Кристаллизатор для непрерывного литья металлов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИ 34 А 9) 1 И ) 1 1 СПУБЛИК 4(51) В 22 фт, т.щ. ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ к О е иг. 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ и датосиомм свидйтельств(71) Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт черной металлурги им, И.Н. Бардина(54) (57) КРИСТАПЛИЗАТОР ДЛЯ КЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ МЕТАЛЛОВ, содержащий охлаждаемые рабочие стенки, состыкованные между собой, и опорные плиты,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения стойкости кристаплиэатора и увеличения стабильностилитья, в стыках рабочих стенок установлены пластины, суммарная толщинакоторых составляет 0,002-0,06 ширины примыкаемой рабочей стенки.1135Изобретение относится к металлур- .гии, а именно к непрерывной разливкеметаллов.Известен кристаллизатор для установок непрерывной разливки, включающий рабочие стенки, прикрепленные копорным плитам, которые с каналамидля прохода охладителя образуют рабочую полость кристаллизатора. Приэтом рабочие стенки по длине выполнены составными, составные части которых соединены вплотную по прямолинейной плоскостиНедостатком этого кристаллизатораявляется низкая стойкость его рабочих стенок, Это объясняется тем, чтов процессе непрерывной разливки,вследствие нагрева и последующегоохлаждения, в месте контакта частейрабочих стенок развиваются контактные напряжения, превосходящие допустимые, В результате в местах контактав частях рабочих стенок накапливается остаточная пластическая деформация,а в стыке этих частей рабочих стенок 25образуется зазор, величина котороговозрастает от разливки к разливке инри достижении предельного значенияв этот зазор затекает шлак и застывает в нем, образуя на рабочей поверх-:.ности кристаллизатора выступы из застывшего шлака, Это ведет к увеличению усилия вытягивания слитка изкристаллизатора, в оболочке слиткавозникают растягивающие напряжения,превосходящие допустимые значения,что вызывает нарушение сплошностиоболочки слитка и прорывы металлапод кристаллиэатором.Наиболее близким к изобретениюявляется кристаллизатор для непре 40рывного литья металлов с изменяемымиразмерами по ширине слитка, содержащий охлаждаемые рабочие стенки, состыкованные между собой, и опорные45плиты,при этом на торцы узких стенокнанесен слой металла, твердость которого превышает твердость основногоматериала 2,Недостатком известного кристалли затора также является низкая стойкость его рабочих стенок. Это объясняется тем, что в процессе непрерывной разливки, вследствие нагрева и последующего охлаждения, .в местах 55 контакта частей рабочих стенок образуется зазор, величина которогоувеличивается от разливки к разливке,534 2При увеличении твердости покрытия увеличивается его предел текучести,но снижается его теплопроводностье В результате слой покрытия нагревается на большую температуру и расширяется на большую величину. Это приводит к пластической деформации материала рабочей стенки, находящегося непосредственно под покрытием, так как он менее прочен, и к образованию в стыке рабочих стенок иэ-за утяжки покрытия зазора Образование зазора ведет к увеличению усилия вытягивания слитка из кристаллизатора, а в оболочке слитка возникают растягивающие напряжения, превосходящие допустимые значения. Этоприводит к прорывам металла под кристаллизатором.Контактные напряжения в рабочих стенках в месте их стыка можно значительно снизить и даже обеспечить их отсутствие. Для этого необходимо встыке обеспечить свободное расширение рабочих стенок и их частей на 0,3-0,7 мм, т,е. заранее задать такой зазор, но задать его в виде суммы зазоров, величина которых непрепятствует ведению разливки, При нагреве рабочих стенок или их частей они расширяются, уменьшаютсямалые зазоры и суммарный заданныйзазор. В этом случае в рабочих стен".