SU933204A2 - Устройство дл непрерывной разливки металла - Google Patents

Description

(St) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА

I

Изобретение относитс  к металлур гии, а именно к непрерывной разливке металлов и сплавов.

По авт.св. М° известно устройство дл  непрерывной разливки металла , содержащее герметичный корпус, заполненный охладителем, и установленный в нем стакан-излучатель, выполненный в виде полого цилиндра с продольными пазами на его внешней поверхности, бандаж, охватывающий стакан-излучатель, и по меньшей мере один электромеханический преобразователь , жестко закрепленный на бандаже .

Однако данное устройство имеет существенный недостаток, заключающийс  в том, что более 50% ультразвуковой энергии, излучаемой преобразовател ми , тер етс  при передаче ее из бандажа в стакан-излучатель вследствие выполнени  внешней поверхности последнего с продольными пазами В результате этого часть ультразвуковой

энергии  вл етс  потер нной дл  пррце с са раз рушени   короч ки мет алла, образующейс  на внутренней поверхности стакана-излучател .

Целью изобретени   вл етс  устранение потерь ультразвуковой энергии при передаче ее от ультразвукового преобразовател  в стакан-излучатель.

Цель достигаетс  тем, что в устto ройстве дл  непрерывной разливки по авт.св. № на внутренней поверхности бандажа выполнены продольные пазы в количестве, равном числу пазов в стакане-излучателе, и состав

ts л ющие с ними общие каналы дл  прохождени  охладител , причем пазы бандажа выполнены с поперечным сечением , увеличивающимс  в направлении к стакану-излучателю, в виде равно20 бедренного треугольника с углом при его вершине равным 5-80, глубиной, составл ющей 0,3-0,8 толщины стенки ба здажа, шириной, на 0,1-40% превышающеи ширину пазов стакана-излучател .

Ниже приводитс  пример конкретного осуществлени  предлагаемого устройства , не исключающий других вариантов его выполнени  в объеме формулы изобретени .

На фиг о 1 представлено предлагаемое устройство, вертикальный разрез; на,фиг. 2 - то же, горизонтальный разрез.

Стакан-излучатель 1 устройства изготовлен в виде полого цилиндра из меди, т.е. из материала, характеризующегос  высокой теплопроводность и нерастворимостью в стали. Внешн   поверхность стакана-излучател  выпол нена с Продольными радиусными пазами 2 посто нного поперечного сечени  Стакан-излучатель охвачен по всей внешней поверхности толстостенным бандажом 3, изготовленным из материала с высоким пределом текучести, например из титана На внутренней поверхности бандажа выполнены в количестве , равном числу пазов 2 стакана-излучател , продольные пазы 4, имеющие посто нное поперечное сечение по его высоте и увеличивающеес  в направлении к стакану-излучателю. Пазы А бандажа по ширине превышают пазы 2 стакана-излучател  и образуют вместе с ними общие каналы. На внешней поверхности бандажа жестко закреплен ультразвуковой преобразова тель 5 радиальных колебаний. Преобразователь снабжен обмоткой 6 возбуждени , котора  подключена к ультразвуковому генератору (не показан) Коаксиально расположенные стакан-излучатель 1, бандаж 3 и ультразвуковой преобразователь 5 акустически соединены между собой и установлены в герметичном корпусе, образованном двум  секци ми - верхней 7 и нижней 8о Верхн   секци  корпуса снабжена устройством 9 душирующего типа и обтекателем 10, выполненным в виде кольца. Обтекатель 10 закреплен на боковой поверхности секции 7, в кото рой выполнено два отверсти  11 и 12 соответственно дл  подвода в гермети ческий корпус и отвода из него охладител , например технической воды. .Предлагаемое устройство, устанавливаемое между емкостью с жидким металлом 13, например разливочным ковшом Н, и кристаллизатором 15, в

котором формируетс  слиток 16, раба тает следующим образом.

Перед началом эксплуатации устройства в герметичный корпус через

отверстие 11, выполненное в его верхней секции 7, подают воду. Душирующим устройством 9 вода равномерно распредел етс  по полости, расположенной над стаканом-излучателем 1 и

Claims (2)

