МАШИНА НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК

Полезная модель относится к металлургии, в частности к оборудованию для непрерывной разливки металлов.
Известна машина для непрерывной разливки стали, состоящая из криволинейного кристаллизатора, криволинейной проводки зоны вторичного охлаждения и устройств вытягивания и выравнивания криволинейного слитка, которые расположены в месте выхода криволинейного слитка в горизонтальное положение. Радиус криволинейной полости вертикально расположенного кристаллизатора составляет не менее 2/3 глубины жидкой фазы отливаемого слитка (см. а.с. СССР №497090, МПК В 22 D 11/14).
Недостатком данной машины является низкое качество литых заготовок. Причина низкого качества - трещины в поверхностном слое заготовок, возникающие из-за чрезмерно большой ее деформации при однократном распрямлении.
Известна установка непрерывной разливки металлов, содержащая промежуточную емкость, криволинейный кристаллизатор с механизмом качания, систему вторичного охлаждения и оборудованная устройствами для резки непрерывного слитка. Система вторичного охлаждения выполнена в виде шагающих криволинейных брусьев и приводных роликов, расположенных по кривой с плавным переходом от кривизны брусьев до прямой линии (см. а.с. СССР №276338, В 22 D 11/14).
Недостатком данной машины является низкое качество литых заготовок. Причиной низкого качества - трещины в поверхностном слое, возникающие из-за того, что деформация от распрямления заготовки там распределена без учета податливости этого слоя.
Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству является машина непрерывного литья заготовок, содержащая кристаллизатор,
последовательно расположенные дуговой, криволинейный и прямолинейный участки зоны вторичного охлаждения и направляющее устройство для заготовки с системой охлаждения, состоящее из пар роликов, расположенных вдоль зоны вторичного охлаждения. При этом радиус криволинейного участка определен по зависимости:
где
R - радиус криволинейного участка правки, м;
0
R - базовый радиус машины, м;
2
L - длина криволинейного участка правки, м;
S - расстояние от конца криволинейного участка правки, м;
M
1
(Н + L) - длина дугового участка, м;
L - длина не затвердевшей части слитка, м (см. Нисковских В.М., Карлинский С.Е., Беренов А.Д. Машины непрерывного литья слябовых заготовок. - М.: Металлургия, 1991. - С.20, 23, 24.).
Недостатком данной машины непрерывного литья заготовок является низкое качество литых заготовок. Причина низкого качества - трещины в поверхностном слое, возникающие из-за того, что деформации от распрямления заготовки в парах роликов при равномерном ее распределении на фронте кристаллизации в поверхностном слое распределяется неравномерно и в конце криволинейного участка правки оказывается выше допустимой деформации.
Техническая задача, решаемая заявляемой полезной моделью, заключается в повышении качества литых заготовок за счет предотвращения образования трещин в поверхностном слое в результате распределения деформации поверхностного слоя от распрямления заготовки между парами роликов в соответствии с его податливостью.
Поставленная задача решается тем, что в известной машине непрерывного литья заготовок, содержащей кристаллизатор,
последовательно расположенные дуговой, криволинейный и прямолинейный участки зоны вторичного охлаждения и направляющее устройство для заготовки с системой охлаждения, состоящее из пар роликов, расположенных вдоль зоны вторичного охлаждения, согласно изменению, радиус криволинейного участка зоны вторичного охлаждения определен по зависимости:
S
где R - радиус криволинейного участка, м;
R - радиус дугового участка, м;
k
L - длина криволинейного участка, м;
S - расстояние от конца криволинейного участка до пары роликов, м;
r
L - длина дугового участка, м;
h - расстояние между роликами пары роликов, м;
L - длина незатвердевшей части заготовки, м;
k
k
0,5
k - коэффициент кристаллизации стали, k=0,0033 м/с;
t1
t2
t3
k, k, k - коэффициенты, зависящие от марки стали и определяющие режим работы системы охлаждения.
с - число, зависящее от марки стали и определяющее изменение ее податливости с изменением температуры.
Сущность устройства поясняется чертежом, где изображена машина непрерывного литья заготовок.
S
Машина непрерывного литья заготовок содержит радиальный кристаллизатор 1, последовательно расположенные дуговой 2, криволинейный 3 и прямолинейный 4 участки зоны вторичного охлаждения и направляющее устройство для заготовки, состоящее из пар роликов 5, расположенных вдоль зоны вторичного охлаждения. Направляющее устройство оборудовано системой охлаждения 6. При этом радиус (R)
криволинейного участка 3 зоны вторичного охлаждения определен по зависимости:
S
где R - радиус криволинейного участка, м;
R - радиус дугового участка, м;
k
L - длина криволинейного участка, м;
S - расстояние от конца криволинейного участка до пары роликов, м;
r
L - длина дугового участка, м;
h - расстояние между роликами пары роликов, м;
L - длина незатвердевшей части заготовки, м;
k
k
0,5
k - коэффициент кристаллизации стали, k=0,0033 м/с;
t1
t2
t3
k, k, k - коэффициенты, зависящие от марки стали и определяющие режим работы системы охлаждения.
