SU1458070A1 - Способ непрерывного лить заготовок и машина дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к непрерывной разливке металлов. Целью изобретени   вл етс  повьппение качества слитка. Виброударник, установленный в зоне вторичного охлаждени  МНЛЗ, сообщает слитку косой удар с касательной составл ющей, равной 0,2-4,0 нормальной составл ющей, а в промежутках между ударами прикладывают к поверхности посто нное усилие с перемещением участка его приложени  в сторону выт гивани  слитка. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Description

1

Изобретение относитс  к непрерьш- ной разливке металлов.

Цепью изобретени   вл етс  повышение качества слитка.

На фиг. 1 приведено устройство, общий вид; на фиг. 2 - схема взаимодействи  виброударника со слитком.

Устройство дп  осуществлени  способа (фиг. 1) содержит рабочий канал МНЛЗ 1 с технологической осью 0-0 (стрелкой показано направление выт гивани  слитка), опорный ролик 2, виброударник 3, раму 4 виброударника с продольной осью N-N (нормалью к поверхности слитка в месте удара), 5 активирующую поверхность 5, вибратор 6 с активной осью А-А (стрелками показано направление возмущакицей силы), прижимное устройство 7 с осью В-В, опору 8 с осью D-D, опорный шарнир 9 рамы (шарнир опоры).

упоры 10 и П. Центр т жести раны с вибратором в сборе обозначен буквой С.

Способ осуществл ют следующим образом .

В качающийс  кристаллизатор подают жидкий металл и выт гивают из него т нущими валками через зону вторичного охлаждени  затвердевающий слиток со скоростью 7-35 мм/с. При прохождении через зону вторичного охлаждени  и в сечении, затвердевшем по меньшей мере на 70% по толщине, поверхности слитка с частотой 20- 100 Гц сообщают ударные воздействи  (косой удар), вызывающие его продольную вибрацию амплитудой 0,01-1 мм в пределах свободного хода слитка 0,5- 2 мм, который определ етс  зазорами, в приводе значительных динамических нагрузок не возникает. По знаку тока

двигател  привода определ ют направление сообщаемого им слитку усили  и в случае, если оно противоположно тангенциальной составл ющей ударного импульса (т.е. свободный ход выбран в этом направлении), ударное воздействие прекращают.

Воздействие осуществл ют следующим образом. Раму 4 с активирующей поверхностью 5 перемещает вдоль нормали N-N к поверхности слитка в месте воздействи  с возможностью поворота в плоскости, образованной нормалью N-N, и технологической осью 0-0, под действием возмущающей силы инерционного вибратора 6, измен ющейс  по синусоидальному закону с амплитудой 5-100 кН. Приложение возмущающей силы (по оси А-А) ведут со смещением относительно нормали в сторону , противоположную направлению тангенциальной составл ющей скорости в момент удара по крайней мере на 1,5 м, за счет этого в упом нутой плоскости возникает момент сил, обеспечивающий движение поверхности 5 с поворотом. При этом осуществл ют приложение к ней статического прижимного усили , равного по величине 0,3- 0,9 амплитуды возмущающей силы. Вследствие приложени  такого усили  отрьш поверхности от слитка происходит в фазе, когда возмущающа  сила направлена от слитка и равна по величине 0,3-0,9 своей амплитуды, а врем  свободного движени  поверхности ограничиваетс  соответственно 95-35% периода вибраций. Лини  действи  прижимного удара усили  В-В смещена от линии А-А в сторону выт гивани  слитка по крайней мере на величину смещени  возмущающей силы, за счет чего к моменту удара поверхность 5 успевает возратитьс  в исходное положение (компенсируетс  начальный импульс, сообщаемый слитком в момент ртрьша)-. В конце свободного движени  (в момент удара) нормальна  составл юща  сконы в сторону, противоположную выт гиванию , активирующей поверхности 5 в момент удара сообщают относительную скорость с тангенциальной составл ющей , направленной в сторону выт гивани . Чтобы этот удар не предавалс  на привод т ну1цих валков, перед ударом определ ют направление усили  выт гивани  или слитка и в случае, если оно противоположно направлению выт гивани , ударное воздействие прекращают. При. осуществлении этого воздействи  в результате косого удара , характеризующегос  вьппеуказанны- ми значени ми скорости, возникает сила реакции со стороны слитка с воспринимаемой опорным роликом 2 нормальной составл ющей 20-700 кН и тангенциальной, равной 0,2-0,5 величины нормальной. Поскольку в пределах диапазона значений коэффициента трени  проскальзьшани  не происходит тангенциальна  составл юща  ударного импульса передаетс  слитку с наибольшим эффектом - в продольном направлении передаетс  максимально возможное ускорение величиной .1-10 м/с. Возникающие инерционные перегрузки сопоставимы с силой т жести, под их действием возникают потоки жидкости относительно обладающих несколько более высокой плотностью столбчатых кристаллов затвердевающей корки слитка , что затрудн ет их рост - структура слитка становитс  более дисперсной . Под действием этих перегрузок (ударной волны) происходит ломка меж- кристаллитных перегородок, за счет чего уменьшаетс  осева  пористость.

