КРИСТАЛЛИЗАТОР МАШИНЫ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК

Полезная модель относится к области металлургии и может быть использована в машинах непрерывного литья заготовок.
Известен кристаллизатор для непрерывного литья слябов, содержащий охлаждаемые широкие и узкие медные стенки, образующие рабочую полость, при этом узкие стенки состоят из верхнего участка с прямолинейной рабочей поверхностью и сопряженного с ним нижнего участка с криволинейной рабочей поверхностью (см. патент РФ №2241573 B22D 11/043).
Недостатком данного кристаллизатора является низкая стойкость за счет быстрого износа узких стенок по всей их длине. Это происходит в результате того, что между слябом и прямолинейной рабочей поверхностью узких стенок в силу криволинейной усадки металла сляба образуется зазор значительной величины, который способствует неравномерном нагреву по высоте узких стенок, что приводит их к короблению, а, следовательно, к быстрому износу. Кроме того, плавный переход прямолинейной рабочей поверхности верхнего участка стенок в криволинейную рабочую поверхность их нижнего участка не обеспечивает точность криволинейной усадки металла, в результате чего, в нижней части кристаллизатора наблюдается увеличение контактного давления между поверхностью сляба и поверхностью стенок, что приводит к увеличению износа последних в этом месте.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является кристаллизатор машины непрерывного литья заготовок, содержащий охлаждаемые широкие и соединенные с ними узкие стенки, выполненные из меди и образующие рабочую полость, причем верхние и нижние участки узких стенок со стороны рабочей полости выполнены скошенными во встречном направлении с образованием между этими участками в средней части прямолинейного участка (см. патент РФ №79815, B22D 11/043).
Недостатком известного кристаллизатора является его невысокая стойкость из-за интенсивного износа нижних скошенных участков узких медных стенок. Это происходит в результате того, что между вытягиваемым слябом и нижним скошенным участком узких стенок возникают большие силы трения, которые приводят к износу нижней рабочей части медных стенок кристаллизатора. Кроме того, угол скоса поверхности нижнего участка узких стенок не обеспечивает плавного выхода сляба из кристаллизатора, что приводит к значительному увеличению контактного давления между поверхностью сляба и поверхностью стенок кристаллизатора, а, следовательно, к интенсивному износу последних.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в повышении стойкости кристаллизатора.
Поставленная задача решается тем, что в известном кристаллизаторе машины непрерывного литья заготовок, содержащем охлаждаемые широкие и соединенные с ними узкие стенки, выполненные из меди и образующие рабочую полость, при этом верхний и нижний участки узких стенок со стороны рабочей полости выполнены скошенными во встречном направлении с образованием между этими участками прямолинейного участка, согласно изменению, вдоль боковых кромок нижнего скошенного участка каждой узкой стенки выполнены фаски треугольной формы, поверхность которых конгруэнтна, при этом ширина основания каждой фаски составляет 0,15-0,17 ширины узкой стенки, а ее высота равна 0,24-0,26 высоты указанной стенки.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 изображен общий вид кристаллизатора МНЛЗ, в разрезе;
- на фиг.2 вид узкой стенки кристаллизатора со скосами.
Заявляемый кристаллизатор МНЛЗ содержит охлаждаемые широкие 1 (фиг.1) и соединенные с ними узкие стенки 2 (фиг.1, 2), выполненные из меди и образующие рабочую полость 3 (фиг.1). Верхний 4 (фиг.2) и нижний 5 участки каждой узкой стенки 2 (фиг.1, 2) со стороны рабочей полости 3 выполнены скошенными во встречном относительно друга направлении с образованием между указанными участками узкой стенки 2 прямолинейного участка 6. Вдоль боковых кромок нижнего скошенного участка 5 каждой узкой стенки 2 (фиг 1, 2) выполнены фаски 7 (фиг.2) треугольной формы, поверхность которых конгруэнтна (соразмерна). При этом ширина (b) основания каждой треугольной фаски 7 равна 0,15-0,17 ширины (В) узкой стенки 2, а высота (h) фаски 7 равна 0,24-0,26 высоты (Н) узкой стенки 2.
Выполнять фаску 7 треугольной формы с шириной основания меньше 0,15 ширины узкой стенки 2 нецелесообразно, так как в углах сопряжения нижних участков широких 1 и скошенных узких 2 стенок между последними и жесткими ребрами граней вытягиваемой заготовки возникает высокое контактное давление, в результате которого происходит интенсивное истирание поверхности медных стенок.
