УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЛИННЫХ ПРУТКОВ ИЗ ЦВЕТНОГО МЕТАЛЛА ПОСРЕДСТВОМ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ
APPARATUS FOR MAKING LONG BARS OF NON-FERROUS METAL BY CONTINUOUS CASTING

Данное изобретение относится к установке для изготовления длинных прутков из цветного металла посредством непрерывного литья.
Как известно, сейчас отработана технология производства слитков цветных металлов с помощью установки непрерывного литья, оснащенной подвижной прямолинейной оболочковой литейной формой, состоящей из множества последовательно сцепленных литейных сегментов или корпусов с U-образным поперечным сечением, каждый из которых имеет днище и бока, но открытый на сторонах, направленных к сцепленным сегментам.
Сегменты, которые образуют цепь, могут двигаться вдоль замкнутого пути, который имеет, по меньшей мере, первый, по существу, прямолинейный участок в области литья и охлаждения, в котором они определяют канал движения, опираясь на подходящие рельсовые направляющие.
Ниже по ходу от этого прямолинейного участка путь цепи литейных корпусов продолжается вокруг зубчатого колеса с тормозом, которое отводит цепь, теперь провисшую, вниз, пока она не достигнет второго зубчатого колеса, расположенного в той же плоскости, что и первое, оснащенного электроприводом и прикладывающего тягу, которое отводит цепь обратно вверх и к прямолинейному участку.
Металлическая лента накрывает вышеупомянутый канал, определяющий четвертую сторону замкнутой неразрезной оболочки вдоль прямолинейного участка. Лента движется с той же скоростью, что и литейные корпуса лежащей под ней цепи, и поддерживается в нужном положении под натяжением тремя роликами. Первый ролик расположен выше той точки, в которой литейный стакан или тигель подает расплавленный металл; второй ролик, который оснащен электроприводом, расположен над точкой, в которой отвержденный металлический пруток покидает непрерывную оболочку; третий ролик, который является натяжным роликом (или шкивом), имеет свою ось, обязательно параллельную осям первых двух, и расположен выше, чем они.
Имеется средство охлаждения струями воды, либо воды и воздуха, бьющими в ленту и днище литейных корпусов или всех четырех сторон подвижной оболочки, обеспечивая отверждение металла. Для областей, подвергающихся воздействию, как давления, так и потока, можно отрегулировать струйные форсунки.
Одна из этих установок описана в документе EP1317980 B1. В том патенте установка показана лишь схематически, просто для пояснения принципа ее действия; фактически, на графической иллюстрации не показана целиком система, сообщающая движение роликам для транспортировки ленты, включая существенный натяжной ролик.
Практическое воплощение этой установки, которую на мировом рынке часто называют установкой типа «дорожка и лента» (Track and Belt), чтобы отличить ее от других установок непрерывного литья в оболочковые формы, таких, как установка Проперци (Properzi) типа «колесо и лента» (Wleel and Belt) или установка типа «ленты и боковые перемычки» (Belts and Side Dams), также известную как установка Хазелетта (Hazelett), показано на фиг.1 данной заявки.
На этом чертеже, буква А обозначает несущую конструкцию установки, буква B обозначает электродвигатель привода зубчатого колеса, а буква C обозначает воспринимающее нагрузку зубчатое колесо, которое вызывает сжатие цепи D литейных корпусов E вдоль прямолинейного участка их пути, в которые заливают расплавленный металл. Буква F обозначает металлическую ленту, а буквы G и H обозначают поддерживающие ролики ленты соответственно в точке розлива расплавленного металла и точке расцепления литейных корпусов от прутка на этапе отверждения, и буква I обозначает натяжной ролик или шкив. Буква L обозначает средство сообщения движения роликам и натяжному шкиву I. Буква M обозначает средство, состоящее из роликов или ползунов, для прижима ленты к краям оболочковой литейной формой формы для непрерывного литья с устройством для сообщения движения. Буква N обозначает форсунки охлаждения, а буква O обозначает тигель для розлива металла. Пунктирные линии демонстрирует положение ленты и соответствующих несущих и движущих элементов, когда ее заменяют.
В ходе промышленной эксплуатации выявились несколько проблем этой установки.