Магаина непрерывного лить  дл  осуществлени  способа содержит выставленные по технологической оси 0-0 и образующие рабочий канал 1 кристаллизатор , поддерживающие устройства зоны вторичного охлаждени  и т нущие валки с зазором в кинематической цепи привода (на чертеже не показаны).

рости активирующей поверхности равна 10 -1,0 м/с, т.е. по меньшей мере скорости слитка, а отношение величины тангенциальной составл ющей скорости относительно слитка к нормальной равно 0,2-4.

В том случае, когда т нуща  клеть работает большую часть времени процесса в двигательном режиме и свободный ход (зазоры в приводе) выбра

В зоне вторичного охлаждени  вдоль противоположных широких сторон рабочего канала I расположены опорный ролик 2 и виброударник 3, рама 4 к;ото- рого снабжена активирующей поверхно- стью 5, в рабочем положении соприкасающейс  с поверхностью расположенной в рабочем канале заготовки, а таке вибратором 6 направленного действи  и прижимным устройством 7 (пневмоцилиндром ). Рама опираетс  на шарнир 9 шарнирно-подвижной опоры 8, ось D-D которой перпендикул рна в рабочем положении продольной оси рамы,

совпадающей с NN , проход щей через ось N опорного шарнира 9 и место касани  поверхностей в рабочем положении N, Оси шарнира 9 и опорного ролика 2, а также образующа  хцшиндри- ческой активирующей поверхности 5 параллельны между собой и перпендикул рны технологической оси 0-0. Активна  ось вибратора А-А параллельна оси N-N и смещена относительно нее на 0,2-2,5 длины отрезка , а параллельна  обеим ос м ось прижимного устройства смещена вниз относитель но оси А-А на 0,005-1 величины смещени  последней. Сила давлени  прижимного устройства 7 равна 0.,3-0,9 амплитудного усили  вибратора 6 (5- 100 кН). В варианте устройства цилиндрическа  активирующа  поверхность выполнена посередине - в месте пересечени  с продольной осью N-N - круговой с центром в оси N опорного щарнира, а его по кра м она сопр жена с плоскост ми. Центр масс рамы С расположен под осью N-N на оси стержневой опоры D-D. Масса рамы с закрепленными на ней элементами 0,2- 4 т; эффективна  жесткость слитка в направлении нормали . Виброударник снабжен упорами 10 и 11 дл  фиксации опоры и рамы соответственно . Электровибратор 6 электрически св зан с системой управлени  приводом т нушлх валков.

Устройство работает следующим образом .

