Кристаллизатор машины непрерывного литья металла

Изобретение относится к непрерывной разливке металла. Кристаллизатор содержит корпус (1) с верхней (3) и нижней (4) уплотнительными крышками, гильзу (2), рубашку охлаждения (5), выполненную в виде трубы, и устройства для центрирования рубашки охлаждения относительно гильзы в поперечном направлении. Гильза закреплена в корпусе между крышками. Устройства для центрирования рубашки охлаждения относительно гильзы в поперечном направлении, выполненные в виде вертикальных направляющих (11), расположены на верхней и нижней уплотнительных крышках по периметру наружных контактных поверхностей рубашки охлаждения. Суммарный зазор между рабочими поверхностями вертикальных направляющих и наружными контактными поверхностями рубашки охлаждения определяется по формуле: ε=(0,01÷0,03)⋅B1/3, где В - расстояние между противоположными наружными контактными поверхностями рубашки охлаждения. Обеспечивается равномерный отвод тепла от стенок гильзы, получение равномерной по толщине корочки слитка, что позволяет повысить качество заготовки. 3 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к металлургии, а именно - к непрерывной разливке металлов.

На протяжении всего периода развития процесса непрерывной разливки металлов стоит проблема равномерного отвода тепла от стенок гильз кристаллизаторов для формирования равномерной толщины корочки затвердевающего в кристаллизаторе слитка так как это является главным условием для получения качественной заготовки, соответствующей требованиям, предъявляемым к поверхности слитка, его геометрическим размерам, отсутствию внутренних и наружных трещин.

Известен кристаллизатор для установок непрерывной разливки металла (Авторское свидетельство SU №667322, B22D 11/04, опубликован 1979 г.), содержащий корпус с верхней и нижней уплотнительными крышками, закрепленную в корпусе между крышками гильзу. Вокруг нее для пропуска воды на некотором расстоянии установлена рубашка охлаждения. На внутренней поверхности рубашки по периметру в ее верхней и нижней частях имеются выступы, благодаря которым расстояние между рубашкой и гильзой по всему периметру будет постоянным.

Основным недостатком данного кристаллизатора является то, что в процессе непрерывной разливки гильза кристаллизатора нагревается и претерпевает температурное расширение. В результате расширения на гильзе в местах контакта с выступами рубашки охлаждения образуются вмятины, которые вызывают коробление гильзы и искажение геометрии ее рабочих поверхностей, что приводит к дефектам непрерывнолитой заготовки и нарушению процесса разливки.

Известен кристаллизатор машины непрерывного литья металла (Патент RU №2506140, B22D, опубликован Бюл. №4, 10.02.2014 г.), содержащий корпус с верхней и нижней уплотнительными крышками, закрепленную в корпусе между крышками гильзу, рубашку охлаждения, выполненную в виде трубы. Для центрирования рубашки охлаждения относительно гильзы по периметру рубашки на верхней уплотнительной крышке установлены упоры.

Недостатком этого кристаллизатора является то, что центрирующие упоры расположены только в верхней крышке кристаллизатора, а в радиальных установках непрерывного литья гильзы и рубашки охлаждения имеют сложную форму и при фиксации рубашки охлаждение относительно гильзы только на верхние крышки трудно обеспечить одинаковое расстояние между рубашкой и гильзой на всей длине гильзы, особенно в районе ее нижнего торца

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание конструкции кристаллизатора, в котором зазора между гильзой и рубашкой охлаждения, предназначенного для прохода, воды формируется с точностью, обеспечивающей равномерный отвод тепла от стенок гильзы, получение равномерной по толщине корочки затвердевающего слитка, что при соблюдении технологической инструкции обеспечивает получение качественной заготовки, соответствующей требованиям, предъявляемым к поверхности слитка, его геометрическим размерам, отсутствию внутренних и наружных трещин.

