механизм качания кристаллизатора машины непрерывного литья заготовок

Формула изобретения

Механизм качания кристаллизатора машины непрерывного литья заготовок, содержащий опорную раму, закрепленные на ней пакеты листовых упругих направляющих, размещенные симметрично с двух сторон относительно прикрепленного к ним качающегося стола, разнесенные двумя ярусами по высоте и имеющие продольные оси симметрии, сходящиеся к оси качания кристаллизатора, гидроцилиндр, жестко закрепленный на опорной раме симметрично относительно листовых упругих направляющих по линии перемещения качающегося стола, и шток гидроцилиндра, соединенный с качающимся столом, отличающийся тем, что пакеты листовых упругих направляющих закреплены на опорной раме двумя концами, а на качающемся столе - по центрам своих пролетов, причем листовые упругие направляющие каждого из пакетов, содержащего не менее двух листов, предварительно изогнуты на мерных прокладках, установленных по краям и центру между ними, при этом листы своими концами выставлены в плоскостях, образующих в совокупности равномерно расходящийся от оси качания пучок, а предварительный прогиб листов по центру выполнен с соблюдением условия

где f_i - величина предварительного прогиба листов по центру, мм;

А - максимальная амплитуда качания кристаллизатора, мм;

N - число листов в пакете листовых упругих направляющих, шт.

i - номер листа в пакете по счету, начиная с крайнего нижнего листа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, в частности к машинам непрерывного литья заготовок.

Известен короткорычажный механизм качания кристаллизатора с уплотненными роликовыми подшипниками и уравновешивающим грузом (журнал “Черные металлы”, №22, 1985 г., с.17-25).

Обладая несомненными достоинствами компоновки, обеспечивающей размещение электропривода вне горячей зоны, а также свободный доступ к секциям вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок, рычажный механизм качания кристаллизатора очень чувствителен к радиальным зазорам в многочисленных кинематических парах (шарнирах). Последнее обстоятельство определяет высокие требования к этим узлам при изготовлении и обслуживании для того, чтобы гарантировать точность хода качания.

От указанного недостатка свободно устройство качания кристаллизатора Динафлекс, известное из журнала “Сталь” №2, 2001 г., с.52-55. Это устройство содержит опорную раму, закрепленные на ней пакеты листовых упругих направляющих, размещенные симметрично с двух сторон относительно прикрепленного к ним качающегося стола и разнесенные двумя ярусами по высоте, с продольными осями симметрии, сходящимися к оси качания кристаллизатора, гидроцилиндр, жестко установленный на опорной раме симметрично относительно листовых упругих направляющих по направлению перемещения качающегося стола, и шток, соединенный с качающимся столом. Упругие плоские направляющие практически не имеют зазоров и трения, не нуждаются в регулярной смазке и обладают большой надежностью. Данное устройство наиболее близко к предлагаемому.

Недостатком этого механизма является значительная погрешность в воспроизведении заданной траектории движения. Замеры, в частности, показали горизонтальные отклонения до 0,06 мм при амплитуде качания 2,5 мм.

При больших значениях амплитуды или для радиальных машин с малым базовым радиусом, или при увеличении сечения отливаемой заготовки ошибка “ведения” будет еще значительнее.

Для снижения эксцентриситета между усилием на штоке гидроцилиндра и усилием трения в кристаллизаторе в известном устройстве гидроцилиндр максимально приближен к стенке кристаллизатора. Это делает его труднодоступным для обслуживания и представляет повышенную пожароопасность при работе гидросистемы на масле.

Предлагаемым изобретением решается задача минимизации погрешности в воспроизведении теоретической траектории движения кристаллизатора при эксцентричной установке гидроцилиндра, позволяющей расположить его за пределами горячей зоны.

Для достижения этого технического результата в механизме качания кристаллизатора машины непрерывного литья заготовок, содержащем опорную раму, закрепленные на ней пакеты листовых упругих направляющих, размещенные симметрично с двух сторон относительно прикрепленного к ним качающегося стола и разнесенные двумя ярусами по высоте, с продольными осями симметрии, сходящимися к оси качания кристаллизатора, гидроцилиндр, жестко закрепленный на опорной раме, расположенный симметрично относительно листовых упругих направляющих по направлению перемещения качающегося стола, и шток гидроцилиндра, соединенный с качающимся столом, согласно изобретению, пакеты листовых упругих направляющих закреплены на опорной раме двумя концами, а с качающимся столом - по центру своих пролетов, причем листовые упругие направляющие каждого из пакетов, содержащего не менее двух листов, предварительно изогнуты на мерных прокладках, установленных по краям и по центру между ними, при этом листы своими концами выставлены в плоскостях, образующих в совокупности равномерно расходящийся от оси качания пучок, а стрелки предварительных прогибов листов по центру выполнены с соблюдением условия

где f_i - величина предварительного прогиба листов по центру, мм,

А - максимальная амплитуда качания кристаллизатора, мм,

N - число листов в пакете листовых упругих направляющих, шт.

i - номер листа в пакете по счету, начиная с крайнего нижнего листа.

Отличительными признаками предлагаемого механизма качания кристаллизатора машины непрерывного литья заготовок от указанного выше известного устройства качания кристаллизатора Динафлекс являются пакеты листовых упругих направляющих, закрепленные на опорной раме двумя концами, а на качающемся столе - по центрам своих пролетов, причем листовые упругие направляющие каждого из пакетов, содержащего не менее двух листов, предварительно изогнуты на мерных прокладках, установленных по краям и центру между ними, при этом листы своими концами выставлены в плоскостях, образующих в совокупности равномерно расходящийся от оси качания пучок, а стрелки предварительных прогибов листов по центру выполнены с соблюдением условия

где f_i - величина предварительного прогиба листов по центру, мм,

А - максимальная амплитуда качания кристаллизатора, мм,

N - число листов в пакете листовых упругих направляющих, шт.

i - номер листа в пакете по счету, начиная с крайнего нижнего листа.

