Устройство для охлаждения прямоточного кристаллизатора установки для полунепрерывной разливки
Изобретение относится к устройству для охлаждения прямоточного кристаллизатора установки для полунепрерывной разливки металла. Кристаллизатор открыт сверху и смонтирован в раме, объединенной с водораспределительным коробом. В начале каждой стадии операции, снизу, кристаллизатор закрывает перемещаемый поддон. Литейная камера кристаллизатора футерована проницаемыми элементами для подачи масла и/или газа и имеет литник для подачи расплава и зоны первичного и вторичного охлаждения. Зона вторичного охлаждения расположена непосредственно ниже первичной зоны охлаждения, и в ней предусмотрено прямое охлаждение слитка водой. Устройство снабжено отдельным контуром повторного охлаждения кристаллизатора. Контур повторного охлаждения кристаллизатора содержит по меньшей мере один охлаждающий канал в стенке кристаллизатора и систему трубопроводов для подачи и отвода охладителя. Над охлаждающим каналом и/или камерой охлаждения установлены два уплотнительных кольца. Между уплотнительными кольцами просверлено отверстие или канал, проходящий сквозь стенку водораспределительного короба и предназначенный для отвода воды, протекающей за первое из уплотнительных колец. Обеспечивается быстрое охлаждение уплотнений и стенок кристаллизатора. Снижается риск протечек воды из кристаллизатора. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Настоящее изобретение относится к устройству для охлаждения прямоточного кристаллизатора установки для полунепрерывной разливки металла.
Литейная установка указанного выше типа для отливки алюминиевых слитков круглого сечения содержит большое количество кристаллизаторов, расположенных рядами в раме. Расплавленный металл заливают в кристаллизаторы по металлическому коллектору сверху чрез утепленную прибыльную надставку в литейную камеру каждого кристаллизатора. Металл охлаждают и отверждают в два этапа. Этап 1 называют основным охлаждением, при котором первичное охлаждение металла достигают путем охлаждения через стенку литейной камеры кристаллизатора. Этап 2 называют вторичным охлаждением, при котором распыляют воду непосредственно ниже зоны первичного охлаждения прямо на металл через щель для воды или отверстия, расположенные по периферии кристаллизатора. Подвижный поддон под каждым кристаллизатором опускают вниз по мере затвердевания металла так, что формируется слиток круглого сечения в виде длинной заготовки, которая может иметь различный диаметр в зависимости от назначения слитка.
Охлаждение в первичной зоне в кристаллизаторе осуществляют водой, которую, в соответствии с ранее известной технологией, используют также для вторичного охлаждения, сначала пропуская ее через камеру вне литейной камеры. Эту камеру образуют путем сборки элементов кристаллизаторов с промежуточными уплотнениями. Даже если при сборке литейной установки прилагают большие усилия для обеспечения хорошего уплотнения, со временем утечки все равно могут происходить из-за ухудшения свойств материалов или из-за неправильной сборки. Если вода вступает в контакт с расплавленным металлом, то в худшем случае могут произойти взрывы. В результате это может привести к серьезным авариям или к травмам.
Другим недостатком ранее известного оборудования этого типа является то, что после каждой операции отливки охлаждающую воду необходимо проводить через вторичный охлаждающий контур кристаллизаторов в течение некоторого времени для охлаждения (повторного охлаждения) кристаллизаторов и, таким образом, предотвращать повреждение уплотнений и других компонентов оборудования в результате теплового воздействия, например элементов стенок. В течение определенного периода времени охлаждения литейной установки после отливки отлитые стержни не могут быть удалены из оборудования, что, в свою очередь, приводит в результате к вынужденному простою, прежде чем можно начать следующую операцию отливки и, таким образом, делает литейную установку менее эффективной.
В патенте США №4597432 описано и показано оборудование указанного выше типа, в котором воду при утечке отводят вверх к верхней стороне рамы, в которой смонтированы кристаллизаторы, и вода сливается наружу поверх ее боковой стороны. Хотя от верха камеры до металла в канале для распределения металла имеется некоторое расстояние, представляется, что это решение связано с не столь уж незначительным риском возникновения случаев, при которых вода расплескивается рядом с металлом.
Кроме того, это устройство не содержит системы предупреждения в случае появления утечек или решения проблемы исключения простоя между операциями отливки.