Технический результат достигается тем, что в кристаллизаторе машины непрерывного литья металла, содержащем корпус с верхней и нижней уплотнительными крышками, закрепленную в корпусе между крышками гильзу, рубашку охлаждения, выполненную в виде трубы, устройства для центрирования рубашки относительно гильзы выполнены в виде вертикальных направляющих, расположенных на верхней и нижней уплотнительных крышках по периметру рубашки охлаждения, зазор между рабочими поверхностями вертикальных направляющих и наружными контактными поверхностями рубашки охлаждения определяется по формуле:

ε=(0,01÷0,03)⋅B1/3,

где В - расстояние между противоположными наружными контактными поверхностями рубашки охлаждения.

Изобретение иллюстрируется графическими материалами, где на:

на фиг. 1 показан продольный разрез предложенного кристаллизатора;

на фиг. 2 - Вид А.

на фиг. 3 - Схема формирования канала для пропуска охлаждающей воды.

Кристаллизатор состоит из корпуса 1, гильзы 2, закрепленной в корпусе 1 с помощью верхней 3 и нижней 4 уплотнительных крышек.

Вокруг гильзы 2 на расстоянии 5, эквидистантно установлена рубашка охлаждения 5. Между гильзой 2 и рубашкой 5 образован канал 6 для пропуска охлаждающей воды.

Для правильной установки рубашки 5 относительно гильзы 2 на верхней 3 и нижней 4 крышках выполнены вертикальные направляющие 11 с наклонными заходными участками 12.

На торцах рубашки охлаждения 5 для прохода охлаждающей воды выполнены прорези 7.

На рубашке охлаждения 5 имеется горизонтальная диафрагма 8, а в корпусе 1 кристаллизатора перегородка 9, между ними установлено уплотнение 10, которое не препятствует центрированию рубашки 5 относительно гильзы 2. Диафрагма 8 и перегородка 9 разделяют кристаллизатор на две полости, нижнюю 13 и верхнюю 14. Охлаждающая вода по патрубку 15 поступает в нижнюю полость 13, проходит по каналу 6, охлаждает гильзу 2 и отводится через патрубок 16.

Сборка кристаллизатора осуществляется следующим образом. На сборочном стенде верхняя крышка 3 устанавливается в перевернутом виде, на ней закрепляется верхняя часть гильзы 2. Далее устанавливают корпус 1 кристаллизатора с горизонтальной перегородкой 9. Корпус 1 соединяют с верхней крышкой 3. На горизонтальной перегородке 9 устанавливают уплотнение 10.

Между корпусом 1 и гильзой 2 в вертикальных направляющих 11 устанавливается рубашка охлаждения 5. Наклонные заходные участки 12 направляющих 11 облегчают установку рубашки 5. Диафрагма 8 крепится на горизонтальные перегородки 9, зажимает уплотнение 10 и исключает прямое поступление охлаждающей воды из нижней камеры 13 в верхнюю 14.

На завершающем этапе сборки устанавливают нижнюю крышку 4 при этом гарантируется автоматическое (произвольное) попадание нижней части рубашки 5 охлаждения между вертикальными направляющими 11. Затем закрепляют нижнюю часть гильзы 2. Нижнюю крышку 4 соединяют с корпусом 1 с помощью болтовых соединений.

Неравномерность величины зазора 6 между гильзой 2 и рубашкой охлаждения 5 по всей длине рубашки 5 определяется величиной суммарного зазора 8 между рабочими поверхностями вертикальных направляющих 11 и наружными контактными поверхностями рубашки охлаждения 5.

Исследование влияние величиной суммарного зазора 8 на толщину корочки затвердевающего слитка на выходе из кристаллизатора и качество отливаемой заготовки проводилось на вертикальной МПНЛЗ.