Одной из этих проблем, возникающей вследствие смещения различных элементов, является трудность в получении уплотнения между лентой и литейными корпусами, являющегося таким, которое позволяет предотвратить просачивание жидкого металла в начале розлива и неправильную эксплуатацию ленты, сокращающую ее срок службы.
Фактически, в установке вышеописанного типа натяжение ленты, как можно большее, чтобы поддерживать ленту как можно более прямолинейной, и использование обычных средств прижима для гарантии контакта между лентой и лежащими под ней литейными корпусами на всем прямолинейном пути, как указано в документе EP1317980 B1, дали не вполне удовлетворительные результаты.
Фактически, даже очень малая непараллельность осей трех роликов приводит к деформациям и волнистостям в ленте; это сочетается с неопределенным позиционированием средств прижима и вытекающим отсюда их неправильным функционированием (короткий срок службы ленты) и - возможно - также прерыванием литья.
Помимо этого, вследствие требований к техническому обслуживанию и замене ленты, которая изнашивается из-за того, что подвергается воздействию тепловых циклов за одну или более рабочих смен, необходимо, чтобы и натяжной ролик (шкив), и другие два ролика или поддерживающие ролики могли совершать движение от непрерывной оболочковой формы (канала), которое в обычных установках получают за счет установки роликов на рычагах, поворачивающихся вокруг пальцев, подвергнутых механической обработке , на несущей конструкции, которая образует станину всей установки, а также служит опорой зубчатым колесам: тяговому зубчатому колесу и воспринимающему нагрузку зубчатому колесу цепи литейных корпусов. Таким рычагам можно сообщать движение с помощью гидравлических, пневматических или электрических средств сообщения движения.
Обнаружено, что в этой конфигурации, соответствующей известному уровню техники, жидкий металл может проникать между литейными корпусами и лентой; это явление возникает из-за того, что при наличии такой конфигурации, как описанная выше, практически невозможно гарантировать необходимую точность соблюдения параллельности роликов, которые направляют ленту, и зубчатых колес, которые сообщают движение оболочковой форме, а также невозможно гарантировать правильное позиционирование средств прижима.
Фактически, в промышленных воплощениях литейная установка этого типа, которая может достигать 4 метра в высоту и иметь длину, изменяющуюся от 3 до 6 метров и более, обладает значительными размерами, и практически невозможно - даже проявляя предельную осторожность в процессе всех операций развертывания, проводимых на отдельных частях, - поддерживать параллельность всех осей всех вышеописанных вращающихся элементов в пределах допусков, которые достаточно точны, чтобы предотвратить искажение формы и передвижение ленты и неэффективность ползунов или прижимных роликов, а также обуславливаемое этим проникновение металла.
Целью данного изобретения является решение вышеупомянутых проблем путем обеспечения установки типа «дорожка и лента» для изготовления длинных прутков из цветного металла посредством непрерывного литья, которая гарантирует повышенную точность расположения и движения элементов, которые поддерживают и приводят ленту в действие, эффективно предотвращая проникновения металла между литейными корпусами и лентой.
С учетом этой цели, задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить установку, которая гарантирует превосходное уплотнение между лентой и литейными корпусами, делая возможным движение ленты для проведения необходимых операций технического обслуживания.
Еще одна задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить установку, которая предлагает высокую надежность и которой требуются уменьшенные операции технического обслуживания.
Еще одна задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить установку, которую можно обеспечить и эксплуатировать при низких затратах в течение длительных периодов непрерывной работы.