с - число, зависящее от марки стали и определяющее изменение ее податливости с изменением температуры.
k
t1
t2
t3
При этом значения коэффициента k и коэффициентов k, k, k взяты из работы - Роликовая проводка машин непрерывного литья заготовок криволинейного типа, конструирование и расчет / В.А.Пиксаев, К.Н.Вдовин, В.А.Зубачев и др. - Магнитогорск: Издание МГМА, 1998. - С.14, С.24. Число с взято из работы - Андреюк Л.В., Тюленев Г.Г., Прицкер Аналитическая зависимость сопротивления деформации сталей и сплавов от их химического состава // Сталь. - 1972. - №6. - С.522.
k
Коэффициент кристаллизации стали k устанавливает через нарастающую по ходу разливки толщину оболочки заготовки связь между деформацией ее поверхностного слоя в паре роликов и расстоянием S до этой пары от конца криволинейного участка зоны вторичного охлаждения.
k
k
0,5
Величина коэффициента кристаллизации стали k общеизвестна и равна k=0,0033 м/с.
t1
t2
t3
Коэффициенты k, k, kзависящие от марки стали и определяющие режим работы системы охлаждения, устанавливают через изменяющуюся температуру связь между податливостью поверхностного слоя заготовки и расстоянием S до этой пары от конца криволинейного участка зоны вторичного охлаждения. Значения данных коэффициентов общеизвестны и выбираются в зависимости от марки стали в соответствии с рекомендациями известного источника.
Число с устанавливает связь между температурой и податливостью поверхностного слоя.
S
S
Машина работает следующим образом. Жидкую сталь заданной марки подают в кристаллизатор 1, где осуществляется ее первичное охлаждение с образованием частично закристаллизовавшейся заготовки. Из кристаллизатора 1 заготовка поступает в состоящее из пар роликов 5 направляющее устройство зоны вторичного охлаждения, система охлаждения 6 которого отрегулирована в соответствии с маркой стали отливаемой заготовки. Такой режим работы системы охлаждения 6 заготовки обеспечивает соответствующее изменение ее температуры, а следовательно, и податливости. По дуговому участку 2 заготовка проходит без изменения ее кривизны, наращивая при этом толщину оболочки. На криволинейном участке 3, радиус которого (R) постепенно изменяется по заявляемой зависимости, происходит распрямление заготовки. Причем заявляемая зависимость изменения радиуса (R) криволинейного участка 3 обеспечивает интенсивность распрямления заготовки с учетом изменяющейся ее податливости. Это позволяет в пределах криволинейного участка 3 обеспечить распределение деформаций поверхностного слоя заготовки между парами роликов 5 направляющего устройства в соответствии с его податливостью, что приводит к снижению
трещинообразования, а следовательно к повышению качества заготовки. Дальше заготовка идет по прямолинейному участку 4 МНЛЗ.
r
k
t1
t2
t3
k
S
kt3
-0,5
ПРИМЕР. Для МНЛЗ с дуговым участком радиусом R=8 м и длиной L=10,013 м, углом сопряжения А=0,38160 рад длиной криволинейного участка правки L=6,281 м, спроектированной под производство заготовок толщиной h=0,25м из стали трубной марки 10Г2ФБЮ (k=748 град, k=618 град·с, k=0,34, k=0,0033 м·с, L=17,935 м, с=-4,22), радиус криволинейного участка правки R для различных значений расстояния S приведен в таблице 1.
Таблица 1Радиус криволинейного участка правки
S, м
0
0,628
1,256
1,884
2,512
3,140
3,769
4,397
5,025
5,673
6,281
R<sub>S</sub>, м
∞
86,288
42,794
28,296
21,048
16,698
13,799
11,728
10,174
8,966
8,000
р
Соответствующие значения деформаций поверхностного слоя широких граней в парах роликов ε от распрямления отливаемой на заявляемой машине заготовки приведены в таблице 2.
Таблица 2Деформации в поверхностном слое заготовки
S, м
0
0,628
1,256
1,884
2,512
3,140
3,769
4,397
5,025
5,673
6,281
ε<sub>p</sub>, %
0,141
0,144
0,147
0,149
0,152
0,154
0,157
0,150
0,162
0,165
0,168
р
r
k
Для сравнения в таблице 3 приведены деформации поверхностного слоя широких граней в парах роликов ε от распрямления аналогичной заготовки, отливаемой на машине, принятой за прототип (R=8 м, L=9,366 м, А=0,46244 рад, L=6,382 м).
Таблица 3Деформации в поверхностном слое заготовки
S, м
0
0,639
1,277
1,916
2,554
3,192
3,830
4,468
5,107
5,745
6,383
ε<sub>n</sub>, %
0,270
0,238
0,211
0,189
0,171
0,154
0,140
0,128
0,118
0,108
0,100
Как видно из результатов таблиц 2 и 3, выполнение криволинейного участка правки с радиусом, определяемым по заявленной зависимости, позволяет обеспечить распределение между парами роликов деформаций поверхностного слоя широких граней заготовки от ее распрямления с учетом возрастающей к началу участка податливости этого слоя, что приводит к повышению качества литых заготовок.