Масса плавки, т 3,0
Марка разливаемой стали -по ГОСТ 8731. 09Г2С
Диаметр отливаемого слитка, мм 360
Рабочая длина гильзы кристаллизатора, мм 750
Расчетный зазор между гильзой и рубашкой, мм 4
Скорость литья, м/мин 0,75
Скорость движения воды в канале, м/сек ≥10
Рекомендуемый суммарный зазор ε, мм 0,07÷0,2

Толщину корочки отливаемой заготовки измеряли вводом в расплав жидкого свинца.

В соответствии с ТУ 14-1-4992-2003 допустимая овальность для заготовок ∅360 мм составляет 6,0 мм, то есть более 1,6%.

Анализ исследования показал, что при неравномерности величины зазора между гильзой и рубашкой охлаждения в пределах 0,2 мм неравномерность толщины корочки отливаемой заготовки на выходе из кристаллизатора не превышает 1,7%, т.е. указанный выше предел 0,2 мм неравномерности зазора является допустимым, так как не приводит к образованию дефектов заготовки, приводящих к ее отбраковке. При максимальном суммарном зазоре 0,2 мм овальность заготовки не превышает 1,5%, отсутствуют внутренние радиальные и наружные продольные трещины.

Таким образом максимальный суммарный зазор ε между рабочими поверхностями вертикальных направляющих 11 и наружными контактными поверхностями рубашки охлаждения 5, определяемый из математического выражения:

εмах=0,03⋅B1/3,

обеспечивает отливку заготовок в соответствии с требованиями ТУ.

Минимальное значение суммарного зазор, полученное из математического выражения:

εмiх=0,01⋅B1/3,

определяет нижнее значение допуска для посадки H77I составляющее для ∅360 мм - 0,07 мм. Такое значение минимального суммарный зазор ε между рабочими поверхностями вертикальных направляющих 11 и наружными контактными поверхностями рубашки охлаждения 5 обеспечивает качественную сборку сопрягаемых деталей.

Кристаллизатор машины непрерывного литья металла, содержащий корпус с верхней и нижней уплотнительными крышками, закрепленную в корпусе между крышками гильзу, рубашку охлаждения, выполненную в виде трубы, с элементами фиксации в вертикальном направлении и устройствами для центрирования относительно гильзы в поперечном направлении, расположенными на верхней уплотнительной крышке во внутренней полости кристаллизатора, обеспечивающие эквидистантное размещение рубашки относительно гильзы, отличающийся тем, что устройства для центрирования рубашки охлаждения относительно гильзы в поперечном направлении установлены на верхней и на нижней уплотнительных крышках, выполнены в виде вертикальных направляющих, расположенных на уплотнительных крышках по периметру наружных контактных поверхностей рубашки охлаждения, при этом суммарный зазор между рабочими поверхностями вертикальных направляющих и наружными контактными поверхностями рубашки охлаждения определяется по формуле:

