Кристаллизатор для непрерывной разливки жидких металлов, в частности сталей, при высокой скорости разливки для получения полигональных сортовых, черновых и предназначенных для проката на блюминге заготовок

Изобретение относится к металлургии. Кристаллизатор состоит из гильзы, выполненной из меди или медных сплавов. Поперечное сечение гильзы со стороны поступления металла выполнено увеличенным по сравнению с поперечным сечением на выходе заготовки. Геометрическая форма поперечного сечения и соответствующие размеры гильзы выполнены соразмерно с отводимым в данном месте количеством тепла затвердевания при выбранной скорости разливки и соразмерно тепловому расширению гильзы. Обеспечивается повышение качества заготовок при высоких скоростях разливки. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение касается кристаллизатора для непрерывной разливки жидких металлов, в частности сталей, при высокой скорости разливки для получения полигональных сортовых, черновых и предназначенных для прокатки на блюминге заготовок и тому подобного, содержащего гильзу кристаллизатора, выполненную из меди, поперечное сечение которой на входе, на стороне, на которой осуществляется поступление металла, увеличено по сравнению с поперечным сечением на выходе, на стороне, на которой осуществляется выход заготовки, при этом гильза имеет скругленные по радиусу углы.

Из документа ЕР 0498296 В2 известен по сути одинаковый кристаллизатор для непрерывной разливки. Его задачей является обеспечение внутри кристаллизатора рассчитываемого охлаждения корочки заготовки по всему периметру с помощью изменения поперечного сечения заготовки для того, чтобы с одной стороны улучшить качество заготовки и с другой стороны повысить скорость разливки. При этом должно обеспечиваться изменение скорости разливки во время работы без ущерба для качества заготовки. Эту задачу в известном изобретении предлагали решить с помощью увеличения поперечного сечения в форме уширений, которые постепенно уменьшаются. При круглой заготовке должно иметься по меньшей мере три таких уширения.

Хотя такое решение не ограничивается круглой заготовкой, однако без затруднений нельзя определить условия охлаждения заготовки, качество ее поверхности, структуру в краевой области и пропускную способность кристаллизатора при получении сортовой заготовки.

Производительность кристаллизатора при производстве сортовых заготовок определяется не только скоростью разливки, но и качеством поверхности.

Трудности заключаются в сложности самого процесса охлаждения заготовки и выполнения гильзы.

Задачей изобретения является приспособление такого кристаллизатора, имеющего медную гильзу ко всем появляющимся технологическим требованиям и процессу охлаждения при скоростях разливки 3-10 м/мин.

Поставленная задача, согласно изобретению, решается за счет того, что внутренняя геометрическая форма поперечного сечения и соответствующие размеры выполнены соразмерно отводимому в данном месте количеству тепла затвердевания при выбранной скорости разливки и соразмерно расширению кристаллизатора. Это обеспечивает возможность оптимального приспособления кристаллизатора за счет того, что теплота затвердевания, в соответствии со скоростью разливки, соотносится с высотой (длиной) кристаллизатора и отводится как с учетом усадки металла, так и расширения кристаллизатора во время разливки. Корочка заготовки, преимущественно, всегда без воздушного зазора прилегает к внутренней поверхности (горячей стороне) кристаллизатора. Таким образом может быть подсчитано избыточное количество тепла в области зеркала при усадке металла и расширении кристаллизатора. На основе этих показателей осуществляется конструирование кристаллизатора в части его внутренней формы и размеров. Показатели применимы, например, для кристаллизатора высотой в пределах 1000-1100 мм.

Точно также могут быть заданы внешняя форма и размеры гильзы кристаллизатора с учетом того, что внешняя форма по меньшей мере в отдельных областях по высоте кристаллизатора выполнена в зависимости от теплового расширения кристаллизатора.

Согласно другим признакам разливаемый металл учитывается в том, что геометрическая форма поперечного сечения выбирается в соответствии с маркой стали.

Особо выраженная усадка учитывается, например, с помощью того, что кристаллизатор, выполненный в виде гильзы, в области зеркала расплава имеет участок с большей конусностью в соответствии с большей усадкой заготовки.

На таком участке усадки конусность выбирается в соответствии с ростом корки заготовки и обычной усадкой (для роста корочки , где t=время разливки), ниже участка с большей конусностью гильза кристаллизатора выполняется с постоянно изменяющейся конусностью в соответствии с ростом корочки заготовки и усадкой самой заготовки.

