Издожница

СПИИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскииСоциалистическихРеспублик ц 719792 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М. Кл В 22 Р 7/06 Гесударстиеииый камитет по делам изабретеиийДата опубликования описания 15.03.80(71) Заявитель Волгоградский политехнический институт(54) ИЗЛОЖНИЦА 1Изобретение относится к черной металлургии, а именно к конструкции излоЖниц,используемых для разливки стали наслитки.Известна изложница для разливки металла, имеющая переменную толщину сте-:нок в продольном сечении 1.,Однако изложница характеризуется плавным уменьшением толщины стенок от торцов"к средней части, что приводит при эксплуатации к образованию трещин в утоненныхчастях изложницы и быстрому их распространению вдоль стенки, поэтому стеНки изложницы оказываются пораженными сквозными продольными трещинами на всю вЫсбтуизложницы, в результате чего изложницыотбраковываются на ранней стадии эксплуатации,Известна изложница для разливки стали, имеющая на наружной поверхйости замкнутые по периметруграней пазы, шириной0,5 - 3,0 и глубиной 0,2 - 0,8 толщины стенки 2.Недостатком является то, что уменьшение толщины стенки в пазах вызывает образование в них кольцевых трещин, охватывающих весь периметр граней, и которые при 2эксплуатации являются причиной преждевременноговыхода изложниц из строя,Наиболее близкой к предлагаемой является изложница для слитков, у которой для снижения напряжений на наружной поверхности стенок выполненй по всей высоте вертикальные пазы, расположенные на расстоянии 1 - 3 толщины стенки от наружных ре; бер 3.Недостаток заключается в том, ,чтоуменьшение толщиныстенки в пазах вызыва.1 О ет образование в них вертикальных сквозных трещин, в результате чего изложница отб аковывается.ель изобретения - увеличение срокаслужбы изложниц.Поставленная цель достигается тем, чтостенки в продольном сечении выполнены ступенеобразными по наружной поверхности и в каждой ступени. выполнено по два паза на противоположных гранях, расположенных симметрично оси изложницы, причем в соседних ступенях пазы расположены на взаимно перпендикулярных гранях.Кроме того, глубина пазов составляет0,08 - 0,12 толщины стенки соответствующей ступени.На фиг. 1 показана изложница, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - то же, разрез А - А на фиг. 1.Изложница имеет на наружной поверхности ступени 1, каждая из которых снабжена двумя вертикальными пазами 2. Пазы смещены от ребер изложницыи "расположены на противоположных гранях симметрично оси изложницы, причем в соседних ступенях пазы расположены на взаимно перпендикулярных гранях.Глубина пазов находится в пределах 0,08 - 0,12 толщины стенки соответствующей ступени изложницы,Работает устройство следующим образом. При заполнении изложницы горячим металлом, за счет разности температур между внутренней и наружной поверхностями стенки, в наружных слоях изложницы возникают напряжения, приближающиеся по величине к пределу прочности на изгиб материала изложницы и являющиеся при длительной эксплуатации причиной образования продольных трещин. Ступенеобразное выполнение наружной поверхности задерживает развитие сквозных продольных трещин за счет резкого возрастания толщины стенки при переходе от одной ступени к другой. Выполнение на наружной поверхности двух противоположных граней в каждой ступени симметрично расположенных пазов, обеспечивает перераспределение в них наибольших напряжений. При. этом в целом снижается уровень напряжений в поперечных сечениях изложницы. Увеличение количества пазов более двух в каждой ступени нецелесообразно из-за образования кольцевых трещин по пазам и граням изложницы. Оптимальное перераспределение напряжений достигается при симметричном смещении пазов от наружных ребер к осям взаимно перпендикулярных граней ступени. Выполнение пазов в соседних ступенях на взаимно перпендикулярных гранях препятствует образованию продольных трещин большой протяженности, В результате этого в процессе эксплуатации уровень напряжений в стенках изложницы снижается за счет их разрядки, связанной с образованием локальных трещин по пазам,-что позволяет продолжать эксплуатацию изложницы с возникшими трещинами и тем самым увеличить срок ее службы.