 24 защищается от повреждений.

Напорный резервуар 12 имеет подвод 28 для газа и устройства 29 для отвода шлака.

Кристаллизатор 14 для непрерывной отливки полосы под давлением оснащен второй заслонкой, находящейся над заслонкой 19.

Кристаллизатор 14 имеет медные пластинки 30 (фиг. 2), образующие поперечное сечение металлической полосы. Они могут быть выполнены для кристаллизатора, предназначенного для получения брусков, труб или пластин, и охлаждаются снаружи.

На входной части 31 кристаллизатора 14 (фиг. 3) по кольцу расположены полупроницаемые пластины 32, служащие для подвода и распределения смазки и имеющие каналы 33, которые секторально расчленены и снабжаются многоцилиндровым насосом по магистрали 34 смазочным средством. Между компенсатором 18 и кристаллизатором 14 находится внутренне охлаждаемая рамка 35, которая поддерживается приводом 36, обеспечивающим колебания кристаллизатора 14.

Согласно фиг. 6 или 7 рядом друг с другом могут быть расположены несколько систем для получения металлических полос. В этом случае металлопровод 8 соответственно проходит по оси симметрии кристаллизаторов 14, т.е. вертикально к направлению 37 вытягивания полос. Для высокопроизводительных установок целесообразно предусмотреть два разливочных ковша соответственно слева и справа от установки. Благодаря этому возможна смена разливочных ковшей.

Повернутый от части установки, где происходит выход 38 полосы, фронт 39 (фиг. 1) уровня металла служит для контроля установки и обслуживания. Для этого предусмотрен манипулятор 40 на рельсовом пути 41, чтобы сделать возможным обслуживание погружной трубы 13, компенсатора 18, заслонки 19, кристаллизатора 14, сегментов 42, направляющего устройства для получаемой полосы.

Под участком выхода 38 полосы находится привод 36 для обеспечения вибрации кристаллизатора, а также привод сегментов.

Для приема выходящих из напорного резервуара 12 шлаков непосредственно рядом с ним предусмотрено перемещающееся поперек к металлической полосе 15 устройство 43 для приема шлака.

Для приема заливаемого металла из разливочного тракта в случае аварии и для других случаев предусмотрено сливное средство 44, которое может перемещаться вагонеткой 45 поперек направления полосы и вне зоны заливки освобождается с помощью крана.

Для дальнейшего обслуживания тонких металлических полос 15 на выходе 38 полосы предусмотрено намоточное средство 46.

Формула изобретения

1. Способ непрерывного литья металлических полос из тугоплавких металлов, преимущественно стальных полос с поперечным сечением, размеры которого близки к размерам полуфабриката или готового продукта, включающий подачу металла из разливочного ковша в одну вакуум-камеру, оттуда далее по системе сообщающихся сосудов в кристаллизатор снизу, вытягивание из кристаллизатора полосы в вертикальном направлении и ее последующий изгиб, причем уровень свободной поверхности жидкого металла в вакуум-камере превышает уровень металла кристаллизатора, отличающийся тем, что, с целью исключения вторичного окисления, дегазации, коррекции температуры и состава жидкого металла и регулирования притока жидкого металла в кристаллизатор, кристаллизатору сообщают вертикальное колебание, а подачу металла в него осуществляют из напорного резервуара, при этом металл подают из напорного резервуара через вертикальную погружную трубу под регулируемым давлением газа, величину которого регулируют превышением свободной поверхности металла в вакуум-камере по отношению к уровню верхней стороны металлической полосы, а изгиб металлической полосы осуществляют из вертикального направления в горизонтальное направление.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что давление газа в резервуаре регулируют в соответствии с колебаниями кристаллизатора.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что между фронтом затвердевания вытягиваемой металлической полосы и уровнем металла в напорном резервуаре или в вакуум-камере устанавливают постоянную металлостатическую разность давления по меньшей мере равной 780 торр.

4. Устройство для непрерывного литья металлических полос из тугоплавких металлов, преимущественно стальных полос с поперечным сечением, размеры которого близки к размерам полуфабриката или готового продукта, содержащее герметично закрытые и последовательно соединенные между собой разливочный ковш, вакуум-камеру, металлопровод, кристаллизатор и средство для вытягивания металлической полосы, отличающееся тем, что, с целью исключения вторичного окисления, дегазации, коррекции температуры и состава жидкого металла и регулирования притока жидкого металла в кристаллизатор, оно содержит установленный под кристаллизатором напорный резервуар, в котором размещена погружная труба, при этом кристаллизатор выполнен с возможностью вертикального колебания, а погружная труба герметично закреплена на кристаллизаторе посредством герметично закрытого компенсатора колебаний кристаллизатора.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что металлопровод подсоединен к днищу напорного резервуара.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что перед напорным резервуаром установлено средство для введения легирующих добавок и/или средство для нагрева.

7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что непосредственно за вакуум-камерой и перед напорным резервуаром соответственно установлены заслонки.

8. Устройство по п.4, отличающееся тем, что поперечное сечение напорного резервуара превышает поперечное сечение металлопровода и погружной трубы.

9. Устройство по п.4, отличающееся тем, что в верхней зоне напорного резервуара установлено средство для отвода шлака.

10. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оно снабжено рамой с приводом колебания кристаллизатора, которая расположена между компенсатором и кристаллизатором.

11. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оно снабжено насосом для подачи смазки под давлением, а кристаллизатор выполнен из охлаждаемых медных пластин и установленных на входе в него полупроницаемых пластин с каналами для подачи смазки, соединенными с насосом.

12. Устройство по п.4, отличающееся тем, что между кристаллизатором и погружной трубой установлена заслонка.

13. Устройство по п.4, отличающееся тем, что компенсатор состоит из закрепленной на напорном резервуаре нижней части и закрепленной на кристаллизаторе или на заслонке верхней части лабиринтного уплотнения, причем его нижняя и верхняя части выполнены с возможностью взаимодействия посредством зубчатых венцов, шаг перемещения которых соответствует шагу кристаллизатора.

14. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что нижняя и верхняя части лабиринтного уплотнения охвачены наружным цилиндрическим уплотнением.

15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что наружное уплотнение выполнено в виде поршневого кольца или в виде кольцевого сильфона.

16. Устройство по п.14, отличающееся тем, что наружное уплотнение выполнено охлаждаемым.

17. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными средствами для вытягивания нескольких параллельных металлических полос, дополнительным разливочным ковшом, расположенным перед кристаллизатором перпендикулярно к направлению вытягивания рельсовым путем, и одним или несколькими манипуляторами для смены кристаллизаторов, компенсаторов или погружных труб.

18. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оно снабжено аварийным сливным средством, расположенным под напорным резервуаром или под металлопроводом.

Приоритет по пунктам: 22.12.86 по пп. 1,2,4,6 - 18; 31.10.87 по пп. 3 и 5.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7