Конусность гильзы кристаллизатора и толщина стенки определяются согласно другим признакам, в частности тем, что ниже участка с большей конусностью толщина стенок выполнена переменной в соответствии с количеством тепла, отводимого в единицу времени.

Тепловое расширение кристаллизатора может достигаться на его внешней поверхности с помощью того, что в областях с уменьшенной толщиной стенок внешняя поверхность кристаллизатора увеличивается за счет канавок, ребер и т.п.

На поведение заготовки при усадке дополнительно оказывается положительное влияние в соответствии с другими предпочтительными признаками за счет того, что, начиная с поперечного сечения у входа, на каждой стороне поперечного сечения по центру предусмотрена выемка, имеющая форму параболы.

Далее с учетом уменьшающейся в зависимости от толщины корки усадки заготовки предусмотрено, что имеющая параболическую форму выемка уменьшается в направлении выхода заготовки. При этом может осуществляться индивидуальная подгонка на широкой и/или узкой сторонах поперечного сечения на входе.

Далее на основе проведенных расчетов преимущественно предусмотрено, что длина имеющей параболическую форму выемки простирается примерно до половины высоты кристаллизатора.

Условия усадки заготовки могут учитываться с помощью того, что длина выемки, имеющей параболическую форму, подбирается в соответствии с величиной усадки по высоте на каждой широкой и/или узкой стороне поперечного сечения кристаллизатора.

Далее усовершенствование направлено на то, что в области углового радиуса образована параллельная торцу поверхность, которая лежит напротив сопряженной поверхности во внутренней форме поперечного сечения.

На чертеже приведены примеры осуществления изобретения, которые описываются ниже более подробно.

Изображено:

Фиг.1. Продольный разрез гильзы кристаллизатора с приложенной диаграммой выделения теплоты затвердевания по высоте кристаллизатора,

Фиг.2. Продольный разрез, как на Фиг.1.

Фиг.2А. Поперечный разрез А-А.

Фиг.2В. Поперечный разрез В-В.

Фиг.3. Продольный разрез, как на Фиг.1.

Фиг.3А. Поперечный разрез А-А.

Фиг.3В. Поперечный разрез В-В.

Фиг.4. Поперечное сечение выемки, имеющей форму параболы.

Фиг.4А. Разрез А-А.

Фиг.4. В Разрез В-В.

На Фиг.1 представлен в продольном разрезе кристаллизатор для непрерывной разливки, предназначенный для разливки жидких металлов, в частности жидкой стали, для получения полигональных сортовых, черновых и предназначенных для проката на блюминге заготовок 1. Кристаллизатор для непрерывной разливки содержит гильзу 2 кристаллизатора, выполненную из меди или медных сплавов. Поперечное сечение на входе 3, на стороне 4, на которой осуществляется поступление металла, является увеличенным сечением 5, по сравнению с поперечным сечением на выходе 6, на стороне 7, на которой осуществляется выход заготовки. Боковые стороны кристаллизатора на стороне 4, на которой осуществляется поступление металла, и на стороне, на которой осуществляется выход заготовки сопряжены друг с другом с помощью радиуса 8 (Фиг.4А и 4В). По высоте 11 кристаллизатора на правой стороне построена диаграмма "D" процесса отвода теплоты затвердевания от заготовки 1. Из этой диаграммы видно, что существенное снижение температуры происходит в области зеркала расплава металла.

Гильза 2 кристаллизатора имеет такую конструкцию, что внутренняя форма 9 поперечного сечения и соответствующие ей размеры 10 выполнены соразмерно с отводимым в данном месте количеством тепла затвердевания (см. Фиг.1, правую диаграмму "D") при выбранной (высокой) скорости разливки и соразмерно с расширением гильзы 2 кристаллизатора, то есть на основе расчетов или показателей, полученных опытным путем.

При этом внешняя форма 12 по меньшей мере в отдельных областях по высоте 11 гильзы 2 кристаллизатора уменьшается соразмерно с тепловым расширением кристаллизатора.

Величина расширения или усадки металла может также учитываться в форме 9 поперечного сечения в зависимости от наличия определенных марок стали.

Согласно Фиг.1-4 гильза 2 кристаллизатора в области 13 зеркала металла (Фиг.2) имеет участок 14 с большой конусностью и на непосредственно примыкающем к нему участке 15 конусность еще больше в соответствии с большей усадкой заготовки.

