Устройство для получения непрерывнолитых деформированных заготовок
APPARATUS FOR PRODUCING CONTINUOUSLY CAST DEFORMED BILLETS

Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывной разливке металлов.
Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство является устройство (Патент №2041011 RU. Устройство для непрерывного литья заготовок. Опубл. 09.08.1995), содержащее разливочных ковш со стаканом, вертикальный кристаллизатор, образованный парой стенок с наклонными верхними и нижними участками рабочей поверхности, каждая из которых закреплена на двух эксцентриковых параллельных горизонтальных валах, а каждая из рабочих стенок второй пары - на нижнем приводном эксцентриковом валу с возможностью смещения по фазе к первой паре возвратно-поступательного движения. При этом эксцентрики на верхних валах больше, чем эксцентрики на нижних валах, а приводными являются нижние валы. Рабочие боковые стенки на верхних валах совершают качательное движение в вертикальной плоскости.
Недостатки известного устройства заключаются в малой степени деформации (разрушении) корочки кристаллизующегося металла в верхней части кристаллизатора, что влияет на процесс отвода тепла стенками кристаллизатора и зарождение новых центров кристаллизации в жидком металле, и, как результат, недостаточная эффективность тепловой работы кристаллизатора и охлаждения металла. Кроме того, такая конструкция дает проскальзывание вертикальных стенок по кристаллизовавшемуся металлу при их перемещении вверх. Застывший металл за счет сил трения частично поднимается стенками вверх, а, следовательно, при последующем перемещении стенок вниз, уменьшается шаг подачи, а, значит, снижается производительность установки.
Заявляемое устройство содержит разливочный ковш со стаканом, вертикальный кристаллизатор, который образован парой рабочих стенок с наклонными верхними и калибрующими нижними участками рабочей поверхности, каждая из наклонных стенок совершает вращательное движение в вертикальной плоскости на двух вращающихся приводных эксцентриковых валах и второй парой вертикальных рабочих стенок, совершающих возвратно-поступательное движение. На каждой наклонной стенке в верхней части имеется окно, в котором на плоских подшипниках качения (скольжения) перемещается в вертикальной плоскости подушка от вращения верхнего приводного эксцентрикового вала, эксцентрик которого больше чем эксцентрик нижнего приводного вала.
Задача изобретения - повышение качества получаемого металлоизделия и увеличение производительности устройства.
Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого устройства, заключается в повышении надежности и эффективности его работы.
Ограничительные признаки: разливочный ковш со стаканом, вертикальный кристаллизатор, образованный парой стенок с наклонными и калибрующими нижними участками рабочей поверхности, каждая из которых выполнена с возможностью вращательного движения на двух эксцентриковых валах с обеспечением деформации затвердевающей заготовки, и второй парой стенок, выполненных с возможностью возвратно-поступательного движения, при этом эксцентрик верхнего эксцентрикового вала больше эксцентрика нижнего эксцентрикового вала
Отличительные признаки: эксцентрик верхнего вала больше эксцентрика нижнего вала на величину, обеспечивающую возможность перемещения наклонных верхних участков стенок кристаллизатора со скоростью и величиной сближения стенок большей, чем скорость и величина сближения стенок нижних калибрующих участков стенок кристаллизатора, при этом каждая стенка кристаллизатора с наклонным верхним участком в верхней части содержит окно прямоугольной формы, выполненное с возможностью перемещения в нем в вертикальной плоскости на плоских подшипниках качения или скольжения подушки, в которой установлен с возможностью вращения верхний эксцентриковый вал.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого устройства и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.
Вследствие того, что эксцентрик верхнего приводного вала больше нижнего, скорость и величина сближения наклонных стенок в верхней части кристаллизатора будет больше, чем в нижней его части. В средней и верхней частях кристаллизатора затвердевший металл будет только на его стенках. Большая часть металла будет в этой области находиться в жидком состоянии, поэтому деформирование этой корочки металла не вызовет большого роста усилий деформирования. Корочка закристаллизовавшегося металла в силу своих физико-механических свойств будет преимущественно разрушаться, создавая новые центры кристаллизации и интенсифицируя теплообмен между жидким металлом и охлаждаемыми стенками кристаллизатора. Возможность такой кинематики движения наклонных стенок осуществляется за счет перемещения подушек от вращения верхних приводных эксцентриковых валов. При такой кинематике сближения наклонных стенок будет изменяться (уменьшаться) их угол наклона относительно вертикальной плоскости, что затруднит движение затвердевшего металла вслед за перемещением вверх вертикальных стенок, и, следовательно, приведет к увеличению шага при движении вертикальных стенок вниз. А это - увеличение производительности установки.
На чертеже приведен внешний вид устройства. Заявляемое устройство состоит из разливочного ковша 1 с погружным стаканом 2, вертикального кристаллизатора, включающего пару стенок 3 с наклонными поверхностями 4 и калибрующими поверхностями 5, и пару рабочих стенок 6 с вертикальными поверхностями 7. Рабочие стенки 3 имеют сквозные отверстия 8, 9 для приводных эксцентриковых валов 10, 11. При этом нижние окна 8 имеют цилиндрическую форму, а верхние окна 9 имеют прямоугольную форму, в которых помещаются подушки 12 на эксцентриковых валах 11, способные перемещаться на плоских подшипниках качения или скольжения 13.
Работа устройства: жидкий металл из ковша 1 через погружной стакан 2 поступает в составной кристаллизатор с подвижными стенками 3, приводящимися в движение от приводных эксцентриковых валов 10, 11, где охлаждается путем отвода тепла стенками кристаллизатора, деформируется и выталкивается вниз в виде заготовки заданного поперечного сечения. При этом в кристаллизаторе наблюдаются три зоны: зона жидкого металла; зона жидкого металла и закристаллизовавшейся корочки; зона твердого металла.
1
2
При повороте эксцентриковых валов 10, 11 от точки а к точки 6 (см. чертеж) вследствие того, что расстояние между центрами валов неизменно, а эксцентриситет е>>е, подушки 12, в которых вращаются верхние эксцентриковые валы 11, будут перемещаться в окна 9 внутри наклонных стенок кристаллизатора по подшипниками 13. При этом скорость сближения наклонных поверхностей 4 боковых стенок 3 в верхней части значительно больше, чем в нижней из-за разности величин эксцентриков верхних и нижних приводных валов 10, 11. Следовательно, боковые стенки кристаллизатора будут поворачиваться в вертикальной плоскости из положения а (см. чертеж) в положение б (пунктирные линии), препятствуя перемещению вверх закристаллизовавшегося металла вслед за поднимающимися вертикальными стенками 6 кристаллизатора.