затравка машины непрерывного литья крупных слитков с последовательно расположенными кристаллизаторами

Формула изобретения

1. Затравка машины непрерывного литья крупных слитков с последовательно расположенными кристаллизаторами, содержащая составную головку, выполненную из блоков различного поперечного сечения, смонтированных последовательно один в полости другого с возможностью поступательного перемещения в направлении оси затравки и средства перемещения блоков, отличающаяся тем, что глубина полости каждого последующего блока равна высоте предыдущего блока, а средства перемещения блоков выполнены в виде одной, установленной вдоль оси затравки, тянущей штанги.

2. Затравка по п. 1, отличающаяся тем, что торцевая поверхность каждого предыдущего блока обращена к торцевой поверхности полости последующего блока и выполнена в форме усеченной пирамиды.

3. Затравка по п. 1, отличающаяся тем, что тянущая штанга выполнена раздвижной, телескопической.

4. Затравка по п. 1, отличающаяся тем, что каждый блок имеет фиксаторы, выполненные в виде воздушной камеры, в которой расположен подвижный элемент, выходящий на наружную поверхность блока.

5. Затравка по п. 1, отличающаяся тем, что каждый блок имеет подпружиненные тела качения, выступающие за пределы наружной поверхности блока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, а именно к машинам непрерывного литья крупных слитков методом послойного наращивания их сечения в ряде последовательно расположенных кристаллизаторов и может быть использовано для сокращения металлоемкости и габаритов затравочного устройства.

Известна затравка слябовой криволинейной МНЛЗ, содержащая головку, контактирующую с расплавленным металлом, и средство перемещения головки по оси ручья, выполненное в виде взаимодействующей с роликами МНЛЗ гибкой цепи с жесткими звеньями (см. Кн. Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3-х томах. Т. 2. Машины и агрегаты сталеплавильных цехов. / Целиков А.И. и др./ М. Металлургия, 1988, с. 234, 2 абз. сверху). Недостатком данной затравки является ее высокая металлоемкость и значительная (5 7 м) длина. Кроме того, затравка описанной конструкции не может быть использована в МНЛЗ несколькими последовательно установленными кристаллизаторами.

Известна также затравка слябовой криволинейной МНЛЗ, содержащая головку и средство перемещения головки, реализованное в виде взаимодействующей с роликами МНЛЗ гибкой шарнирной цепи с раздвижными звеньями (см. там же, 3 абз. сверху). При этом каждое звено состоит из подвижной и неподвижной пластин, между которыми помещена воздушная камера, распирающая пластины при подаче в нее воздуха. Недостатками затравки являются сложность изготовления, значительные металлоемкость и размеры, а также ненадежность работы по причине быстрого выхода из строя воздушных камер и, как следствие, недостаточного сцепления затравки с тянущими роликами. Использование данной затравки для разливки слитков методом послойного наращивания не представляется возможным.

Известна также принятая за прототип затравка машины непрерывного литья с двумя расположенными на оси ручья кристаллизаторами, в которой головка затравки выполнена составной из блоков различного поперечного сечения, смонтированных последовательно один в полости другого с возможностью поступательного перемещения в направлении оси затравки (см. авт.св. СССР N 710768, кл. B 22 D 11/04, фиг. 1 и пример конкретного выполнения). При этом полость каждого последующего блока выполнена сквозной и одинакового по длине поперечного сечения, что предполагает обязательное использование индивидуальных средств перемещения для каждого блока. Недостатком известной конструкции затравочного устройства являются значительные габариты и металлоемкость устройства, обусловленные использованием индивидуальных средств перемещения блоков, а также трудность обеспечения синхронной работы блоков головки в момент начала вытягивания.

Задачей изобретения является создание компактного, с низкой металлоемкостью затравочного устройства, обеспечивающего синхронизацию работы последовательно установленных блоков головки в момент начала вытягивания.

Для решения поставленной задачи в затравке МНЛЗ, содержащей составную головку, выполненную из блоков различного поперечного сечения, смонтированных последовательно один в полости другого с возможностью поступательного перемещения в направлении оси затравки, а также средства перемещения блоков, полость каждого последующего блока выполняют глубиной, равной высоте предыдущего блока, а средства перемещения блоков заменяют одной, установленной на оси затравки тянущей штангой; кроме того, торцевую поверхность каждого предыдущего блока, обращенную к торцевой поверхности полости последующего блока, выполняют в форме усеченной пирамиды; при этом тянущую штангу выполняют раздвижной многозвенной телескопической; а блоки головки дополнительно снабжают фиксаторами в виде воздушной камеры, взаимодействующей с подвижным элементом, выходящим на наружную поверхность блока, и подпружиненными телами качения, выступающими за пределы этой поверхности.