Достичь этой цели и решить эти и другие задачи, которые будут дополнительно пояснены ниже, можно с помощью установки для изготовления длинных прутков из цветного металла посредством непрерывного литья, которая содержит подвижную оболочковую литейную форму, состоящую из множества последовательно расположенных сегментов, каждый из которых имеет участок, определенный днищем и боками, упомянутой оболочковой литейной формы и открытый на сторонах, направленных к соприкасающимся сегментам, причем упомянутые сегменты выполнены подвижными вдоль замкнутого пути, который имеет, по существу, прямолинейный участок в области литья, при этом вдоль упомянутого участка пути упомянутые сегменты, по существу, выровнены и определяют днищем и боками участок оболочковой литейной формы, который непрерывен, по существу, прямолинеен и закрыт - по меньшей мере, на протяжении участка пути ниже по ходу от области литья - накрывающим средством на его стороне, которая пролегает противоположно по отношению к днищу, при этом ниже по ходу от упомянутого, по существу, прямолинейного участка направление упомянутого пути сегментов изменяется для постепенного расцепления упомянутой оболочковой литейной формы от металлического прутка, произведенного отверждением металла в оболочковой литейной форме, при этом упомянутое накрывающее средство содержит ленту, которая проходит вдоль замкнутого пути и поддерживается соответствующим поддерживающим средством, при этом предусмотрено средство для прижима, по существу, прямолинейного участка упомянутой ленты, который обращен к упомянутому, по существу, прямолинейному участку пути сегментов, к стороне упомянутых сегментов, которая противоположна по отношению к их днищу, отличающаяся тем, что упомянутое средство для поддержания ленты содержат, по меньшей мере, два поддерживающих ролика и, по меньшей мере, один натяжной ролик, которые имеют взаимно параллельные оси, ориентированные, по существу, перпендикулярно упомянутому, по существу, прямолинейному участку пути сегментов, при этом упомянутые поддерживающие ролики установлены в неподвижном положении на одной и той же балке, которая проходит, по существу, параллельно упомянутому, по существу, прямолинейному участку пути сегментов.
Дополнительные характеристики и преимущества изобретения станут понятнее из описания предпочтительного - но не исключительного - варианта осуществления установки в соответствии с изобретением, который иллюстрируется в качестве неограничительного примера на прилагаемых чертежах, при этом:
на фиг.1 показана установка непрерывного литья типа «дорожка и лента», обеспеченная в соответствии с известным уровнем техники;
на фиг.2 схематически показана установка в соответствии с изобретением;
на фиг.3 представлено в увеличенном масштабе схематическое поперечное сечение согласно фиг.2, проведенное по линии III-III.
Обращаясь к фиг.2 и 3, отмечаем, что установка в соответствии с изобретением, обозначенная как единое целое позицией 1, содержит подвижную оболочковую литейную форму 2.
Оболочковая литейная форма 2 состоит из множества сцепленных сегментов 3, которые расположены последовательно и которые могут двигаться вдоль пути, который имеет, по меньшей мере, прямолинейный участок 4 в области 5 литья.
На фиг.3 показано, что в каждом из сегментов 3 определен участок с днищем 3a и боками 3b, 3c оболочковой литейной формы 2, который открыт на его сторонах, направленных к сцепленным сегментам 3, а также на его стороне, противоположной по отношению к днищу 3a.
Вдоль участка 4 сегменты 3, по существу, выровнены и определяют участок оболочковой литейной формы 2. Такой участок оболочковой литейной формы 2 является подвижным, неразрезным и прямолинейным, и он закрыт на протяжении его участка ниже по ходу от области 5 литья накрывающим средством 6 на той его стороне, которая противоположна по отношению к днищу 3a различных сегментов 3, составляющих упомянутую форму.
Ниже по ходу от участка 4 направление пути сегментов 3 изменяется, что вызывает постепенное расцепление оболочковой литейной формы 2 от прутка 7 в результате отверждения металла в оболочковой литейной форме 2.
Для удобства сегменты 3 на участке 4 имеют направленной вверх свою сторону, противоположную по отношению к днищу 3а.
Участок 4 проходит под небольшим наклоном, по меньшей мере, на 3° вниз в соответствии с направлением  продвижения 40 сегментов 3 по соответствующему пути.
Говоря подробнее, сегменты 3 соединены со звеньями 8 замкнутой цепи 9, обвитой, по меньшей мере, вокруг двух зубчатых колес 10a, 10b, которые имеют горизонтальные и взаимно параллельные оси и поддерживаются неподвижной несущей конструкцией 11 установки.
Участок 4 пути сегментов 3 определяется верхней ветвью цепи 9, которая проходит между зубчатыми колесами 10a, 10b. Зубчатое колесо 10a можно приводить в действие, сообщая ему вращательное движение вокруг его собственной оси тем способом, который сам по себе известен, чтобы вызвать продвижение цепи 9, а значит - и сегментов 3 вдоль пути,  определенного цепью 9, тогда как другое зубчатое колесо 10b с удобством тормозится таким образом, что сегменты 3 вдоль участка 4 оказываются прижатыми друг к другу.