Выполнять фаски 7 с шириной основания, превышающей 0,17 ширины узкой стенки 2 также нецелесообразно, так как в этом случае возможна деформация (прогиб) граней вытягиваемой заготовки, твердость которых по сравнению с твердостью ребер значительно меньше, что может привести к аварийности кристаллизатора.
Выполнять высоту фасок 7 меньше 0,24 высоты узкой стенки 2 нецелесообразно, так как в углах сопряжения нижних участков широких 1 и скошенных узких стенок 2 между последними и жесткими ребрами граней вытягиваемой заготовки возникает высокое контактное давление, в результате которого происходит истирание поверхности медных стенок в углах узкой медной стенки 2.
Выполнять высоту фасок 7 больше 0,26 высоты узкой стенки 2 нецелесообразно, так как это приведет к нарушению сопряжения узких стенок 2 и широких стенок 1, что может привести к аварийности кристаллизатора.
Работает кристаллизатор МНЛЗ следующим образом.
Жидкий металл подают в рабочую полость 3 (фиг.1), образованную охлаждаемыми медными широкими 1 и узкими 2 стенками. В верхней части рабочей полости 3 металл, контактируя с охлаждаемыми медными стенками 1 и 2, начинает кристаллизоваться по периметру и на его поверхности затвердевает оболочка в виде твердой корочки.
При этом благодаря скошенной поверхности верхнего участка 4 узких стенок 2 твердая оболочка заготовки за счет криволинейной усадки металла отходит от указанных стенок и между ними и заготовкой образуется зазор оптимально допустимого размера, который способствует равномерной передаче тепла от металла заготовки на выполненные из меди широкие 1 и узкие 2 медные стенки кристаллизатора, в результате чего, температура их нагрева будет практически одинаковой по всей высоте.
Далее при прохождении заготовки по участку 6 с прямолинейной поверхностью узких стенок 2 происходит нарастание и повышение твердости оболочки заготовки за счет поддержания постоянного контакта ее поверхности с охлаждаемыми широкими 1 и узкими 2 медными стенками. Это позволяет обеспечить выравнивание температуры нагрева указанных стенок по всей их площади, что предотвращает коробление стенок, а значит их преждевременный износ.
Затем заготовка поступает в нижнюю часть рабочей полости 3, где благодаря встречному направлению скошенной поверхности нижнего участка 5 узких стенок 2 относительно их верхнего участка 4 между поверхностью заготовки и указанными участками стенок 2 вновь образуется зазор, уменьшающий плотность их контакта.
Кроме того, выполнение вдоль боковых кромок нижнего участка 5 узких стенок 2 фасок 7 треугольной формы с конгруэнтной поверхностью, позволяет в нижней части рабочей полости 3 по углам сопряжения широких 1 и узких 2 медных стенок создать дополнительные зоны разгрузки контактного давления ребер граней вытягиваемой заготовки на поверхность узких стенок 2. А так как ребра заготовки по сравнению с ее гранями имеют большую твердость, то указанные дополнительные зоны способствуют значительному снижению интенсивности их трения о поверхность узких медных стенок 2, что позволяет снизить износ последних, а, следовательно, повысить стойкость кристаллизатора.
Для подтверждения преимуществ заявляемого кристаллизатора в конвертерном цехе ОАО «ММК» на МНЛЗ №4 на одном ручье проведены испытания криволинейного кристаллизатора с треугольными фасками со следующими параметрами: ширина основания треугольной фаски задавалась равной 0,15-0,17 ширины узкой стенки, высота фаски - 0,24-0,26 высоты узкой стенки. В качестве известного использовали кристаллизатор МНЛЗ с традиционной поверхностью узких стенок. На заявляемом и известном кристаллизаторах провели 98 плавок. Во время испытания разливали слябы размерами: 1450×250, скорость разливки была в пределах 0,8-0,9 м/мин. Износ узких стенок кристаллизатора с заявляемым профилем по углам нижней части рабочей полости составил: средний износ 0,43 мм, максимальный 0,59 мм. Износ узких стенок традиционного кристаллизатора по углам составил: средний износ 2,77 мм, максимальный 3,42 мм.
Результаты испытаний показали, что стойкость заявляемого кристаллизатора в 5-6 раз выше по сравнению с известной конструкцией.