Известно, что одной из проблем разливки многослойных отливок в МНЛЗ является проблема синхронизации работы последовательно установленных кристаллизаторов в момент начале вытягивания. Решение проблемы упирается в создание простого и надежного затравочного устройства, обеспечивающего:

быструю установку его в кристаллизаторах МНЛЗ;

четкую и своевременную последовательность включения кристаллизаторов в момент начала вытягивания слитка;

наименьшие потери металла с головной обрезью слитка;

легкость в управлении процессом вытягивания головы слитка;

конструктивную компактность и малую металлоемкость устройства.

Известные затравочные устройства в применении к МНЛЗ с последовательно установленными кристаллизаторами не отвечают указанным техническим требованиям, т.к. предполагают оснащение каждого из кристаллизаторов своей индивидуальной и независимой от других затравкой. Недостатки данного решения в плане конструктивного несовершенства и трудностей управления разрозненными затравками очевидны.

В отличие от известных затравочных устройств в заявленной затравке полость каждого последующего блока выполнена глубиной, равной высоте предыдущего блока, а средства перемещения блоков выполнены в виде одной, установленной на оси затравки тянущей штанги. Указанный признак позволяет обеспечить конструктивную простоту и низкую металлоемкость средств перемещения блоков, а также снижение до минимума головной обрези слитка.

Выполнение торцевой поверхности каждого предыдущего блока, обращенной к торцевой поверхности полости последующего блока, в форме усеченной пирамиды обеспечивает самоцентрирование блоков при их взаимном перемещении, что исключает заклинивание устройства вследствие непопадания предыдущего блока в полость последующего. Данная форма блоков является не единственной, обеспечивающей центровку блоков (например, возможна форма конуса или др. тела качения), однако эта форма блоков наиболее экономична и проста в изготовлении, что снижает себестоимость устройства и ремонтные издержки.

Выполнение средств перемещения блоков головки в виде раздвижной телескопической штанги обеспечивает наибольшую компактность и низкую металлоемкость устройства. Применение альтернативных вариантов средств перемещения (например, жесткой штанги) лишает устройство этих преимуществ.

Заявленный признак оснащения каждого блока фиксаторами, выполненными в виде воздушной камеры, взаимодействующей с подвижным элементом, выходящим на наружную поверхность блока, оговаривает один из возможных вариантов фиксации блоков в кристаллизаторах и между собой. По мнению авторов, данный способ крепления блоков в сравнении с другими вариантами (например, механическими защелками, гидравлическими зажимами и т.д.) обеспечивает большую надежность, безопасность эксплуатации и относительно низкую себестоимость затравочного устройства.

Оснащение каждого блока подпружиненными телами качения, выступающими за пределы наружной поверхности блоков, позволяет облегчить ввод блоков головки в кристаллизаторы МНЛЗ за счет их самоцентрирования, а также исключить повреждения рабочих поверхностей кристаллизаторов при перемещениях в них блоков.

На фиг. 1 чертежа показан общий вид затравки и схема расположения блоков головки в кристаллизаторах МНЛЗ; на фиг. 2 разрез блока по месту установки фиксатора; на фиг. 3 разрез блока по месту установки тела качения, а на фиг. 4 схема работы затравки в момент начала разливки металла.

Затравка (фиг. 1) содержит составную головку, набранную из блоков 1 3 различного поперечного сечения, установленных в кристаллизаторах 4 6 МНЛЗ с возможностью перемещения в направлении оси X затравки, а также средства перемещения блоков. Ось X затравки совпадает с осью ручья МНЛЗ. Каждый последующий блок головки снабжен полостью, допускающей свободное размещение в ней предыдущего блока. Глубина H_n+1 полости каждого последующего блока равна высоте h_n предыдущего блока. Средство перемещения блоков головки по оси ручья выполнено в виде раздвижной телескопической штанги 7, прикрепленной к блоку 1 наименьшего поперечного сечения. Торцевая поверхность каждого предыдущего блока, обращенная к торцевой поверхности полости последующего блока, имеет скосы 8, придающие нижней части блока форму усеченной пирамиды. Каждый блок дополнительно содержит фиксаторы 9 и подпружиненные тела качения 10, выходящие на наружную поверхность блоков, параллельную оси X.

