Кристаллизатор для установок непрерывной разливки металлов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик щ 1002086(23) Приоритет -Опубликовано 070383. Бюллетень Мо 9 И)М Кп з В 22 0 11/04 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 070383 Д.А. Дюдкин, С.П. Ефименко, Г.Е. Горяйнов, Н.1. Колупаев,.Д.П, Евтеев, В.И. Лебедев, А,И, Векке, Н.А. ЗрренкоВ.П. Следнев, А.М. Кондратюк и В.З. Вдовин(72) Авторы изобретения Донецкий научно-исследовательский институт чрнойметаллургии и Государственный научно-исследовательСкийи проектный институт металлургической промааленности(54 ) КРИСТАЛЛИЗАТОР ДЛЯ УСТАНОВОК НЕПРЕРЬЮНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛОВИзобретение относится к области металлургии, а именно к установкам непрерывной разливки металлов.Известен кристаллизатор для установок непрерывной разливки металлов, включающий широкие стенки и расположенные между ними узкие. При этом в центральной трети широких стенок выполнен выступ с высотой, равной 1/30-1/5 ширины узких стенок 1 1).Недостатком известного кристаллизатора является невозможность отлив.ки в нем нескольких слитков. Это объясняется тем, что в отливаемом слитке отсутствуют перемычки, по которым бы в дальнейшем происходило разделение широкого слитка на отдельные заготовки. Кроме того, наличие выступов на обеих широких стенках усложняет процесс изготовления и конструкцию кристаллизатора. Применение такого кристаллизатора требует использования соответственно профилированных роликов, что усложняет конструкцию.Известен также кристаллиэатор для установок непрерывной разливки металлов, включающий две половины, образующие по крайней мере три рабочие полости, соединенные эазо"рами по оси кристаллиэатора Двекрайние рабочие полости выполняются значительно большего поперечного.сечения, чем средняя полость 2 .Образующийся слиток в дальнейшемделится на заготовки по перемычкаммежду ними.Недостатком этого кристаллиэатораявляется сложность изготовления егополовин или рабочих стенок. Крометого, затрудняется процесс резкислитка на отдельные заготовки поперемычкам,так как последние расположены по оси слитка, т.е, относительно далеко находятся от его поверхности,Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности является кристаллизатор для установок непрерывнойразливки металлов, включающий четырестенки, образующие внутреннюю полость, ширина которой по крайнеймере в три раза больше толщины, Приэтом на широких стенках выполненыводоохлаждаемые вертикальные ребравысокой 1/6-1/3 ширины узких гранейс интервалами между ними, примерноравными этому расстоянию ГЗ 3. ОтлиЗ 0 ваемый слиток делится в дальнейшемна заготовки по перемычкам междуними.Недостатком известного крйсталлизатора является сложность изготовления широких стенок иэ-эа необходимости выполнения на каждой из нихвертикальных ребер. Кроме того, резка слитка на заготовки затрудненавследствие расположений перемычекмежду заготовками по оси слитка иотносительно большого расстояния их Опо поверхности широких граней слитка.исследованиями установлено, чтопри непрерывной разливке металловв многоручьевой кристаллизатор, 15ручьи в котором соединяются длязаполнения металлом посредством перемычек, расположенных по оси общегослитка, происходит интенсивный износторцов вертикальных ребер, выполненных на широких стенках. При этом изменение формы торцов вертикальныхребер, придание им конусности в различных направлениях не приводило кположительным результатам вследствие 25сложного распределения температурного поля по сечению слитка и связанного с ним распределения термическихнапряжений и величин усадки. В исследованных случаях при условии изменения места подвода металла по площадимениска металла в кристаллизаторепроисходил разрыв оболочки слитка внепрогнозируемых местах.Целью изобретения является упрощение конструкции кристаллиэатора иулучшение условий резки слитка назаготовки:Цель достигается тем, что в кристаллизаторе для .установок непрерывной разливки металлов, содержащем 4 Оширокие и узкие стенки, а также расположенные вдоль широких стенок вертикальны ребра, последние смонтированы на одной широкой стенке, продольные их торцы образуют зазоры с 45противоположной широкой стенкой,равные 0,1-0,4 ширины узкой стенки,при этом длина вертикальных реберсоставляет 0,8-1,0 длины кристаллизатора, а их толщина равна 0,03- 590,06 ширины широких стенок.Упрощение конструкции кристаллиэатора происходит вследствие того, что одна широкая стенка выполняется единой, сплошной беэ вертикальных ребер, В этом случае сокращается количество подводов воды к вертикальным ребрам и связанное с этим количество уплотнений. При этом упрощается ремонт кристаллиэатора, заме-. 