RU50453U1 - Машина непрерывного литья заготовок - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к металлургии, в частности к оборудованию для непрерывной разливки металлов. Техническая задача, решаемая заявляемой машиной, заключается в повышении качества литых заготовок за счет предотвращения образования трещин в поверхностном слое в результате распределения деформации поверхностного слоя от распрямления заготовки между парами роликов в соответствии с его податливостью. Машина непрерывного литья заготовок, содержащая кристаллизатор 1, последовательно расположенные дуговой 2, криволинейный 3 и прямолинейный 4 участки зоны вторичного охлаждения и направляющее устройство для заготовки с системой охлаждения 6, состоящее из пар роликов 5, расположенных вдоль зоны вторичного охлаждения. При этом радиус криволинейного участка зоны вторичного охлаждения определен по зависимости: , где R_S - радиус криволинейного участка, м; R - радиус дугового участка, м; L_k - длина криволинейного участка, м; S - расстояние от конца криволинейного участка до пары роликов, м; L_r - длина дугового участка, м; h - расстояние между роликами пары роликов, м; L - длина незатвердевшей части заготовки, м; k_k - коэффициент кристаллизации стали, k_k=0,0033 м/с^0,5; k_t1, k_t2, k_t3 - коэффициенты, зависящие от марки стали и определяющие режим работы системы охлаждения. с - число, определяемое маркой стали.

Description

Полезная модель относится к металлургии, в частности к оборудованию для непрерывной разливки металлов.

Известна машина для непрерывной разливки стали, состоящая из криволинейного кристаллизатора, криволинейной проводки зоны вторичного охлаждения и устройств вытягивания и выравнивания криволинейного слитка, которые расположены в месте выхода криволинейного слитка в горизонтальное положение. Радиус криволинейной полости вертикально расположенного кристаллизатора составляет не менее 2/3 глубины жидкой фазы отливаемого слитка (см. а.с. СССР №497090, МПК В 22 D 11/14).

Недостатком данной машины является низкое качество литых заготовок. Причина низкого качества - трещины в поверхностном слое заготовок, возникающие из-за чрезмерно большой ее деформации при однократном распрямлении.

Известна установка непрерывной разливки металлов, содержащая промежуточную емкость, криволинейный кристаллизатор с механизмом качания, систему вторичного охлаждения и оборудованная устройствами для резки непрерывного слитка. Система вторичного охлаждения выполнена в виде шагающих криволинейных брусьев и приводных роликов, расположенных по кривой с плавным переходом от кривизны брусьев до прямой линии (см. а.с. СССР №276338, В 22 D 11/14).

Недостатком данной машины является низкое качество литых заготовок. Причиной низкого качества - трещины в поверхностном слое, возникающие из-за того, что деформация от распрямления заготовки там распределена без учета податливости этого слоя.

Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству является машина непрерывного литья заготовок, содержащая 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. При этом радиус криволинейного участка определен по зависимости:

где

R - радиус криволинейного участка правки, м;

R₀ - базовый радиус машины, м;

L₂ - длина криволинейного участка правки, м;

S - расстояние от конца криволинейного участка правки, м;

(Н_M + L₁) - длина дугового участка, м;

L - длина не затвердевшей части слитка, м (см. Нисковских В.М., Карлинский С.Е., Беренов А.Д. Машины непрерывного литья слябовых заготовок. - М.: Металлургия, 1991. - С.20, 23, 24.).

Недостатком данной машины непрерывного литья заготовок является низкое качество литых заготовок. Причина низкого качества - трещины в поверхностном слое, возникающие из-за того, что деформации от распрямления заготовки в парах роликов при равномерном ее распределении на фронте кристаллизации в поверхностном слое распределяется неравномерно и в конце криволинейного участка правки оказывается выше допустимой деформации.

Техническая задача, решаемая заявляемой полезной моделью, заключается в повышении качества литых заготовок за счет предотвращения образования трещин в поверхностном слое в результате распределения деформации поверхностного слоя от распрямления заготовки между парами роликов в соответствии с его податливостью.

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:

где R_S - радиус криволинейного участка, м;

R - радиус дугового участка, м;

L_k - длина криволинейного участка, м;

S - расстояние от конца криволинейного участка до пары роликов, м;

L_r - длина дугового участка, м;

h - расстояние между роликами пары роликов, м;

L - длина незатвердевшей части заготовки, м;

k_k - коэффициент кристаллизации стали, k_k=0,0033 м/с^0,5;

k_t1, k_t2, k_t3 - коэффициенты, зависящие от марки стали и определяющие режим работы системы охлаждения.

с - число, зависящее от марки стали и определяющее изменение ее податливости с изменением температуры.

Сущность устройства поясняется чертежом, где изображена машина непрерывного литья заготовок.

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_S)

криволинейного участка 3 зоны вторичного охлаждения определен по зависимости:

где R_S - радиус криволинейного участка, м;

R - радиус дугового участка, м;

L_k - длина криволинейного участка, м;

S - расстояние от конца криволинейного участка до пары роликов, м;

L_r - длина дугового участка, м;

h - расстояние между роликами пары роликов, м;

L - длина незатвердевшей части заготовки, м;

k_k - коэффициент кристаллизации стали, k_k=0,0033 м/с^0,5;

k_t1, k_t2, k_t3 - коэффициенты, зависящие от марки стали и определяющие режим работы системы охлаждения.