Фиксаторы (фиг. 2) выполнены в виде размещенной в теле блока воздушной камеры 11, взаимодействующей с накладкой 12, установленной с возможностью перемещения в направлении нормали к наружной поверхности блока. Тела качения (фиг. 3) выполнены в форме роликов 13, установленных в проемах блоков подушками 14, взаимодействующими с пружиной 15, упирающейся в дно проема. Цилиндрическая поверхность роликов выступает за пределы наружной поверхности блока.

Перед началом разливки производят установку затравки в рабочее положение. Для этого последовательным перемещением вверх звеньев раздвижной телескопической штанги 7 (фиг. 1) добиваются размещения блоков 1 3 затравочной головки на требуемых уровнях соответствующих кристаллизаторов 4 - 6. При этом центрирование блоков относительно рабочих поверхностей кристаллизаторов обеспечивается телами качения 10. Далее, при помощи фиксаторов 9 фиксируют блоки в рабочем положении, для чего подают воздух в воздушные камеры 11 (фиг. 2) и прижимают накладки 12 к стенкам кристаллизаторов. Возникшие в результате центровки щели между блоком и стенками кристаллизаторов устраняют асбестовой ветошью, после чего контактирующую с жидким металлом поверхность блоков во избежание приваривания к слитку, покрывают слоем сыпучего холодильника. Затравка готова к работе.

Устройство работает следующим образом. Жидкий металл 16 (фиг. 4) подают в полость первого по ходу разливки кристаллизатора 4, дно которого образовано блоком 1. После формирования необходимой для начала вытягивания слитка толщины твердой корки и затвердевания металла в районе замка затравки избыточное давление воздуха в камере 11 (фиг. 2) первого блока уменьшают. В результате этого подвижный элемент 12 перемещается внутрь блока, чем снимается блокировка блока 1 (фиг. 4) в кристаллизаторе 4. Далее, совместным перемещением блока 1 и верхнего звена штанги 7 производят вытягивание первичного слитка 17 из кристаллизатора 4. При необходимости слиток подвергают действию вторичного охлаждения. По достижении слитком 17 кристаллизатора 5 блок 1 головки вводят в полость следующего блока 2. В момент совмещения верхних краев блоков 1 и 2 производят временную остановку затравки, в период которой надувают воздушную камеру блока 1 и в полость кристаллизатора 5 подают жидкий металл первого наращиваемого слоя.

Далее с блоком 2 производят те же операции, что и с блоком 1 (см. выше), в результате чего из кристаллизатора 5 вытягивают слиток более крупного поперечного сечения. Аналогично вытягивают слиток из последующих кристаллизаторов. Отсоединение затравки от головной части слитка производят после полного затвердевания "головы" с помощью гидравлического домкрата (не показан).

Примером конкретного выполнения заявленного устройства является затравка машины непрерывного литья заготовок для производства слитков сечением 480х1220 мм. Слиток производят в трех последовательно установленных кристаллизаторах сечением 160х900 мм, 320х1060 мм и 480х1220 мм с рабочей скоростью вытягивания 0,3 м/мин. Затравочное устройство, обеспечивающее начало вытягивания слитка, содержит головку с тремя блоками, поперечное сечение которых соответствует сечению указанных кристаллизаторов. При этом каждый следующий блок имеет полость, позволяющую предыдущему блоку разместиться внутри полости. В качестве средства перемещения головки использована трехзвенная телескопическая штанга с диаметром выдвижных звеньев 100, 200 и 300 мм. Длина каждого звена составляет 4 м. Штанга приводится в движение посредством гидравлического механизма с осевым усилием 20 т. Кроме этого, каждый блок головки снабжен установленной по его периметру воздушной камерой с подвижными полиуретановыми накладками. Рабочее давление воздуха в камерах до 1 МПа. Нижняя часть блоков выполнена в форме усеченной пирамиды с углами наклона граней к оси ручья 20 25^o. Наряду с этим, каждый блок оснащен установленными в проемах блока подпружиненными полиуретановыми роликами диаметром 50 мм, выступающими за пределы наружной поверхности блока на 5 мм.

Применение заявленной затравки на МНЛЗ с тремя кристаллизаторами позволяет обеспечить синхронизацию работы блоков головки в момент начала литья, сократить металлоемкость устройства в 1,5 раза и снизить габаритные размеры в направлении длины затравки в 3 раза.

Таким образом, совокупность отличительных признаков заявленного устройства обеспечивает решение поставленных в изобретении задач.