Согласно изобретению предложена литейная установка, которая значительно усовершенствована с точки зрения безопасности, более эффективна, проста и недорога в изготовлении.
Настоящее изобретение обладает отличительными признаками, указанными в отличительной части независимых пунктов 1 и 3 прилагаемой формулы изобретения.
В зависимых пунктах 2, 4 и 5 формулы изобретения указаны отличительные признаки изобретения, являющиеся предпочтительными.
Настоящее изобретение описано более подробно ниже с использованием примеров и со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
на фиг.1 - поперечное сечение кристаллизатора для изготовления слитков;
на фиг.2 - те же кристаллизаторы, вид сверху;
на фиг.3 - упрощенный эскиз литейной установки с кристаллизаторами, расположенными в два ряда, с сетью распределительных труб для подачи и отвода воды согласно изобретению;
на фиг.4 - поперечное сечение кристаллизатора, представленного на фиг.1, но с системой дренажа и предупредительными устройствами согласно изобретению.
Установка для разливки алюминиевых слитков 14 содержит, как указано во введении, ряд кристаллизаторов 9, расположенных в раме 18 (см. фиг.3). Каждый кристаллизатор 9 содержит, как показано на фиг.1 и 4, обращенный вверх открытый литник 13 для расплавленного металла с утепленной прибыльной надставкой 12 из жаростойкого материала, литейную камеру, образованную стенкой кристаллизатора 17, футерованной проницаемыми элементами 10 для подачи масла и/или газа, и подвижный поддон 15, 16.
Охлаждение и отверждение металла производят в два этапа: путем первичного охлаждения стенки кристаллизатора, т.е. пористых элементов 10 в верхней части литейной камеры, и путем вторичного охлаждения в нижней части кристаллизатора путем прямого распыления воды через просверленные отверстия 19 или через щель по периферии кристаллизатора.
Охлаждение в первичном контуре охлаждения производят путем охлаждения водой, которая циркулирует в камере 11 с внешней стороны кристаллизатора 17 и которая вытекает через пазы/просверленные отверстия 19 и, таким образом, представляет собой охлаждающую воду, которую распыляют прямо на металл на втором этапе охлаждения. Камера 11 выполнена в промежуточном пространстве между стенкой кристаллизатора 17 и водораспределительного короба рамы 18, которая выполнена как составная часть рамы установки для разливки и которая является общей для всех кристаллизаторов.
Одним из существенных признаков изобретения является то, что контур 20 для повторного охлаждения связан с каждым кристаллизатором 17. Его используют для охлаждения кристаллизаторов 17 после каждой операции разливки. Воду подают по распределительному трубопроводу 1 (см. также фиг.3) к охлаждающему каналу 3 с внешней стороны стенки каждого кристаллизатора и отводят по трубопроводу 2.
С помощью такого отдельного контура для повторного охлаждения кристаллизаторы, уплотнения и элементы стенок могут быстро охлаждаться после операции разливки, независимо от вторичного контура охлаждения. Это означает, что секция (секции) кристаллизатора может быть отдалена от разливочной емкости так, чтобы обеспечить доступ для подъема слитков сразу же после завершения операции разливки. Это означает, что простой между операциями разливки может быть сокращен до минимума, таким образом, значительно повышается эффективность процесса разливки и мощность оборудования.
Операцию разливки производят путем подачи расплавленного металла сверху по распределительной системе (не показана) к кристаллизаторам через литник 13 кристаллизатора 9, в то время как поддон 15, 16 опускают вниз. Металл начинает затвердевать около поверхности стенки, т.е. около проницаемых элементов 10, и постепенно затвердевает полностью, когда на металл распыляют воду посредством вторичного охлаждающего контура через отверстия 19. В результате получают слиток в виде длинной металлической заготовки 14. Когда поддон 15, 16 доходит до своего нижнего положения, начинают повторное охлаждение, используя контур 20 повторного охлаждения, и отлитый слиток удаляют так, что поддон может быть возвращен в его исходное положение, при котором с его помощью создают плотное уплотнение кристаллизатора, готового к выполнению следующей операции разливки. Благодаря тому что несколько кристаллизаторов расположено в ряд, как показано на фиг.3, несколько стержней разливают одновременно во время выполнения каждой операции разливки.