Пример 1. Для подтверждения сдерживающего эффекта ступенеобразной формы наружной поверхности стенок на характер развития трещин приводят сравнительную стенку сойротивляемости изложницы против образования трещин на моделях из органического стекла, с помощью которых было изучено напряженное состояние. Для изучения напряжений изготовляют три пары вариантов моделей. Количество вариантов выбирается исходя из необходимости выявления размеров ступеней на напряженноесостояние изложницы.Изучают напряжения в изложнице с различной формой стенок и размерами ступенидо и после образования трещин. Нанесениетрещин на модели достигается путем. механической вырезки. Высота трещин составляет высоту меньшей по толщине ступени,В результате придания стенкам ступенеобразной формы наружной поверхности влюбом из трех рассмотренных случаев приф водит к снижению уровня напряжений инезначительному возрастанию напряженийпосле разрушения (порезки) и большей потолщине ступени в ступенеобразной изложнице, в то время, как в случае плавногоувеличения толщины стенки наблюдаетсярезкое увеличение напряжений, которое приводит к дальнейшему развитию трещин. Благодаря снижению напряжений в ступенеобразной изложнице по сравнению с плавным увеличением толщины стенки до уровф ня, не превышающего предела прочности наизгиб материала изложницы (чугуна),каждая ступень сдерживает развитие продольной трещины.Таким образом, эффект сдерживанияразвития трещин в ступенеобразной излож-нице проявляется при любых соотношенияхразмеров ступеней.Пример 2, Для определения оптимальной глубины вертикальных пазов используют ту же методику моделирования напря 30 женного состояния стенок изложницы, что ив первом случае. Для исследования изготовляют модель высотой 200 мм, толщинойстенки 30 мм, внутренними размерами поперечного сечения 130130 мм. На наружной33поверхности модели со смещением от ребер на величину, равную двум толщинамстенки (60 мм), выполняют вертикальныепазы шириной 1,5 толщины стенки (45 мм)различной глубины,Результаты изучения напряжений в средв ней части ступени по высоте приведены втаблице, из которой видно, что оптимальное соотношение напряжений в поперечномсечении изложницы по середине грани, впазу и по ребру достигается при глубине паза, равной 0,08 - %12 толщины стенки. Притакой глубине паза по середине грани (наиболее опасное место вследствие образованиясплошной сквозной трещины) напряженияимеют минимальные значения, В то же время малые значения напряжений имеют место в пазу и по ребру поперечного сеченияизложницы. Уменьшение глубины паза ведет к перераспределению максимальных напряжений из паза на середину грани, а увеличение его глубины - к резкому возрастанию напряжений в пазу, которые являютсяпричиной преждевременного разрушения изложницы,Таким образом, изложница имеет повышенный срок службы за счет предупрежде7197925ния образования продольных трещин большой протяженности и возможности эксплуатации изложницы .после возникновения локальных трещин по пазам, Повышение срока службы изложниц приводит к снижению удельного расхода на тонну разливаемой стали, что обеспечивает экономию чугуна для отливки изложниц и снижение себестоимости стали. Кроме того, увеличение долговечности изложниц позволяет уменьшить парк используемых изложниц и мощности линейных цеХов для их производства. Капитальных и иных затрат, необходимых для доведения изобретения до промышленного освоения, не требуется. Срок внедрения изобретения в производство 3 - 4 месяца. 2 3,2 8,5 5,1 3,7 0,2 0,1 2 22,8 21,6 20,8 23,2 0,12 0,08 3,7 21 3,2,0 2 Формула изобретен 1. Авторское свидетельство ССС486881, кл, В 22 Р 7/06, 1974. кое свидетельство СССкл. В 22 Р 7/06, 1972. кое свидетельство ССС л. В 22 Р 7/06, 1975. 2, Авто415083,3. Авторс520174, к 1. Изложница, имеющая переменную толщину стенок-в продольном сечении и вертикальные пазы на наружной поверхности граней, отличающаяся тем, что, с целью увеличения срока службы, наружная поверхность изложницы по высоте выполнена ступенчатой с уменьшением толщины стенки книзу и на каждой ступени выполнено по два паза на противоположныхгранях, сме- щенных от их продольных осей в разные стороны, причем в смежных ступенях пазы расположены на взаимно перпендикулярных гранях. 2. Изложница по п, 1, отличающаяся ем, что глубина пазов составляет 0,08 - ,12 толщины стенки соответствующей стуени.Источники информации,принятые во внимание при экспертизеЦНИИПИ Государственного компо делам иаобретений и о 113035, Москва, Ж - 35, Раушска лиал ППП сПа 7 ент, г, Ужгород,тета СССРткрытийнаб., д. 4/ул. Проектна