с - число, зависящее от марки стали и определяющее изменение ее податливости с изменением температуры.

При этом значения коэффициента k_k и коэффициентов k_t1, k_t2, k_t3 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.14, С.24. Число с взято из работы - Андреюк Л.В., Тюленев Г.Г., Прицкер Аналитическая зависимость сопротивления деформации сталей и сплавов от их химического состава // Сталь. - 1972. - №6. - С.522.

Коэффициент кристаллизации стали k_k устанавливает через нарастающую по ходу разливки толщину оболочки заготовки связь между деформацией ее поверхностного слоя в паре роликов и расстоянием S до этой пары от конца криволинейного участка зоны вторичного охлаждения.

Величина коэффициента кристаллизации стали k_k общеизвестна и равна k_k=0,0033 м/с^0,5.

Коэффициенты k_t1, k_t2, k_t3 зависящие от марки стали и определяющие режим работы системы охлаждения, устанавливают через изменяющуюся температуру связь между податливостью поверхностного слоя заготовки 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.

Число с устанавливает связь между температурой и податливостью поверхностного слоя.

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 податливости. По дуговому участку 2 заготовка проходит без изменения ее кривизны, наращивая при этом толщину оболочки. На криволинейном участке 3, радиус которого (R_S) постепенно изменяется по заявляемой зависимости, происходит распрямление заготовки. Причем заявляемая зависимость изменения радиуса (R_S) криволинейного участка 3 обеспечивает интенсивность распрямления заготовки с учетом изменяющейся ее податливости. Это позволяет в пределах криволинейного участка 3 обеспечить распределение деформаций поверхностного слоя заготовки между парами роликов 5 направляющего устройства в соответствии с его податливостью, что приводит к снижению

трещинообразования, а следовательно к повышению качества заготовки. Дальше заготовка идет по прямолинейному участку 4 МНЛЗ.

ПРИМЕР. Для МНЛЗ с дуговым участком радиусом R=8 м и длиной L_r=10,013 м, углом сопряжения А=0,38160 рад длиной криволинейного участка правки L_k=6,281 м, спроектированной под производство заготовок толщиной h=0,25м из стали трубной марки 10Г2ФБЮ (k_t1=748 град, k_t2=618 град·с^kt3, k_t3=0,34, k_k=0,0033 м·с^-0,5, L=17,935 м, с=-4,22), радиус криволинейного участка правки R_S для различных значений расстояния S приведен в таблице 1.

Таблица 1 Радиус криволинейного участка правки
S, м	0	0,628	1,256	1,884	2,512	3,140	3,769	4,397	5,025	5,673	6,281
RS, м	∞	86,288	42,794	28,296	21,048	16,698	13,799	11,728	10,174	8,966	8,000

Соответствующие значения деформаций поверхностного слоя широких граней в парах роликов ε_р от распрямления отливаемой на заявляемой машине заготовки приведены в таблице 2.

Таблица 2 Деформации в поверхностном слое заготовки
S, м	0	0,628	1,256	1,884	2,512	3,140	3,769	4,397	5,025	5,673	6,281
εp, %	0,141	0,144	0,147	0,149	0,152	0,154	0,157	0,150	0,162	0,165	0,168

Для сравнения в таблице 3 приведены деформации поверхностного слоя широких граней в парах роликов ε_р от распрямления аналогичной заготовки, отливаемой на машине, принятой за прототип (R=8 м, L_r=9,366 м, А=0,46244 рад, L_k=6,382 м).

Таблица 3 Деформации в поверхностном слое заготовки
S, м	0	0,639	1,277	1,916	2,554	3,192	3,830	4,468	5,107	5,745	6,383
εn, %	0,270	0,238	0,211	0,189	0,171	0,154	0,140	0,128	0,118	0,108	0,100

Как видно из результатов таблиц 2 и 3, выполнение криволинейного участка правки с радиусом, определяемым по заявленной зависимости, позволяет обеспечить распределение между парами роликов деформаций поверхностного слоя широких граней заготовки от ее распрямления с учетом возрастающей к началу участка податливости этого слоя, что приводит к повышению качества литых заготовок.

Claims (1)

1. Машина непрерывного литья заготовок, содержащая 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, отличающаяся тем, что радиус криволинейного участка зоны вторичного охлаждения определен по зависимости:

   

   ,

   где R_S - радиус криволинейного участка, м;

   R - радиус дугового участка, м;

   L_k - длина криволинейного участка, м;

   S - расстояние от конца криволинейного участка до пары роликов, м;

   L_r - длина дугового участка, м;

   h - расстояние между роликами пары роликов, м;

   L - длина незатвердевшей части заготовки, м;

   k_k - коэффициент кристаллизации стали, k_k=0,0033 м/с^0,5;

   k_t1, k_t2, k_t3 - коэффициенты, зависящие от марки стали и определяющие режим работы системы охлаждения.

   с - число, зависящее от марки стали и определяющее изменение ее податливости с изменением температуры.