40 на вышедших иэ строя рабочих стенок, сокращается количество углов между рабочими стенками и связанное с этим неизбежное "подчеркивание" стыков между ними после разливки определен ного количества плавок. Кроме того, выполнение вместо каждых двух коротких по высоте ребер одного высокого сокращает в два раза количество наиболее иэнашиваемых торцов, так как износ каждого торца вертикального ребра намного больше износа плоской противолежащей ему рабочей стенки.Улучшение условий резки слитка на отдельные заготовки происходит потому, что перемычки между ними находятся на поверхности слитка.Диапазон расстояний торцов вертикальных ребер до поверхности противоположной широкой стенки кристаллизатора в пределах 0,1-0,4 ширины узкой стенки кристаллиэатора обеспечивает широкую возможность резки перемычек между заготовками, так как перемычки лежат на поверхности слит. ка. Если это расстояние больше 0,4 ширины узкой стенки кристаллизатора, в процессе газовой резки перемычек происходит значительный угар заготовок и увеличиваются безвозвратные потери металла. Это объясняется увеличенным, соответственно толщине перемычки, расходом газовой смеси при резке. При расстоянии меньше 0,1 ширины узкой стенки кристаллизатора не происходит надежное заполнение металлом соседних рабочих полостей кристаллизатора из-эа непрогнозируемого замерзания металла в зазоре между торцами вертикальных ребер и сплошной широкой стенкой кристаллизатора. Указанный диапазон устанавливается в обратно пропорциональной зависимости от ширины узких стенок кристаллизатора.Диапазон длин вертикальных ребер в пределах 0,8-1,0 длины кристаллизатора объясняется условиями и скоростью затвердевания металла в зазоре между торцами вертикальных ребер и плоской широкой стенкой кристаллизатора, Если длина вертикальных ребер будет меньше 0,8 длины крис,таллизатора, возможен прорыв металла через оболочку кристаллизующейся перемычки между заготовками. Указанный диапазон устанавливается в обратно пропорциональной зависимости от длины кристаллизатора.Диапазон толщины вертикальных ребер в пределах 0,03-0,06 расстояния между узкими стенками кристаллиэатора объясняется условиями охлаждения притиволежащих граней заготовок, составляющих слиток, а также условиями выноса продуктов сгорания металла при резке переьлек между гранями заготовок. При -.олшине вертикальных ребер меньш;:.: 0,03 расстояния между узкими стенками кристаллизатора невозможно охла,ить прот:."- волежащие грани заготовок, со.:.-,и30 ненные перемычками, иэ-за небольшо-го расстояния и неудовлетворительного распределения воды в зазоремежду ними в зоне вторичного охлаждения, а также невозможности полногоудаления продуктов сгорания металлапри резке. При толщине вертикальныхребер больше 0,06 расстояния междуузкими стенками кристаллиэатора происходит застывание металла в зазоремежду торцами вертикальных ребер и 10поверхностью плоской широкой стенкикристаллизатора, В этом случае увеличивается длина участка теченияжидкого металла в узком зазоре,Указанные значения устанавливаются 15в обратно пропорциональной зависимости от ширины широких стенок.На фиг. 1 изображен кристаллизатор для установок непрерывной разливки металлов, поперечный разрез;на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1;на фиг 3 - профиль отливаемогослитка из предлагаемого кристаллизатора.Кристаллизатор для установокнепрерывной разливки металлов состоит иэ широких стенок 1 и 2, между которыми зажаты узкие стенки 3.На широкой стенке 2 смонтированывертикальные ребра 4. Стенки 1,2 и 3 и ребра 4 снабжены каналами 5. Вертикальные ребра 4 образуютс широкой стенкой 1 зазор 6. Отдельные заготовки 7 отливаемого слитка соединены перемычками 8. Между 35гранями заготовок имеется зазор 9,Кристаллиэатор для установокнепрерывной разливки металлов работает следующим образом,П р и м е р 1. В процессе непрерывной разливки в кристаллиэатор,образуемый широкими стенками 1 и 2,а также узкими 3, подается сталь Зспи вытягивается иэ него слиток сечением 250 х 1600 мм со скоростью 451,0 м/мин. Длина кристаллиэатора составляет 1200 мм. На широкой стенке 2смонтированы при помощи торцовыхшпилек вертикальные ребра 4. широкиестенки 1 и 2, узкие стенки 3, а такжевертикальные ребра 4 снабжены кана 50лами 5 для протекания охлаждающейводы. В каналы 5, расположенные ввертикальных ребрах 4, вода поступает из каналов 5, расположенных в широкой стенке 2. Торцы вертикальных 55ребер 4 образуют с поверхностью широкой стенки 1 зазор 6 величиной 0,3ширины узкой стенки 3 или 75,0 мм.