ОХЛАЖДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО КРИСТАЛЛИЗАТОРА ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ МАШИНЫ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК ИЗ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

3
Полезная модель относится к области металлургии, в частности, к непрерывному и полунепрерывному литью заготовок из цветных металлов и сплавов на горизонтальных машинах с объемом тигля не более 12000 см и температурой расплава не более 1500°С.
3
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является охлаждающее устройство графитового кристаллизатора горизонтальной машины непрерывного литья заготовок из цветных металлов и сплавов с объемом тигля не более 12000 см и температурой расплава не более 1500°C, изготовленное из верхней и нижней частей, расположенных на кристаллизаторе со стороны выхода металла (Металлург, 2011, №2, С.56-57).
В процессе кристаллизации поперечное сечение непрерывной заготовки начинает уменьшаться в объеме и под воздействием на нее силы тяжести опирается на нижнюю часть кристаллизатора, вследствие чего образуется воздушный зазор между верхней частью слитка и кристаллизатором. Воздушный зазор приводит к снижению теплообмена с охлаждающим устройством, т.е. температура верхней части слитка на выходе из кристаллизатора выше, чем на нижней.
Кроме того, из-за более интенсивного охлаждения боковой поверхности слитка имеет место перепад температуры по его ширине. Получаемая таким образом при кристаллизации слитка неравномерная структура негативно влияет на дальнейшую обработку металла.
Техническим результатом является повышение качества слитка за счет более равномерной структуры по его толщине и ширине.
3
Технический результат достигается тем, что в охлаждающем устройстве графитового кристаллизатора горизонтальной машины непрерывного литья заготовок из цветных металлов и сплавов с объемом тигля не более 12000 см и температурой расплава не более 1500°C, изготовленном из верхней и нижней частей, расположенных на кристаллизаторе со стороны выхода металла, каждая его часть содержит два контура охлаждения, при этом каждый контур состоит из канала для подвода охлаждающей жидкости, выполненного в центральной части охлаждающего устройства, вдоль направления движения металла, поперечного канала относительно направления движения металла, расположенного со стороны входа металла в кристаллизатор, с заглушкой и канала для отвода охлаждающей жидкости, выполненного со стороны боковой поверхности охлаждающего устройства под углом к направлению движения металла, образуя в этом направлении сужающийся контур, а каналы для подвода охлаждающей жидкости в нижней части охлаждающего устройства снабжены кранами на входе охлаждающей жидкости. При этом угол между каналами для отвода охлаждающей жидкости и направлением движения металла составляет 10-15°.
На рис.1 представлен общий вид охлаждающего устройства, изготовленного из верхней (1) и нижней (2) частей, расположенного на кристаллизаторе (3) со стороны выхода металла (показано стрелкой).
На рис.2 изображена верхняя часть охлаждающего устройства, состоящая из двух контуров с каналами для подвода (4) и отвода (7) охлаждающей жидкости, причем каналы (7) расположены под углом а к направлению движения металла, и поперечными (5) относительно направления движения металла каналами, расположенными со стороны входа металла в кристаллизатор (показано стрелкой) с заглушками (б), препятствующими вытеканию охлаждающей жидкости из контуров.
На рис.3 изображена нижняя часть охлаждающего устройства, которая отличается от верхней части тем, что каналы для подвода (4) охлаждающей жидкости снабжены кранами (8) на входе охлаждающей жидкости. В процессе разливки металла с помощью кранов (8) можно регулировать подачу охлаждающей жидкости.
Показателем, характеризующим равномерность кристаллизации слитка по его толщине и ширине, является температура сверху и снизу слитка на выходе из кристаллизатора, которую измеряли контактными термометрами, расположенными по ширине слитка. Точность измерения контактного термометра составляет ±1°C. Из-за воздушного зазора между верхней частью слитка и кристаллизатором температура слитка на выходе из кристаллизатора сверху выше, чем снизу. Температуру слитка снизу можно приблизить к температуре сверху за счет сокращения подачи охлаждающей жидкости путем плавного закрывания кранов (8), установленных на каналах (4) в нижней части охлаждающего устройства. Если температура слитка снизу начнет превышать температуру сверху, то следует увеличить поток охлаждающей жидкости в каналах (4) путем плавного открывания кранов (8). Поскольку разность температуры металла между центральной частью и боковой поверхностью увеличивается по направлению движения металла в кристаллизаторе, ее компенсирует расположение каналов для отвода (7) охлаждающей жидкости под углом к направлению движения металла, образуя сужающийся контур в этом направлении. Разность температуры сверху и снизу слитка, измеренной по его середине, а также по его ширине сверху и снизу на выходе из кристаллизатора в пределах точности измерения контактного термометра обеспечивает более равномерную структуру слитка по его толщине и ширине, т.е. повышение его качества, а, следовательно, достижение технического результата.
Угол между каналами для отвода охлаждающей жидкости и направлением движения металла 10-15° обеспечивает минимальную разность температуры по ширине слитка сверху и снизу на выходе из кристаллизатора.
Пример.
3
На горизонтальной машине непрерывного литья заготовок с объемом тигля 12000 см отливали серебро с температурой расплава 1020°C в слиток сечением 20×200 мм. Угол между каналами для отвода (7) охлаждающей жидкости и направлением движения металла составил 12°. Каждая часть медного охлаждающего устройства были выполнены с двумя контурами охлаждения. В начале литья краны (8) в нижней части охлаждающего устройства были полностью открыты, обеспечивая циркуляцию воды подобно тому, как происходит в верхней части. Температуру слитка измеряли тремя контактными термометрами сверху и тремя снизу, причем один термометр с каждой стороны был расположен по середине слитка, а два - по краям. Температура слитка сверху в середине на выходе из графитового кристаллизатора составила 180°C, по краям - 178°C, а снизу в середине - 170°C, по краям - 168°C. Постепенно перекрывая подачу воды в каналы (4) с помощью кранов (8) в нижней части охлаждающего устройства, добились минимального перепада температуры по толщине и ширине слитка. Температура слитка сверху в середине на выходе из кристаллизатора составила 182°C, по краям - 180°C, а снизу в середине - 180°C, по краям - 178°C. Металлографический анализ пробы, отобранной от слитка, показал практически равномерную структуру по его толщине и ширине.
3
Следовательно, охлаждающее устройство графитового кристаллизатора горизонтальной машины непрерывного литья заготовок прямоугольного сечения из цветных металлов и сплавов с объемом тигля не более 12000 см и температурой расплава не более 1500°C, изготовленное из верхней и нижней частей, расположенных на кристаллизаторе со стороны выхода металла, в котором каждая его часть содержит два контура охлаждения, при этом каждый контур состоит из канала для подвода охлаждающей жидкости, выполненного в центральной части охлаждающего устройства, вдоль направления движения металла, поперечного канала относительно направления движения металла, расположенного со стороны входа металла в кристаллизатор, с заглушкой и канала для отвода охлаждающей жидкости, выполненного со стороны боковой поверхности охлаждающего устройства под углом к направлению движения металла, образуя в этом направлении сужающийся контур, а каналы для подвода охлаждающей жидкости в нижней части охлаждающего устройства снабжены кранами на входе охлаждающей жидкости обеспечивает повышение качества слитка за счет более равномерной структуры по его толщине и ширине.