В начале выт гивани  заготовки из кристаллизатора т нущими валками рама 4 виброударника 3 отведена от рабочего канала 1 и удерживаетс  в этом положении пневмоцилиндром 7. После прохождени  заготовки через т нущие ралки в пневмоцилиндре создают давле- |сие, прижимающее акт 1вирующую поверх- рюсть 5 к поверхности заготовки.Вслед «а этим включают электровибратор 6, в автоматическом режиме определ  -; знак силы тока привода т нущих валков , и в случае, если он отрицателен, электровибратор отключают. После каждого удара происходит совместное движение активирующей поверхности со слитком, она поворачиваетс  (перекатываетс  круговой средней частью).

458070 .6

а после отрыва, когда возмущающа  сила уравновесит прижимное усилие, она возвращаетс  за счет совместного дей- стви  вибратора 6 и прижимного устройства 7 в начальное положение удара . От чрезмерного поворо та в тужили другую сторону рама 4 фиксируетс  плоскост ми, расположенными по кра м

10 поверхности 5. Опора 8 позвол ет раме 4 двигатьс  в направлении нормали N-N , перпендикул рной оси опоры D-D, а также поворачиватьс  вокруг шарнира 9. Во врем  свободного движе15 ни  раме 4 электровибратором 6 за счет его смещени  передаетс  момент количества движени , воспринимаемый слитком через поверхность 5. В рабочем положении центр т жести рамы С

20 расположен под шарниром 9, что способствует стабилизации движени  (устойчивое положение продольной оси рамы N-N горизонтальное). Дл  фиксации виброударника в нерабочем положе25 НИИ предусмотрены упоры 10 и 11. В момент удара нормальна  составл юща  импульса воспринимаетс  через слиток опорным роликом 2, жесткостью этой системы и величиной импульса оп30 редел етс  сила удара (20-700 кН). Под действием силы трени , возникающей ввиду наличи  тангенциальной составл ющей скорости активирующей поверхности 5, ударный импульс пере35 даетс  в направлении технологической оси 0-0, причем при вышеуказанном соотношении плеч действующих на раму сил: рассто ние активной оси вибратора А-А до оси шарнира N и длины

0 отрезка ш между этим шарниром и активирующей поверхностью - проскаль- зьшани  не пронсходит. Слиток испы- тьгоает максимально возможные при данных параметрах удара инерционные

5 нагрузки, благодар  чему улучшаетс  его качество. Поскольку сообщаема  слитку скорость значительно меньше скорости удара (обратно пропорционально массе), усилие, передаваемое 0 приводу т нущих валков при возможном выборе зазоров, незначительно (выбор зазоров допускаетс  не перед ударом, а в ходе воздействи  на слиток после сообщени  ему импульса).

5

Таким образом, обеспечиваетс  надежность работы устройства при его значительной эффективности дл  улуч шени  качества слитка.

Пример, МНЛЗ характеризуетс  рабочим каналом сечением 0,,5 м

и средней длиной от применисковой зоны кристаллизатора до газорезки 20 м. Зазор в приводе т нупшх валков (свободный ход) I мм. С пшроких сторон расположенный в рабочем канале слиток вдоль всей игарины на уровне

ускорение 5,3 м/с , возникающие инерционные перегрузки достаточны дл  эффективного воздействи  на слиток.

Наибольша  эффективность воздействий достигаетс  при отсутствии проскальзывани  активирующей поверхности в момент удара при условии возвра2 м над осью т нущих валков контакти- 10 та активирующей поверхности за врем 

рует с опорным роликом диаметром -свободного движени  в исходное поло0 ,4 м и цилиндрической активирующей

поверхностью виброударника (в рабочем

жение.