Ниже участка 15 конусность 16 кристаллизатора присутствует, однако ее величина постоянно изменяется в соответствии с ростом корочки заготовки и усадкой заготовки 1. При этом толщина стенок 17 выполнена переменной или уменьшенной в соответствии с количеством тепла, отводимого в единицу времени. В областях с уменьшенной толщиной стенки 17 внешняя поверхность 18 кристаллизатора 2 увеличена с помощью канавок, ребер 19 и т.п.(Фиг.4А и 4В). Эти ребра 19 снаружи омываются охлаждающей жидкостью (водой) и располагаются в обычном окружающем кристаллизатор водяном кожухе (не показан). Канавки, ребра 19 и т.п. увеличивают охлаждаемую поверхность. Канавки, ребра 19 и т.п. также можно видеть на Фиг.3 и 3В.

На Фиг.4 и 4А показано, что, начиная от поперечного сечения на входе 3, на каждой стороне 3а поперечного сечения выполнена по центру выемка 20, имеющая параболическую форму. Выемка 20, имеющая параболическую форму, уменьшается с увеличением глубины в направлении выхода заготовки 7, вместе с этим уменьшается ее ширина. По своей длине 20а выемка 20, имеющая параболическую форму простирается примерно на половину высоты 11 гильзы 2 кристаллизатора. Длина 20а выемки 20, имеющей параболическую форму, точно также приведена в соответствие с величиной усадки по высоте на широкой и/или узкой стороне 21 поперечного сечения 22 кристаллизатора (Фиг.4А).

В области углов, выполненных с закруглением по радиусу 8, образованы параллельные поверхности 23, простирающиеся вниз, которые лежат против аналогичных сопряженных поверхностей 24 во внутренней форме 9 поперечного сечения.

Перечень позиций

1. Сортовая, черновая или предназначенная для проката на блюминге заготовка.

2. Гильза кристаллизатора (из меди).

3. Поперечное сечение на входе.

3а. Сторона поперечного сечения.

4. Сторона, на которой поступает жидкий металл.

5. Увеличенное поперечное сечение.

6. Поперечное сечение на выходе.

7. Сторона, на которой выходит заготовка.

8. Радиус.

9. Геометрическая форма поперечного сечения.

10. Размер.

11. Высота кристаллизатора.

12. Внешняя форма.

13. Область зеркала расплава.

14. Участок с большой конусностью.

15. Участок с еще большей конусностью.

16. Переменная конусность.

17. Толщина стенки гильзы кристаллизатора.

18. Внешняя поверхность гильзы кристаллизатора.

19. Ребра.

20. Выемка, имеющая параболическую форму.

20а. Длина выемки 20.

21. Широкая или узкая сторона.

22. Поперечное сечение кристаллизатора.

23. Параллельная поверхность.

24. Сопряженная поверхность.

1. Кристаллизатор для непрерывной разливки жидких металлов, в частности сталей, при высокой скорости разливки для получения полигональных сортовых, черновых и предназначенных для проката на блюминге и тому подобных заготовок (1), содержащий гильзу (2) кристаллизатора, выполненную из меди или медных сплавов, поперечное сечение которой на входе (3), на стороне (4) поступления металла, выполнено увеличенным, по сравнению с поперечным сечением на выходе (6) на стороне выхода заготовки (7), при этом углы гильзы (2) скруглены по радиусу (8), отличающийся тем, что геометрическая внутренняя форма (9) поперечного сечения и соответствующие размеры (10) гильзы выполнены соразмерно отводимому от заготовки (1) в конкретном месте количеству теплоты затвердевания в соответствии с диаграммой температуры (D) по высоте (11) гильзы кристаллизатора, при этом, начиная от стороны (4) поступления металла, поперечное сечение (5) которого увеличено по сравнению с поперечным сечением на выходе (6) на стороне выхода заготовки (7), следуют участки с различной конусностью, причем в области (13) зеркала расплава участок (14) имеет большую конусность, непосредственно примыкающий к нему участок (15) еще большую конусность, а лежащие под ним участки вплоть до поперечного сечения на выходе (6) имеют постоянно изменяющуюся конусность (16), установленную в соответствии с ростом корочки заготовки и усадкой заготовки таким образом, что толщина стенок (17) уменьшается в соответствии с количеством тепла, отводимого по высоте гильзы в единицу времени и диаграммой (D), при этом внешняя поверхность (18) гильзы (2) кристаллизатора увеличена за счет выполнения канавок, ребер (19), а толщина стенок уменьшена, по крайней мере, в отдельных областях по высоте соразмерно с тепловым расширением кристаллизатора.

