МАШИНА НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК

Полезная модель относится к металлургии, в частности к оборудованию для непрерывной разливки металлов.
Известна установка непрерывной разливки металла, содержащая радиальный кристаллизатор и направляющие устройства для слитка в зоне вторичного охлаждения, которая включает последовательные дуговой участок с радиусом, равным радиусу кривизны кристаллизатора, криволинейный и прямолинейный участки. Дуговой участок с кристаллизатором выполнен длиной 0.2÷0.4 общей длины зоны вторичного охлаждения, а направляющие на криволинейном участке установлены по кривой, радиус кривизны которой прямо пропорционален отношению толщины жидкой фазы слитка при максимальной скорости разливки к разности длины криволинейного участка и текущей длины дуги кривой, причем длина криволинейного участка равна 1.3÷1.8 произведения радиуса кривизны кристаллизатора на величину угла между вертикалью и прямой, соединяющей начало криволинейного участка с центром кривизны кристаллизатора (см. а.с. СССР №349238, В 22 D 11/14).
Недостатком данной установки является низкая надежность из-за высокой неравномерности распределения нагрузок от распрямления заготовки между парами роликов направляющего устройства на криволинейном участке зоны вторичного охлаждения.
Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству является машина непрерывного литья заготовок, содержащая кристаллизатор, последовательно расположенные дуговой, криволинейный и прямолинейный участки зоны вторичного охлаждения и состоящее из пар роликов, оборудованное системой охлаждения, расположенное вдоль зоны вторичного
охлаждения направляющее устройство для заготовки. При этом радиус криволинейного участка определен по зависимости:
s
где R - радиус криволинейного участка, м;
R - радиус дугового участка, м;
k
L - длина криволинейного участка, м;
r
L - длина дугового участка, м;
h - толщина отливаемой заготовки, м;
k
0,5
k - коэффициент кристаллизации стали, м/с;
V - скорость разливки стали, м/с;
S - расстояние от конца криволинейного участка, м (см. свид. РФ №10620, В 22 D 11/14).
Недостатком данной машины является низкая надежность из-за неравномерного распределения нагрузок от распрямления заготовки на криволинейном участке зоны вторичного охлаждения между парами роликов направляющего устройства. Причем неравномерность распределения нагрузок происходит в результате того, что задающий интенсивность распрямления заготовки радиус криволинейного участка зоны вторичного охлаждения определен без учета влияния температуры на жесткость заготовки.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в повышении надежности машины за счет равномерного распределения между парами роликов направляющего устройства нагрузок от распрямления заготовки на криволинейном участке зоны вторичного охлаждения.
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;
f
t - температура на фронте кристаллизации, град;
t1
t2
t3
k, k, k - коэффициенты, зависящие от марки стали и определяющие режим работы системы охлаждения.
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;
f
t - температура на фронте кристаллизации, град;
t1
t2
t3
k, k, k - коэффициенты, зависящие от марки стали и определяющие режим работы системы охлаждения.
f
k
t1
t2
t3
При этом значения параметра t, 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. 27, С. 14, С. 24.
f
Величина параметра t определяется химическим составом разливаемой стали по зависимости, приведенной и известном источнике.
k
k
k
0,5
Коэффициент кристаллизации стали k устанавливает через нарастающую по ходу разливки толщину оболочки заготовки связь между нагрузкой от распрямления последней на пару роликов и расстоянием s до этой пары от конца криволинейного участка зоны вторичного охлаждения. Величина коэффициента кристаллизации стали k общеизвестна и равна k=0.0033 м/с.
t1
t2
t3
Коэффициенты k,k,k, зависящие от марки стали и определяющие режим работы системы охлаждения, устанавливают через изменяющуюся температуру и жесткость заготовки связь между нагрузкой от распрямления последней на пару роликов 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.
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 жесткости. 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 жесткости. Это позволяет в пределах криволинейного участка 3 обеспечить равномерное распределение нагрузок между парами роликов 5 направляющего устройства, что приводит к снижению суммарной нагрузки на ролики, а следовательно к повышению надежности МНЛЗ. Дальше заготовка идет по прямолинейному участку 4 МНЛЗ.
t1
t2
t3
ПРИМЕР. Для машины непрерывного литья заготовок из среднеуглеродистой стали 30 (k=748 град, k=618 град·с, k=0.34) с расстоянием между роликами пары роликов h=0.25 м с незатвердевшей частью длиной
r
k
S
L=23.82 м, имеющей дуговой участок радиусом R=8 м и длиной L=9.366 м, угол сопряжения А=0,37925 рад, криволинейный участок длиной L=7.725 м, значения радиуса криволинейного участка R, для расстояния до различных пар роликов S приведены в таблице 1.
Таблица 1Радиус криволинейного участка
S,м
0
0.773
1.545
2.318
3.090
3.863
4.635
5.408
6.180
6.953
7.725
R<sub>s</sub>,м
∞
89.743
44.330
29.193
21.624
17.083
14.055
11.892
10.271
9.009
8.000
Значения нагрузок от распрямления заготовки F на ролик j-ой пары роликов направляющего устройства криволинейного участка на заявляемой машине, приведены в таблице 2.
Таблица 2Нагрузки на ролики криволинейного участка
j
33
35
37
39
41
43
45
47
F,H
228000
225000
226000
230000
225000
228000
224000
228000
r
k
Для сравнения в таблице 3 приведены значения нагрузок от распрямления аналогичной заготовки F на ролик j-ой пары роликов направляющего устройства криволинейного участка на машине, принятой за прототип (R=8 м, L=10.14 м, А=0,3722 рад, L=6.296 м.)
Таблица 3Нагрузки на ролики криволинейного участка
j
33
35
37
39
41
43
45
47
F,H
245000
243000
229000
226000
222000
220000
218000
215000
S
Как видно из результатов таблиц 2 и 3, выполнение криволинейного участка МНЛЗ с радиусом (R), определенным по заявляемой зависимости, позволяет обеспечить в пределах криволинейного участка равномерность нагрузок от распрямления заготовки распределения между парами роликов направляющего устройства. Это приводит к снижению суммарной нагрузки на ролики, а следовательно к повышению надежности МНЛЗ.