КРИСТАЛЛИЗАТОР

Полезная модель относится к области спецэлектрометаллургии, конкретнее к конструкциям кристаллизаторов, используемых для получения слитков, в том числе полых, на установках электрошлакового переплава.
Известен короткий подвижный прямой кристаллизатор, применяемый для электрошлаковой выплавки слитков [1].
Недостатком такого кристаллизатора является то, что его использование для выплавки полых заготовок ограничено только выплавкой заготовок с толщиной стенок не менее 100 мм и высотой не более 1 м, в противном случае расплавляемые электроды должны иметь большее сечение и их невозможно разместить между кристаллизатором и дорном.
Известен короткий подвижный Т-образный кристаллизатор рубашечного типа, состоящий из медного кокиля, который снаружи охвачен стальным кожухом. В зазоре между кокилем и кожухом протекает охлаждающая вода [2]. Герметичность водяной полости достигается применением уплотнений в нижней и верхней частях кристаллизатора.
Недостатком данной конструкции кристаллизатора является то, что во время переплава сгорают применяемые уплотнения, соответственно начинает течь вода, что приводит к остановке переплава. Кроме того, кристаллизаторы рубашечного типа не обеспечивают достаточную жесткость и эксплуатационную стойкость. К тому же при эрозии медного кокиля шлаковой надставки приходится его менять или ремонтировать, причем последнее снижает надежность кристаллизатора.
В качестве прототипа взят короткий подвижный Т-образный блочный кристаллизатор с канальным охлаждением, состоящий из 2-х частей: формирующей части и шлаковой части, содержащий шлаковую надставку, каждая из которых выполнена из меди и имеет автономное охлаждение. При электрошлаковом переплаве нижняя часть кристаллизатора формирует наружную поверхность слитка, а верхняя часть контактирует со шлаковой ванной, в которой расплавляются электроды [3].
Недостатком описанного кристаллизатора является, во-первых, низкая стойкость шлаковой надставки кристаллизатора из-за того, что при переплаве происходит эрозия кристаллизатора в зоне постоянно расположенного
зеркала шлаковой ванны, обусловленная протеканием тока в цепи «электрод А - шлаковая ванна - кристаллизатор - шлаковая ванна - электрод X». Пораженные участки находятся напротив электродов, конфигурация износа представляет собой полуовал. На таком кристаллизаторе можно переплавить максимум 16-18 слитков, после чего он отправляется на восстановительный ремонт; во-вторых, при выплавке слитков, в том числе полых из сталей, имеющих температуру плавления ниже, чем у флюса, происходит разбрызгивание последнего. Флюс с температурой до 1700°С попадает на вспомогательную оснастку печи, находящуюся выше кристаллизатора: воронку, распределяющую поступающий из дозатора флюс, центрирующие электроды устройства, газоочистку, приводя их в негодность за время переплава одного слитка, что приводит к удорожанию последнего.
Задачей создания полезной модели является увеличение срока службы кристаллизатора для получения электрошлаковых, в т.ч. полых слитков из сталей легкоплавких марок с сохранением вспомогательной оснастки печи.
Для решения поставленной задачи предлагается конструкция короткого подвижного кристаллизатора, состоящего из формирующей части и шлаковой части, выполненной из двух равных взаимозаменяемых стальных шлаковых надставок.
Выполнение шлаковой части из двух взаимозаменяемых шлаковых надставок позволяет поменять их местами после эрозионного разрушения нижней надставки, благодаря тому, что соединение между формирующей частью, шлаковыми надставками и верхней плитой имеют одинаковую форму. Срок службы кристаллизатора увеличивается вдвое. Надставки, где и происходит эрозионное разрушение, делаются не медными, а стальными, что позволяет уменьшить стоимость кристаллизатора и увеличить срок его службы, т.к. сталь является более стойким к эрозии и более дешевым материалом. К тому же в 2 раза увеличивается высота верхней части кристаллизатора, в которой расположена шлаковая ванна. Благодаря удалению расположенной над кристаллизатором оснастки печи от расплавленного флюса, вышеуказанная оснастка не будет расплавляться и отпадет необходимость ее ремонта и замены. Нижняя часть кристаллизатора, в которой формируется слиток традиционно выполнена из меди, т.к. медь имеет высокий коэффициент теплопередачи и плохо смачивается жидкой сталью.
На рисунке изображен предлагаемый кристаллизатор, где 1 - формирующая слиток часть, 2 - шлаковые надставки, 3 - стягивающая плита, 4 - шпилька.
На нижнюю, формирующую слиток, часть кристаллизатора (1) устанавливаются друг за другом шлаковые надставки (2). Кристаллизатор стягивается при помощи верхней (3) и нижней (4) плит и шпилек (5). Собранный таким образом кристаллизатор ставится на каретку печи, опускается на поддон, печь готова к работе.
Предлагаемая конструкция кристаллизатора позволяет увеличить срок службы кристаллизатора для получения полых слитков из сталей легкоплавких марок с сохранением вспомогательной оснастки.
1. Под редакцией академика Б.Е.Патона и академика АН УССР Б.И.Медовара «Электрошлаковые печи», Киев «Наукова думка», 1976 г., стр.89.
2. А.А.Волохонский, М.А.Киссельман и др. «Электрошлаковое литье полых стальных заготовок. Новый этап», «Электрометаллургия» №6, 2006 г., стр.23
3. Под редакцией академика Б.Е.Патона и академика АН УССР Б.И.Медовара «Электрошлаковые печи», Киев «Наукова думка», 1976 г., стр.97-98.