Анализ научно-исследовательской и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого устройства с признаками известных технических решений. Пакеты листовых упругих направляющих в заявляемом устройстве отличаются от широко применяемых, в частности, в приборостроении упругих направляющих в виде плоских пружин, использованием предварительно изогнутых листов в пакетах, а также заявляемым соотношением размеров, характеризующим предварительный изгиб листов.

Использование пакетов с предварительно изогнутыми листами в указанной связи с остальными элементами устройства позволяет повысить жесткость упругих плоских направляющих по отношению к возмущающему моменту, обусловленному эксцентриситетом от усилия гидроцилиндра и усилия трения в кристаллизаторе и тем самым повысить точность воспроизведения траектории движения кристаллизатора.

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения, со ссылкой на чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - общий вид механизма качания кристаллизатора МНЛЗ в аксонометрии;

на фиг.2 - пакет листовых упругих направляющих в аксонометрии;

на фиг.3 - продольный разрез механизма качания кристаллизатора МНЛЗ;

на фиг.4 - кинематика качания кристаллизатора, крайнее верхнее положение;

на фиг.5 - то же, нейтральное положение;

на фиг.6 - то же, крайнее нижнее положение.

Механизм качания кристаллизатора машины непрерывного литья заготовок содержит опорную раму 1, жестко закрепленные на ней своими концами пакеты листовых упругих направляющих 2. Эти пакеты размещены симметрично с двух сторон относительно прикрепленного к ним качающегося стола 3, разнесены двумя ярусами по высоте и имеют продольные оси симметрии 4, сходящиеся к оси качания 5 кристаллизатора. Узлы крепления 6 качающегося стола к пакетам листовых упругих направляющих располагаются по центру их пролетов. Гидроцилиндр 7 жестко закреплен на опорной раме симметрично относительно листовых упругих направляющих 2 по линии перемещения качающегося стола, а его шток 8 соединен с качающимся столом 3. Листовые упругие направляющие каждого из пакетов 3 содержат не менее двух листов 9, предварительно изогнутых на мерных прокладках 10. Прокладки 10 установлены по краям и центру между листами 9, при этом листы своими концами выставлены в плоскостях, образующих в совокупности равномерно расходящийся от оси качания 11 пучок, а стрелки прогибов 12 листов по центру выполнены с соблюдением указанного выше условия.

Механизм качания кристаллизатора работает следующим образом.

Шток гидроцилиндра 8 приводит в движение качающийся стол 3. При этом узлы его крепления 10 к пакетам упругих направляющих 2 перемещаются по перпендикулярам к продольным осям симметрии 4 пакетов, сходящимся к оси качания 5 механизма.

Ось качания 5 является мгновенным центром скоростей, определяющим движение кристаллизатора 13, закрепленного на качающемся столе 3, по дуге окружности с центром на оси качания.

Если вес качающихся масс легко уравновешивается разгрузочными пружинами, то от эксцентриситета технологической нагрузки (сила трения в кристаллизаторе) и усилия гидроцилиндра возникает возмущающий момент, искажающий номинальную траекторию движения.

Благодаря наличию отличительных признаков, характеризующих пакеты листовых упругих направляющих, при ходе кристаллизатора из крайнего нижнего положения через равные интервалы подъема 2A/(N-1) листы 9 пакетов 2 последовательно принимают плоскую форму. Это отражено в таблице.

Наличие плоских или слабоизогнутых листов в пакетах на всем интервале перемещений кристаллизатора резко повышает жесткость разнесенных по высоте пакетов по отношению к возмущающим моментам и обеспечивает высокую точность воспроизведения заданной траектории качания.

Пример. Мелкосортная радиальная МНЛЗ с базовым радиусом 7 м для разливки заготовок 150150.

Механизм качания кристаллизатора с пакетами листовых упругих направляющих и гидроцилиндром привода выполнен в соответствии с формулой данного изобретения. Пакеты гибких листовых направляющих разнесены по высоте на 1500 мм и имеют пролет 1200 мм. В каждом пакете установлено по три листа толщиной 4 мм и шириной 100 мм. По краям пакета листы установлены через прокладки с расстоянием между ними 38 мм, а по центру 34 мм. При этом начальный прогиб для первого и третьего листов составляет 4 мм. Качающиеся массы (стол, кристаллизатор с катушкой ЭМП) суммарным весом до 1,5 т уравновешиваются витыми пружинами сжатия.

В процессе непрерывной разливки сталь подается в кристаллизатор, из которого вытягивается заготовка сечением 150150 мм со скоростью до 2 м/мин. Кристаллизатору сообщается качание с частотой 350 цикл/мин и амплитудой А=4 мм.

Усилие трения в кристаллизаторе (технологическая нагрузка) при вытягивании достигает величины 0,7 т. Эксцентриситет этой нагрузки 1200 мм определяет возмущающий момент до 0,84 тм.

Тем не менее, наличие плоских или слабоизогнутых листов в пакетах на всем интервале перемещений кристаллизатора обеспечит величину горизонтальных отклонений литейного канала, не превышающую 0,01 мм, на всем промежутке перемещения кристаллизатора при качании его с максимальной амплитудой 4 мм.

Предлагаемый механизм качания кристаллизатора с вынесением гидроцилиндра и пакетов листовых упругих направляющих из горячей зоны исключает возможность заливки жидким металлом и обеспечивает свободный доступ при его обслуживании.