Звенья цепи 9 сочленены друг с другом посредством пальцев 12, оси которых параллельны осям зубчатых колес 10a, 10b, которые согласуются с центральной областью пальцев 12.
Для удобства, вдоль участка 4 пути сегментов 3 имеется средство поддержания и направления цепи 9, которая несет сегменты 3.
Конкретнее, на пальцах 12 вблизи их аксиальных концов поперечно звеньям цепи 9 и на взаимно противоположных сторонах установлены два колеса 13a, 13b без самостоятельного привода, как показано на фиг.3, а на участке 4 имеются две дорожки 14a, 14b, взаимно параллельные и ограниченные в поперечном направлении соответствующими боками 15a, 15b, на которые эти колеса 13a, 13b опираются.
Накрывающее средство 6 на той стороне оболочковой литейной формы 2, которая противоположна по отношению к днищу 3a, содержат ленту 16, которая предпочтительно изготовлена из стали и которая несколько шире, чем оболочковая литейная форма 2, определенная сегментами 3, и может двигаться по пути, который обращен к участку 4 с его прямолинейным участком.
Лента 16 поддерживается соответствующим поддерживающим средством 17, а на ее прямолинейном участке, который обращен к участку 4, действует средство 18 прижима, которое прижимает ее к краям верхней стороны оболочковой литейной формы 2, ограниченным сегментами 3 вдоль участка 4.
В соответствии с изобретением, поддерживающее средство 17 содержит, по меньшей мере, два поддерживающих ролика 19a, 19b, имеющих оси, которые горизонтальны, взаимно параллельны и ориентированы, по существу, перпендикулярно участку 4 пути сегментов 3. Эти поддерживающие ролики 19a, 19b установлены в неподвижном положении на одной и той же балке 20, которая проходит, по существу, параллельно участку 4 пути сегментов 3.
Для удобства, средство 18 прижима тоже установлено на балке 20.
Конкретнее, поддерживающие ролики 19a, 19b, оси которых параллельны осям зубчатых колес 10a, 10b, поддерживаются таким образом, что упомянутые ролики могут вращаться вокруг своих осей, посредством возможного движения балки 20 к участку 4 или от него, как будет подробнее описано ниже.
Лента 16 представляет собой замкнутый контур и намотана на поддерживающих роликах 19a, 19b и на натяжном ролике 21.
Движение ленты 16, которая продвигается в той же скоростью, что и сегменты 3, возможно за счет трения в контакте с сегментами 3 и/или за счет приведения в действие, по меньшей мере, одного из поддерживающих роликов 19a, 19b.
Натяжной ролик 21 зацепляет зону ленты 16, представляющей собой наружный участок ленты 16, обращенный к, по существу, прямолинейному участку 4 оболочковой литейной формы 2.
Натяжной ролик 21 поддерживается таким образом, что может вращаться вокруг своей собственной оси, которая параллельна осям поддерживающих роликов 19a, 19b, с помощью рычага 22, который поворачивается вокруг соответствующей оси 22а поворота, параллельной оси натяжного ролика 21, к ветви 20a балки 20. Рычаг 22 может поворачиваться относительно балки 20 вокруг оси 22а поворота, например, за счет воздействия силового цилиндра 23 с гидравлическим приводом, чтобы увеличить или уменьшить натяжение ленты 16, как показано пунктирными линиями на фиг.2.
На практике, лента 16 проходит по замкнутому пути, который имеет, конструкцию, по существу, треугольной формы с вершинами, определяемыми двумя поддерживающими роликами 19a, 19b и натяжным роликом 21.
Средство 18 прижима содержит множество роликов 24 или ползунов, которые установлены на балке 20 и упруго прижаты с помощью соответствующих пружин 25 к стороне ленты 16, которая противоположна по отношению к сегментам 3 вдоль участка ленты 16, который обращен к упомянутому, по существу, прямолинейному участку 4 пути сегментов 3.
Для удобства, балка 20 соединена с неподвижной несущей конструкцией 11 установки посредством шарнирного параллелограмма 26, состоящего из пары взаимно параллельных звеньев 27a, 27b, которые шарнирно прикреплены одни своим концом к неподвижной несущей конструкции 11, а другим своим концом - к боку балки 20. Взаимно параллельные оси поворота звеньев 27a, 27b, по существу, перпендикулярны осям поддерживающих роликов 19a, 19b.