В таблице приведены различные значени  отношени  величины нормальной

положении). Активирующа  поверхность

представл ет собой круговой сектор 15 составл ющей к скорости слитка x/V 3 J радиусом 1 м с центром в опорном шарнире рамы, сопр женный с краю с плоскост ми. Ось вибратора смещена вверх относительно горизонтально расположенной продольной оси рамы на 20 0,65 указанного радиуса, а ось прижимного устройства - вниз относительно оси вибратора на 0,055 ) Oj65 1 0,033 м. Амплитуда возмущающей силы

м отношение величин тангенциальной и

нормальной составл ющей относительной скорости в момент удара У/х, а также соответствующие им значени  отношени  смещени  вибратора к длине отрезка NN Pg/r и отношени  смещени 

оси прижимного устройства относительно вибратора к величине смещени  по ...следнего (г,-Гд)/г, при котором аквибратора 30 кН, частота 50.Гц, вели- 25 тивирующа  поверхность возвращаетс  чина усили  прижимного устройства в исходное положение по углу поворота. 0,4 кН. Эффективна  жесткость Кроме того, в таблице приведены оп- слитка в направлении нормали 10 H/MJ т. значени  ускорени  слитка масса рамы с прикрепленными элемента- /ел продольном направлении, которое

ми 1 Т , центр т жести смещен вниз от опорного шарнира по оси рычажной опоры на 25 мм; Коэффициент трени  между поверхност ми 0,5; коэффициент восстановлени  при ударе 0,2.

30 можно получить варьированием параметров удара при значении х/Уел(первые три столбца - максимальные значени ). Система характеризуетс  также коэффициентом трени  между поверхност ми

40

Слиток выт гивают со скоростью 0,9 м/мин. Приложение вибровоздействий ведут в сечении, затвердевшем на 95%. За счет совместного действи  прижимной и возмущающей сил, величины которых и их плечей указаны вьше, в течение 87% периода вибраций акти,- вирующа  поверхность свободно движетс  , после чего происходит удар о поверхность слитка. Относительна  ско- 45 скорости удара свьше 1,0, при кото- ность удара: величина нормальной рых можно получить силу удара, до35 ,2-0,5 и коэффициентом восстанов лени  при ударе , в .таблице приведены значени  комплекса |u(l+R которые при указанных параметрах сп соба и устройства необходимы дл  предотвращени  проскальзьшани  (вел чина передаваемого слитку импульса при этом максимально возможна ). Как видно из таблицы, при всех

значени х относительной нормальной

составл ющей 0,28 м/с, что равно 18,7 скорости слитка, тангенциальной - 1,8 0,28-0,50 м/с, последн   направлена в сторону выт гивани . При этом величина нормальной соста вл ющей силы удара 200 кН, отношение тангенциальной к нормальной 0,5, что равно эффективному коэффициенту трени . К концу совместного движени  тангенциальна  составл юща  скорости уменьшаетс  до нул , импульс полностью передаетс  слитку, проскальзьшани  нет. В продольном направлении передаетс 

50

55

статочную дл  создани  обеспечивающего необходимую эффективность воздействий ускорени , слитка, по меньшей мере равного 1 м/с реальным значением комплекса (ц (l+R)0,2-l ,0 соответствуют значени  TB/IU 0,2- 2,5; (г„-Гв)/Гц 1,0. При вьшеуказан- ных реальных значени х комплекса отсутствие проскальзывани  обеспечиваетс  при соотношении составл ющих скорости удара ,2-4,0.

Применение изобретени  позволит за счет интенсификации и стабнлиза14580708

ускорение 5,3 м/с , возникающие инерционные перегрузки достаточны дл  эффективного воздействи  на слиток.

жение.