ках в месте их стыка либо действуютмалые контактные напряжения, либоони отсутствуют. В результате встыке рабочих стенок не наблюдаетсяпластической деформации, при этомпри нагреве рабочих стенок зазорынаоборот уменьшаются, а при охлаждении увеличиваются, не превышая заданной суммарной и единичной величин.Целью изобретения является повышение стойкости кристаллиэатора и увеличение стабильности литья,Указанная цель достигается тем, что кристаллизатор для непрерывного литья металлов, содержащий охлаждаемые рабочие стенкисостыкованные между собой, и опорные плиты, в стыках рабочих стенок установлены пластины, суммарная толщина которых составляет 0,002-0,06 ширины примыкаемой рабочей стенки.Установкой пластин в стыке рабочих стенок осуществляется задание зазора 0,3-0,7 мм, причем создается зазор, представляющий собой сумму за3 1эоров между пластинами и между крайними пластинами и рабочими стенками,Пластины охлаждаются за счет теплоотвода через зазоры к рабочим водоохлаждаемым стенкам. При суммарной толщине пластин менее 0,002 ширины стенки при наборе. суммарного .зазора 0,7 мм требуется применениетончайших пластин. Поверхность этихпластин, обращенная к слитку из-запониженного теплоотвода нагревается и при контакте со слитком быстро разрушаетсяВ результате не увеличивается стойкость кристаллизатора, в слитке возникают растягивающие напряжения, превышающнее.оопустимые значения и происходят прорывы металла под кристаллизатором.При суммарной толщине пластинсвыше 0,06,ширины стенки при наборе суммарного зазора 0,3 мм требуется применение толстых пластин, Зтипластины при нагреве расширяютсяна сопоставимую с суммарным зазором величину. В результате величина свободного расширения рабочихстенок уменьшается, В стыке их спластинами и в стыках пластин возникают увеличенные контактные напряжения. Зти напряжения превосходят допустимые. В результате начинает появляться пластическая деформация и зазоры увеличиваются, втом числе и суммарный. Теплоотводот пластин снижается. Пластиныбольше нагреваются и расширяютсяна большую величину. Контактные напряжения увеличиваются и изменениезазоров прогрессирует. Это приводитлибо к перегреву и разрушению пластин, либо к образованию в стыкезазора, в который начинает затекать шлак. Стойкость кристаллизатора неувеличивается, не сокращается число прорывов под кристаплиэатором.На фиг. 1 показан предлагаемый кристаллизатор, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.Рабочие стенки 1 - 3 прикреплены к опорным плитам 4 и 5, шпонками 6 и шпильками 7. В рабочих стенках и опорных плитах выполнены каналы 8 для охлаждающей воды. В стыках рабочих стенок 1 - 3 установлены наборы пластин.9Длина пластин равна длине стыка рабочих стенок 1 - 3.Кристаллизатор работает следующим образом.135534 4 В каналы рабочих стенок- 3 по дается охлаждающая вода. Рабочие стенки 1 - 3 образуют рабочую полость кристаллизатора, в которую сверху подают жидкий металл, а снизу вытягивают слиток с жидкой сердцевиной. Рабочие стенки при отбо" ре тепла от формирующего слитка нагреваются и расширяются. Если не было набора пластин 9, то их свободному расширению препятствовали бы шпильки 7, плиты 4 и 5 и шпонки 6При наличии набора пластин 9 стенки 1 - 3 сдавливают зти наборы пластин. В результате уменьшаются малые зазоры между пластинами. Зто ведет к уменьшению их суммарного зазора, Причины для возникновения термопластических деформаций отсутствуют и в стыках рабочих стенок не образуются зазоры, превышающие предельно допустимые. В этом случае достигается высокая стойкость кристаллизатора, а усилие вытягивания из него слитка не превышает номинальное. Прорывов металла под кристаллизатором не происходит. 5 15 20 25дающей воды. На торцах узких стенокустановлены наборы пластин, толщина каждого набора 6 мм, т.