Вращение пары звеньев 27a, 27b, который вызывает движение балки 20 параллельно им, в показанном варианте осуществления получается посредством силового цилиндра 28 с гидравлическим приводом, но может быть получен и посредством другого исполнительного механизма известного типа.
В преимущественном варианте, имеется средство охлаждения металла, разливаемого в оболочковую литейную форму 2, а также элементов установки, которые вступают в контакт с разливаемым металлом. Такое средство охлаждения содержит множество форсунок 29 для дозирования охлаждающей текучей среды (в общем случае - воды), которые обращены и вниз, и вбок - к сегментам 3 вдоль участка 4, вследствие чего охлаждающая жидкость бьет в их нижнюю сторону и бока.
Средство охлаждения также содержит множество форсунок 30 для дозирования охлаждающей текучей среды, обращенных сверху к участку ленты 16, которая в каждом случае сцеплена с сегментами 3 вдоль участка 4, так что текучая среда бьет в верхнюю поверхность ленты 16, сцепленной с сегментами 3.
Участок оболочковой литейной формы 2, определенный в каждом из сегментов 3, предпочтительно имеет - в поперечном сечении вбок по отношению к направлению продвижения сегментов 3 вдоль пути, обуславливаемом цепью 9, - конструкцию с формой равнобокой трапеции, раскрытую в нижнем основании.
Металл в расплавленном состоянии подается посредством тигля 31 вблизи верхней части участка пути сегментов 3.
Работа установки в соответствии с изобретением аналогична работе установки, описанной в документе EP1317980 B1. Металл, который разливают из тигля 31 внутрь участка оболочковой литейной формы 2, определен сегментами 3 вдоль участка 4 и постепенно отверждается, образуя неразрезной пруток 7, который постепенно расцепляется от оболочковой литейной формы 2 в конце участка 4 пути сегментов 3 вблизи зубчатого колеса 10b.
Важно отметить, что в установке, соответствующей изобретению, все отверстия балки 20, необходимые для того, чтобы обеспечить посадочные места для валов поддерживающих роликов 19a, 19b и рычага 22, который несет натяжной ролик 21, можно выполнить в едином размещении балки 20, которую можно изготовить из свариваемой стали. Это гарантирует параллельность осей поддерживающих роликов 19a, 19b и натяжного ролика 21 в пределах наименьших возможных допусков. Ввиду этого, можно получить высокую степень точности при соблюдении параллельности между осями роликов 19a, 19b, 21 и осями зубчатых колес 10a, 10b, которые двигают оболочковую литейную форму 2, тем самым заметно уменьшая опасность просачивания жидкого металла между лентой 16 и оболочковой литейной формой 2.
Предпочтительное расположение натягивающих ленту роликов 24 или ползунов на балке 20 дает возможность получить высокий уровень эффективности прижима в различных областях ленты 16 к подвижной оболочковой литейной форме 2 и за счет этого достичь высокого уровня надежности уплотнения между лентой 16 и оболочковой литейной формой 2.
В установке, соответствующей изобретению, установка и снятие ленты 16 может оказаться простым за счет движения балки 20 предпочтительно посредством шарнирного параллелограмма 26, которое гарантирует поддержание параллельности всех осей вращающихся элементов установки.
Высокая точность, достигаемая при обеспечении посадочных мест для валов поддерживающих роликов 19a, 19b, и тот факт, что натягивающие ленту ролики 24 или ползуны установлены на той же балке 20, в которой эти посадочные места обеспечены, делает возможным точную переустановку этих элементов и ленты 16 с каждым циклом производства.
На практике обнаружено, что установка в соответствии с изобретением достигает поставленной цели в полном объеме, поскольку она исключает или существенно уменьшает опасность искажения формы или передвижение ленты, тем самым повышая эффективность прижима ленты к оболочковой литейной форме.
Установка, сконструированная таким образом, допускает многочисленные модификации и изменения, причем все они находятся в рамках объема притязаний прилагаемой формулы изобретения. Кроме того, все ее детали могут быть заменены другими, технически эквивалентными элементами.
На практике, применяемые материалы - при условии, что они совместимы с конкретным приложением, - и размеры могут быть любыми, соответствующими требованиям и известному уровню техники.