В таблице приведены различные значени  отношени  величины нормальной

составл ющей к скорости слитка x/V

м отношение величин тангенциальной и

нормальной составл ющей относительной скорости в момент удара У/х, а также соответствующие им значени  отношени  смещени  вибратора к длине отрезка NN Pg/r и отношени  смещени 

скорости удара свьше 1,0, при кото- рых можно получить силу удара, доможно получить варьированием параметров удара при значении х/Уел(первые три столбца - максимальные значени ). Система характеризуетс  также коэффициентом трени  между поверхност ми

0,2-0,5 и коэффициентом восстановлени  при ударе , в .таблице приведены значени  комплекса |u(l+R), которые при указанных параметрах способа и устройства необходимы дл  предотвращени  проскальзьшани  (величина передаваемого слитку импульса при этом максимально возможна ). Как видно из таблицы, при всех

значени х относительной нормальной

скорости удара свьше 1,0, при кото- рых можно получить силу удара, до

статочную дл  создани  обеспечивающего необходимую эффективность воздействий ускорени , слитка, по меньшей мере равного 1 м/с реальным значением комплекса (ц (l+R)0,2-l ,0 соответствуют значени  TB/IU 0,2- 2,5; (г„-Гв)/Гц 1,0. При вьшеуказан- ных реальных значени х комплекса отсутствие проскальзывани  обеспечиваетс  при соотношении составл ющих скорости удара ,2-4,0.

Применение изобретени  позволит за счет интенсификации и стабнлизации вибраций уменьшить прот женность зоны столбчатых кристаллов в в 1,3-1,8 раз (до 40-55 мм в приведенном примере), уменьшить осевую пористость на 1,0-1,5 балла и повысить на 0,2-0,5% выход годного.

Claims (4)

1. Способ непрерьгоного лить  заготовок , включающий подачу жидкого металла в кристаллизатор, выт гивание из него затвердевающего слитка т нущими валками и наложение на слиток вибрации, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  качества слитка, наложение вибрации осуществл ют на слиток, затвердевший по меньшей мере на 70% по толщине, вибрационное воздействие осуществл ют с направлением его касательной составл ющей параллельно технологической оси слитка и величиной, равной 0,2-4,0 ее нормальной составл ющей, а в промежутках между ударами на поверхность слитка воздействуют посто нным усилием величиной 0,3-0,9 величины вибрационного воздействи , уча- ст;ок наложени  которого перемещают в сторону, противоположную направлению касательной составл ющей вибрационного воздействи , а участок наложени  посто нного усили  перемещают в сторону выт гивани  слитка, причем величины перемещени  участков вибрационного воздействи  и посто нного усили  равны,

2, Способ по п. I, отличающийс  тем, что при разливке

на машине вертикального типа вибрацию осуществл ют в период свободного хода слитка с направлением касатель- ной составл ющей вибрационного воздействи  в сторону выт гивани  слитка .

3.Машина дп  непрерывного лить  заготовок, содержаща  кристаллизатор,

образующие ручей поддерживающие устройства зоны вторичного охлаждени  и т нущие валки, отличающа с  тем, что, с. целью повьшени  качества слитка, она снабжена опорным роликом и виброударником с источником вибрации, прижимным устройством и рамой с щарнирно-подвижной опорой, выполненным с цилиндрической рабочей поверхностью, причем оси шар-

НИРа шарНИРно-подвижной опоры и опорного ролика параллельны, проход ща  через них плоскость перпендикул рна технологической оси машины, а активна  ось источника вибрации параплельна этой плоскости и смещена относительно нее на 0,2-2,5 рассто ни  между осью шарнира шарнирно подвижной опоры и рабочей поверхностью виброударника , при этом опорный ролик к

виброударник расположены с противоположных сторон ручь  машинь1о

4.Машина по п. 3, отличающа с  тем, что центр масс виброударника расположен на оси шарнирно-подвижной опоры ниже плоскости, проход щей через оси опорного ролика и шарнира шарнирно-подвижной опоры, а ось рабочей поверхности виброударника совпадает с осью шарнира шарнирно-подвижной опоры.

и

У/Х

«-Га )/г при x/V, 0.8 Ко П.З Т

.1 .. tl --1|1 «..«,.«

IiZ 58 1,23 1.21 0,35 0,29 0,24 0,022 «

у,,м/с о,8 1,0 1,3 5 10

5,0

- в числителе; ()/rg

1458070

12

n

Продолжение таблицы

/