ε=(0,01÷0,03)⋅B1/3,

где В – расстояние между противоположными наружными контактными поверхностями рубашки охлаждения.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к стакану для литья тонких слябов из металла с очень высоким расходом, причем стакан для литья тонких слябов имеет геометрию, симметричную относительно первой плоскости П1 симметрии, определяемой продольной осью X1 и первой поперечной осью X2, нормальной к продольной оси X1, и симметричную относительно второй плоскости П2 симметрии, определяемой продольной осью X1 и второй поперечной осью X3, нормальной к продольной оси X1 и первой поперечной оси X2, причем стакан (1) для литья тонких слябов проходит вдоль продольной оси X1 от впускного участка, расположенного у верхнего конца стакана для литья тонких слябов и содержащего впускное отверстие (50u), ориентированное параллельно продольной оси X1, до выпускного диффузорного участка, расположенного у нижнего конца стакана для литья тонких слябов и содержащего первое и второе выпускные отверстия (51d) каналов, причем выпускной диффузорный участок имеет ширину, которая измеряется в направлении второй поперечной оси X3 и которая по меньшей мере в три (3) раза больше толщины, измеряемой в направлении первой поперечной оси X2, и содержит соединительный участок, соединяющий впускной участок и выпускной диффузорный участок, причем стакан для литья тонких слябов дополнительно содержит: центральное отверстие (50), ограничиваемое стенкой отверстия и отверстием у вышеуказанного впускного отверстия (50u) и проходящее в направлении продольной оси X1 и оканчивающееся у верхнего конца (10u) разделителя (10), причем центральное отверстие (50) содержит: верхний участок (50a) отверстия, содержащий впускное отверстие, проходящий по высоте Ha и примыкающий и образующий верхнюю границу (5a) с сужающимся участком (50e) отверстия высотой He, расположенным в соединительном участке стакана для литья тонких слябов и примыкающим к тонкому участку (50f) отверстия высотой Hf, расположенному в диффузорном участке стакана для литья тонких слябов и оканчивающемуся на уровне верхнего конца (10u) разделителя (10), первый и второй передние каналы (51), отделенные друг от друга разделителем (10) и проходящие параллельно второй плоскости П2 симметрии, причем первый и второй передние каналы проходят от первого и второго впусков (51u) каналов, выходящих по меньшей мере частично на двух противоположных стенках сужающегося участка (50e) отверстия к первому и второму отверстиям (51d) выпускных каналов, причем первый и второй передние каналы (51) имеют ширину W51, которая измеряется в направлении первой поперечной оси X2 и во всех случаях меньше ширины D2(X1) верхнего участка (50a) отверстия, измеряемой в направлении первой поперечной оси X2, центральное отверстие (50) имеет радиус кривизны ρa1 в любой точке стенки отверстия на протяжении по меньшей мере 90% высоты Ha верхнего участка (50a) отверстия, который стремится к бесконечности, причем в сечении стакана для литья тонких слябов по первой плоскости П1 симметрии геометрия стенки центрального отверстия (50) характеризуется тем, что радиус кривизны в любой точке стенки отверстия сужающегося участка (50e) отверстия является конечным, и отношение высоты Hf тонкого участка (50f) отверстия к высоте He сужающегося участка (50e) отверстия составляет не более 1, Hf/He≤1.

Изобретение относится к деформированным изделиям из алюминиево-медно-литиевых сплавов и может быть использовано для изготовления конструктивных элементов для авиационной и космической промышленности.

Изобретение относится к непрерывному литью труб на установках вертикального типа. Жидкий металл поступает в зазор между водоохлаждаемыми кристаллизатором (5) и оправкой (1) из чаши (3), установленной на кристаллизаторе.

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.

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.

Изобретение относится к металлургии. Кристаллизатор имеет полость 2 с отверстием для заливки жидкого металла и отверстием для выпуска непрерывной заготовки.

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.

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.

Изобретение относится к металлургии. Литейная форма выполнена из медного материала и содержит литейную поверхность (2), обращенную к расплаву металла.

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.

Изобретение относится к непрерывной разливке металла. Кристаллизатор содержит корпус с верхней и нижней уплотнительными крышками, гильзу, рубашку охлаждения, выполненную в виде трубы, и устройства для центрирования рубашки охлаждения относительно гильзы в поперечном направлении. Гильза закреплена в корпусе между крышками. Устройства для центрирования рубашки охлаждения относительно гильзы в поперечном направлении, выполненные в виде вертикальных направляющих, расположены на верхней и нижней уплотнительных крышках по периметру наружных контактных поверхностей рубашки охлаждения. Суммарный зазор между рабочими поверхностями вертикальных направляющих и наружными контактными поверхностями рубашки охлаждения определяется по формуле: ε⋅B13, где В - расстояние между противоположными наружными контактными поверхностями рубашки охлаждения. Обеспечивается равномерный отвод тепла от стенок гильзы, получение равномерной по толщине корочки слитка, что позволяет повысить качество заготовки. 3 ил., 2 табл.

Наверх