Как было упомянуто во введении, имеется риск, что утечка воды из кристаллизаторов может привести к попаданию воды в контакт с расплавленным металлом. Это может привести к взрыву с серьезными травмами обслуживающего персонала и повреждениям установки, которые невозможно устранить.
Чтобы исключить такие утечки, устанавливают двойной комплект уплотнительных колец, предпочтительно уплотнительных колец 5, 6, над контуром 3 повторного охлаждения, как показано на фиг.4. Между этими кольцами расположено просверленное отверстие 21 для каждого кристаллизатора, по которому вода вытекает сквозь стенку водораспределительного короба прямо наружу с боковой стороны рамы установки для разливки. Верхнее уплотнительное кольцо 6 предотвращает попадание воды на верхнюю часть рамы. С просверленным отверстием 21 взаимосвязан резистивный датчик 22 или датчик другого типа, с помощью которого регистрируют протечку воды, которая вытекает через просверленное отверстие 21. Резистивный датчик 22 может быть соответствующим образом подсоединен к звуковому или световому аварийному сигнализатору (не показан) для предупреждения обслуживающего персонала, чтобы в случае протечки приостановить процесс разливки.
Для каждого кристаллизатора может быть соответствующим образом установлен свой датчик (см. фиг.4) или может быть установлен один датчик на каждый ряд кристаллизаторов, причем датчик устанавливают на общей соединительной трубе (не показана), которой соединены кристаллизаторы в ряду.
Когда используют один датчик для каждого кристаллизатора, то систему предупреждения легко выполнить, например, в виде световой панели с лампочками, соединенными с каждым кристаллизатором, чтобы указывать кристаллизатор, в котором произошла утечка воды.
1. Устройство для охлаждения прямоточного кристаллизатора установки для полунепрерывной разливки металла, в частности алюминия, содержащее по меньшей мере один кристаллизатор, открытый сверху, смонтированный в раме, объединенной с водораспределительным коробом, и перемещаемый поддон, закрывающий кристаллизатор снизу в начале каждой стадии операции, причем кристаллизатор содержит литейную камеру, футерованную проницаемыми элементами для подачи масла и/или газа, имеет литник для подачи расплава, зону первичного охлаждения литейной камеры и зону вторичного охлаждения, которая расположена непосредственно ниже первичной зоны охлаждения и в которой предусмотрено прямое охлаждение слитка водой, отличающееся тем, что оно снабжено отдельным контуром повторного охлаждения кристаллизатора, содержащим по меньшей мере один охлаждающий канал в стенке кристаллизатора и систему трубопроводов для подачи и отвода охладителя.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что охлаждающий канал выполнен в виде углубления в водораспределительном коробе и/или в элементах кристаллизатора и образован путем их соединения.
3. Устройство для охлаждения прямоточного кристаллизатора установки для полунепрерывной разливки металла, в частности алюминия, содержащее по меньшей мере один кристаллизатор, открытый сверху, смонтированный в раме, объединенной с водораспределительным коробом, и перемещаемый поддон, закрывающий кристаллизатор снизу в начале каждой операции, причем кристаллизатор содержит литейную камеру, футерованную проницаемыми элементами для подачи масла и/или газа, имеет литник для подачи расплава и зону первичного охлаждения литейной камеры с камерой охлаждения, расположенной между кристаллизатором и водораспределительным коробом, и зону вторичного охлаждения путем прямого охлаждения водой слитка непосредственно ниже зоны первичного охлаждения, отличающееся тем, что оно снабжено отдельным контуром повторного охлаждения кристаллизатора, содержащим по меньшей мере один охлаждающий канал в стенке кристаллизатора, два уплотнительных кольца, установленных над охлаждающим каналом и/или камерой охлаждения, и канал или просверленное отверстие, выполненное между уплотнительными кольцами, проходящее сквозь стенку водораспределительного короба и предназначенное для отвода воды, протекающей за первое из уплотнительных колец.
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком для определения утечки воды, соединенным с просверленным отверстием, выполненным между уплотнительными кольцами, и источником света или звуковым сигналом для генерирования предупредительного сигнала об утечке.
5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что каждый кристаллизатор снабжен одним датчиком.