е, 0,06 от 35 ширины узкой стенки, материалом для которых может быть медь, сталь,бронза, латунь и др. В процессе разливки в кристаллизатор подают жидкий металл и из него со скоростью 0,8 м/мин вытягива-ется слиток, Широкие и узкие стенки нагреваются и расширяются. При этом наборы пластин сжимаются, имеющиеся между пластинами зазоры уменьшаются. В результате напряжения в рабочих стенках у их стыка не превышают предельных значений. Отсут 50 ствует пластическая деформация рабочих стенок и пластин, При колебаниях уровня и по окончании разливки в стыках рабочих стенок не образуются зазоры, превышающие предельные. В последнем случае рабочиестенки и пластины охлаждаются, восстанавливаются до номинальных энаП р и м е р 1. Сталь марки 3 спразливается через кристаллизатор30 .длиной 1200 мм в слитки 100 х 600 мм .Кристаллизатор состоит из двух паршироких и двух пар узких стенок, вкоторых выполнены каналы для охлаж 1135534чений, Усилие вытягивания слитка не увеличивается. Обрывов слитка не происходит, а стойкость кристаллизатора увеличивается.П р и м е р 2. Сталь марки 5 17 г 1 с разливается через кристаллизатор длиной 1200 мм в слитки 250 х 1710 мм, Кристаллизатор состоит из двух пар широких и двух пар узких стенок, в которых выполнены каналы для охлаждающей воды. Широкие стенки выполнены составными по высоте из двух частей. Стык этих частей расположен по середине высоты кристаллизатора, т.е. размер 15 каждой части в направлении, перпендикулярном стыку, равен 600 мм, В стыках широких и узких стенок установлены наборы пластин, толщина каждого набора 5 мм, т.е, 0,02 от 20 ширины узкой грани, В стыках составных частей широких стенок установлены наборы пластин, толщина каждого набора 9 мм, т.е. 0,015 от размера верхней части в направлении, 25 перпендикулярном стыку.В процессе разливки в кристаллизатор подают жидкий металл и из него со скоростью 0,6 м/мин вытягивают слиток, Широкие и узкие стенки на греваются и расширяются. При этом наборы пластин сжимаются. Имеющиеся между пластинами зазоры уменьшаются. В результате напряжения в узких и широких стенках у стыков не превышают предельных значений. Отсутствует пластическая деформация рабочих стенок и пластин, При колебаниях уровня и по окончании разливки стыки рабочих стенок не рас О крываются. В этом случае рабочие стенки и пластины охлаждаются и возвращаются в исходное состояние, Зазоры между пластинами восстанавлива ются до номинальных значений. Усилие вытягивания слитка не увеличивается. Обрывов слитка не происходит, а стойкость кристаллизатораувеличиваетсяП р и м е р 3. Сталь марки 08 Юразливается через кристаллизатордлиной 1200 мм в слитки 250 х 1850 ммф .Кристаллизатор состоит из двух паршироких и двух пар узких стенок, вкоторых выполнены каналы для охлаждающей воды, Широкие стенки выполнены составными по ширине. Общая ширина широкой стенки 2200 мм,а каждой части - 1100 мм. В стыкахшироких и узких стенок установленынаборы пластин, толщина каждогонабора 2,5 мм, т,е. 0,01 от шириныузкой грани, На стыках частей широких стенок установлено по наборупластин, Толщина каждого набора2,2 мм, т.е. 0,002 от ширины частишироких стенок,В процессе разливки в кристаллизатор подают жидкий металл и из него со скоростью 0,7 ммин вытягивают слиток. Широкие и узкие стенки нагреваются и расширяются. При этом наборы пластин сжимаются, имеющиеся в наборах зазоры сокращаются. В результате напряжения в рабочих стенках у стыков не превьппают предельных значений. Отсутствует пластическая деформация рабочих стенок и пластин. При колебаниях уровня и по окончании разливки стыки рабочих стенок не раскрываются, В этом слу чае рабочие стенки и пластины охлаждаются и возвращаются в исходное состояние, Зазоры между пластинами восстанавливаются до номиналь" ных значений. Усилие вытягивания слитка не увеличивается. Обрывов слитка не происходит, а стойкость кристаллизатора увеличивается./5 Тираж 746 ВНИИПИ Государственног по .делам изобретений 1 13035., Москва, Ж, Ра