2. Кристаллизатор по п.1, отличающийся тем, что внешняя форма (12) по меньшей мере, в отдельных областях по высоте гильзы (2) кристаллизатора уменьшена соразмерно тепловому расширению кристаллизатора.

3. Кристаллизатор по п.1 или 2, отличающийся тем, что геометрическая форма (9) поперечного сечения гильзы (2) кристаллизатора формируется в зависимости от марки стали.

4. Кристаллизатор по п.1, отличающийся тем, что на каждой стороне поперечного сечения (3а), начиная от поперечного сечения на входе (3) по центру предусмотрена выемка (20), имеющая параболическую форму.

5. Кристаллизатор по п.4, отличающийся тем, что параболическая выемка (20) выполнена уменьшающейся по направлению к стороне (7) выхода заготовки.

6. Кристаллизатор по п.4 или 5, отличающийся тем, что длина (20а) параболической выемки (20) простирается примерно до половины высоты (11) гильзы кристаллизатора.

7. Кристаллизатор по п.4, отличающийся тем, что длина (20а) параболической выемки (20) соответствует величине усадки по высоте на широкой и/или узкой стороне (21) поперечного сечения (22) кристаллизатора.

8. Кристаллизатор по п.4, отличающийся тем, что в области углов, скругленных по радиусу (8), в плоскости поперечного сечения на входе (3) образована проходящая по периметру и распространяющаяся вниз до зеркала расплава поверхность (23), к которой примыкает, начиная от области (13) зеркала расплава до перехода в геометрическую форму поперечного сечения (9), соразмерная сопряженная поверхность (24).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к полунепрерывному литью металлов дугообразных армированных заготовок, например секций браслетных протекторов. .

Изобретение относится к литейному производству, в частности к непрерывной разливке металла. .

Изобретение относится к литейному производству, в частности к непрерывной разливке металла. .

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано, в частности, для получения непрерывных деформированных полых заготовок из измельченного металла и расплава.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывному литью восьмигранных стальных слябов. .

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к установкам для непрерывного вертикального литья стальной ленты. .

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к непрерывной разливке стальных лент. .

Изобретение относится к установке непрерывной разливки для сортовых или блюмовых заготовок согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения
Изобретение относится к области металлургического производства

Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывной разливке металлов. Кристаллизатор содержит корпус 1, гильзу 2, верхнюю уплотнительную крышку 3, нижнюю крышку 4, циркуляционную рубашку 6, выполненную в виде тонкостенной трубы. Циркуляционная рубашка и гильза размещены эквидистантно. На верхней уплотнительной крышке установлены регулируемые упоры 7 для центрирования циркуляционной рубашки относительно медной гильзы. При разливке между гильзой и циркуляционной рубашкой создается равномерный зазор, исключающий контакт между элементами циркуляционной рубашки и гильзой при температурном расширении последней, коробление гильзы и искажение геометрии ее рабочих поверхностей. Качество отливаемых заготовок и производительность процесса непрерывной разливки повышаются. 2 ил.

Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывному литью деталей в форме биллетов. Устройство для непрерывной разливки содержит систему подачи расплавленного металла, сборку формы и кольцо водяных форсунок. Система подачи металла включает насадку с отверстием для подачи расплава, литники, расположенные по окружности внутренней стенки насадки, и впускной желоб, подающий расплав во внутренний желоб в корпусе насадки. Сборка формы содержит литейное кольцо, переходную плиту и упорное кольцо. На литейном кольце и переходной плите выполнены наклонные поверхности, взаимодействующие друг с другом. Упорное кольцо обеспечивает приложение смещающей силы на переходную плиту и автоматическое центрирование переходной плиты относительно литейного кольца при термическом расширении этих элементов. Для изменения длины формы между переходной плитой и кольцом водяных форсунок устанавливают разделительную плиту. 4 н. и 1 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к металлургии. Литейная форма выполнена из медного материала и содержит литейную поверхность (2), обращенную к расплаву металла. В литейной поверхности (2) выполнены компенсационные швы (3) шириной (В). Во время процесса разливки расплав металла не проникает в компенсационный шов (3). Расстояние (А) компенсационных швов (3) друг от друга и ширина (В) рассчитаны так, что во время процесса разливки компенсационные швы (3) в максимуме закрыты со стороны входных отверстий. Обеспечивается предотвращение выпучивания и трещинообразования в зоне зеркала ванны металла. 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области металлургии. Титановый сляб для горячей прокатки получают в прямоугольном кристаллизаторе электронно-лучевой плавильной печи путем заливки расплавленного металла в кристаллизатор сверху со стороны стенки короткой стороны кристаллизатора. Деформация титанового сляба по толщине составляет не более 5 мм в продольном направлении, а по ширине - не более 2,5 мм в продольном направлении на 1000 мм длины сляба. На угловых частях титанового сляба выполнены скругления с радиусом кривизны от 5 до 50 мм. Отношение ширины к толщине титанового сляба составляет от 2 до 10, а отношение длины к ширине составляет не менее 5. Обеспечивается подача сляба в стан горячей прокатки непосредственно после плавки в электронно-лучевой плавильной печи без передела или правки при исключении образования трещин на угловых частях сляба. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к металлургии. Кристаллизатор для непрерывного литья заготовок прямоугольного и квадратного сечения содержит охлаждающую рубашку и средства для обеспечения условий теплообмена между стенками кристаллизатора и отливаемой сталью. В зоне термического пика, около области мениска (11) или непосредственно под ним, на стенках кристаллизатора (10) выполнены выемки или углубления, распределенные таким образом, что занимаемая ими площадь, приходящаяся на единицу поверхности, уменьшается до нулевого значения по направлению к днищу кристаллизатора. На наружной поверхности стенки кристаллизатора в областях вблизи ребер выполнены вертикальные канавки. Протяженность канавок равна или превышает протяженность площади, занимаемой выемками или углублениями. За счет создания однородного теплообмена по периметру заготовки обеспечивается снижение ромбовидности заготовок и уменьшение трещинообразования под коркой заготовки.13 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к металлургии. Кристаллизатор имеет полость 2 с отверстием для заливки жидкого металла и отверстием для выпуска непрерывной заготовки. Поперечное сечение кристаллизатора, по меньшей мере, частично образовано с профилированным контуром 8 боковых стенок 5,5',6,6', который продолжается в направлении разливки. Контур 8 выполнен в виде волнистого профиля, который имеет ряд желобков (9), проходящих параллельно от заливочного отверстия к выпускному отверстию полости кристаллизатора. Отношение внутреннего периметра полости кристаллизатора к ширине W желобка больше 30, и при этом ширина W желобка находится в диапазоне от 1,5 мм до 30 мм. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Изобретение относится к металлургии. Способ непрерывного литья включает подачу расплавленного титана или титанового сплава в бездонный кристаллизатор 2 с прямоугольным поперечным сечением и вытягивание вниз по мере его затвердевания. Над поверхностью расплавленного металла (12) в кристаллизаторе (2) осуществляют вращение плазменной горелки (7) в горизонтальном направлении. Электромагнитным перемешиванием расплава создают горизонтально вращающееся течение, по меньшей мере, на поверхности расплавленного металла (12) в кристаллизаторе (2). Обеспечивается получение сляба с превосходным состоянием поверхности. 3 з.п. ф-лы, 24 ил., 1 табл.

Изобретение относится к непрерывной разливке и может быть использовано для производства слитков из титана и титановых сплавов. Установка содержит кристаллизатор (2) с круглым поперечным сечением, из которого затвердевший слиток вытягивают вниз, и плазменные горелки (7a, 7b), размещенные со стороны поверхности расплава (12) в кристаллизаторе. В процессе разливки горелки (7a, 7b) перемещают в горизонтальном направлении над поверхностью расплава по траектории, обеспечивающей расположение горелок (7a, 7b) друг от друга на расстоянии, предотвращающем их взаимное влияние. Траектория перемещения горелки включает дугу внутренней окружности с радиусом r1 от центра поверхности расплава, дугу наружной окружности с радиусом r2 от центра поверхности расплава и прямую линию, соединяющую упомянутые дуги внутренней и внешней окружности, причем 0<r1<R/2 и R/2<r2<R, где R – радиус поверхности расплава. Обеспечивается повышение качества поверхности отливки и увеличение срока службы плазменных горелок. 4 з.п. ф-лы, 24 ил.
Наверх