Длина вертикальных ребер 4 составляет 0,9 длины кристаллизатора или 601080 мм. Толщина вертикальных ребер 4составляет 0,05 ширины широких стенок 1 и 2 или 0,05 расстояния междуузкими стенками 3 (что то же самое)и равно 80 мм. При таких конструк тивных параметрах кристаллизатораотливается слиток, состоящий из заготовок 7, соединенных перемычками 8, Толщина и ширина перемычек 8соответственно составляет 75 и 80 мм.Слиток состоит из трех заготовок 7,имеющих размеры 250 х 480 мм. Послевыхода слитка иэ кристаллиэатора взоне вторичного охлаждения в зазор 9между гранями заготовок 7, а такжена поверхность слитка подается охлаждающая вода, После эатвердеванияотдельных заготовок производитсягазовая резка перемычек 8 со стороныплоской поверхности слитка, Вследствие нахождения перемычек 8 на поверхности слитка процесс газовой резкипроизводится при меньших параметрахгазовой смеси, грани заготовок 7остаются целыми, не подвергаютсярезке,Наличие одной целой сплошной стенки 1 упрощает процесс изготовленияи сборки кристаллиэатора, наличиетолько одного продольного торца увертикальных ребер 4 повышает их,устойкость. Величина зазора 6 обеспечивает надежный подвод металла вначальный момент эатвердевания вверхней части кристаллиэатора безобразования перемычек, а длина вертикальных ребер 4 обеспечивает полное затвердевание перемычек до ихвыхода из-под ребер при данной скорости вытягивания слитка. Толщииаребер 4 достаточна для создания оптимальных условий реза перемычек 8,а также для необходимого охлажденияобращенных друг к другу граней заготовок 7.П р и м е р 2. В процессенепрерывной разливки в кристаллизаторподается сталь Зсп и вытягивается иэнего слиток сечением 350 х 200 мм соскоростью 0,6 м/мин. Длина кристаллизатора составляет 800 ммТорцы вертикальных ребер 4 образуют с поверхностью широкой стенки 1 зазор 6 величиной 0,2 ширины узкой стенки 3 или,70 мм. Длина вертикальных ребер составляет 1,0 длины кристаллизатораили 800 мм. Толщина вертикальных ребер 4 составляет 0,04 ширины широ.ких стенок 1 и 2 или 0,04 расстояниямежду узкими стенками 3 (что то жесамое ) и равна 88 мм. При такихконструктивных параметрах кристаллизатора отливается слиток, состоящийиз заготовок 7, соединенных перемычками 8. Толщина и ширина перемычек8 соответственно составляют 70 и88 мм.Слиток состоит из трех заготовок 7, имеющих размеры 350 х 675 мм.П р и м е р 3. В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор подается сталь 3 сп и вытягивается изнего слиток сечением 150 х 1000 мм со10020 формула изобретения АВРОР.Фю дВНИИПИ Заказ 1689/5 Тираж 811 Подписное Филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная скоростью 1,4 м/мин. Длина кристаллизатора составляет 1500 мм. торцы вертикальных ребер 4 образуют с поверхностью широкой стенки 1 зазор 6 величиной 0,4 ширины узкой стенки 3 или 60 мм. Длина вертикальных ребер 4 5 составляет 0,.8 длины кристаллиэатора или 1200 мм. Толщина вертикаль- ных ребер 4 составляет 0,06 ширины широких стенок 1 и 2 или 0,06 расстояния между узкими стенками 3, (что то же самое ) и равна 60 мм. При таких конструктивных параметрах кристаллизатора отливается слиток, состоящий из заготовок 7, соединенных перемычками 8, Толщина и ширина 15 перемычек 8 соответственно составляет 60 и 60 мм. Слиток состоит иэ трех заготовок 7, имеющих размеры 150 х 293 мм.В приведенных примерах каждый 2 О кристаллизатор снабжен двумя вертикальными ребрами, равномерно распределенными по длине широкой стенки 2, образующими три равных по площади рабочих полости кристалли затора.В общем случае вертикальныеребра могут быть распределены по длине широкой стенки 2 неравномерно и их число может быть различным.Применение предлагаемого кристаллизатора позволяет упростить конструкцию кристаллизатора процесс его изготовления и монтажа. Улучшаются условия резки перемычек между заготовками без ухудшения качества поверхности заготовок.Экономических эффект от внедрения изобретения составит 22800 руб. Кристаллизатор для установокнепрерывной разливки металлов, содержащий широкие и узкие стенки, атакже расположенные вдоль широкихстенок вертикальные ребра, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью упрощения конструкции и улучшения условий резки слитка на заготовки, вертикальные ребра выполнены на одной широкой стенке, продольные торцы их образуют зазоры с противоположной широкой стенкой, равной 0,1-0,4 ширины узкой стенки,при этом длина вертикальных реберсоставляет 0,8-1,0 длины кристаллизатора, а их толщина равна 0,030,06 ширины широких стенок.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 793704, кл. В 22 0 11/14, 1980.2. Патент Австрии Р 342799,кл. 31 В 008/02, 1978.3. Патент СИА У 3289257,кл. 22-57.2, 1966.