1. бандажом 3. Из этой полости вода одновременно поступает во все каналы, образованные пазами 2 стакана-излучател  1 и пазами Ц бандажа 3, и, проход  по ним, охлаждает внешнюю поверхность стакана-излучател  и внутреннюю поверхность бандажа. Из этих каналов вода поступает в нижнюю секцию 8 герметичного корпуса и заполн ет его, охлажда  при этом внешнюю поверхность бандажа 3 и поверхности ультразвукового преобразовател  5. Эффективность охлаждени  преобразовател , обуславливающа  стабильность его работы, достигаетс  ступенчатой формой нижней секции 8 герметичного корпуса и расположением в его верхней секции 7 кольцеобразного обтекател  10. При полном заполнении герметичного корпуса вода душирующим устройством 9 направл етс  в полость, расположенную над обтекателем 10, из которой иОТВОДИТСЯ через отверстие 12. Одновременно с подачей воды в герметичный корпус в кристаллизатор 15 также подают воду. После заполнени  водой герметичного корпуса и кристаллизатора включают ультразвуковой генератор, к которому посредством обмотки 6 возбуждени  подсоединен ультразвуковой преобразователь 5. Переменное напр жение резонансной частоты, поступа  с генератора на обмотку преобразовател , создает в нем магнитный поток. Под действием магнитных сил преобразователь возбуждаетс  и начинает совершать радиальные колебани ; т.е. периодически сжиматьс  и расшир тьс . Колебани  преобразовател  5 передаютс  бандажу 3, а от него стакануизлучателю 1, в результате чего его стенка, т.е. внутренн   поверхность, начинает совершать колебани  с ультразвуковой частотой. Причем передача ультразвуковой энергии, излучаемой преобразователем 5, осуществл етс  без потерь. Это достигаетс  выполнением на внутренней поверхности бандажа 3 продольных пазов , имеющих поперечное сечение в виде равнобедренного треугольника с углом при его вершине, расположенной ближе к преобразователю 5, равным 5-80 Ширина пазов i, т.е. длина основани  упом нутого треугольника, на Q, превышает ширину паза 2 в стаканеизлучателе . А высота этого треугольника , т.е. глубина паза , составл ет 0,3-0,8 толщины стенки бандажа 3. Однако в случае выполнени  пазов с углом при их вершине более указанного предела, например в 90, или по ширине меньшими, чем пазы 2 в стакане-излучателе , часть ультразвуковой энергии, поступающей из бандажа в стакан-излучатель, будет потер на, В первом случае это обусловлено тем что ультразвуковые колебани , приход щиес  на боковые поверхности двух р дом расположенных пазов k, после отражени  от них под углом в будут распростран тьс  навстречу друг другу, и, следовательно, будут демпфированы, а во втором случае тем , что часть ультразвуковых колеба ний встретит на своем пути полость, заполненную быстро движущейс  водой, стенки которой перпендикул рны направлению их распространени . Кроме того, р д других геометрических размеров пазов оказывает существен ное вли ние на количество ультразвуковой энергии, поступающей в стаканизлучатель . Так уменьшение глубины n зов t до указанного предела, т.е. до 0,3 толщины стенки бандажа, при их посто нной ширине или увеличение ширины пазов бандажа при их посто нной глубине до величины, на 40 превышающей ширину пазов стакана-излучател , обуславливают увеличение угла при вершине паза, приближающегос  в своих значени х к 90 Поэтому, в случае выполнени  пазов 4 бандажа с глубиной менее, чем 0,3 толщины его стенки, или с шириной, превышающей ширину пазов 2 стакана-излучател  более, чем на kQ%, некотора  часть передаваемой ультразвуковой энергии будет также потер на, поскольку величина угла при вершине паза 4 пре высит , В своих максимальных значени х глубина пазов Ц, а их. ширина, наоборот, в минимальных значени х ограничены соответственно усталостной прочностью материала, из которого изготовлен бандаж 3, и шириной пазов 2 стакана-излучател , обуславливающеи также и минимальное значение (5) угла при вершине паза , Если пазы будут выполнены с глубиной , превышающей 0,8 толщины стенки бандажа, то становитс  возможным его усталостное разрушение в процессе работы устройства. В случае же равенства ширины пазов 2 и Ц их ориентаци  друг относительно друга при запрессовке стакана-излучател  в бандаж в значительной степени затрудн етс , что приводит к потер м ультразвуковой энергии. Ориентаци  пазов бандажа и стакана-излучател  существенно облегчаетс , если разница в их ширине составл ет всего лишь 5-15 После возбуждени  ультразвукового преобразовател  5 открывают стопор разливочного ковша И, обеспечива  в первый момент разливки заполнение стакана-излучател  1 жидким металлом 13. Затем, регулиру  положение стопора , устанавливают уровень металла на необходимой высоте, т.е. несколько выше торца стакана-излучател . Жидкий металл, например трубна  сталь 17Г2Ф, поступа  из разливбчного ковша И в стакан-излучатель 1, за счет охлаждени  его внешней поверхности водой, протекающей по каналам, образованным пазами 2 и i, несколько охлаждаетс , например с до 1510 С, подверга сь при этом обработке ультразвуковыми колебани ми. Воздействие на металл энергией ультразвуковых колебаний способствует его дегазации и интенсивному перемешиванию. При этом за счет охлаждени  внешней поверхности стакана-излучател  на его внутренней поверхности образуетс  корочка твердого металла. Под воздействи-. ем ультразвуковых колебаний, амплитуда которых в данном устройстве составл ет 10-20 микрон, накристаллизовавша с  корочка сбрасываетс  со стенки стакана-излучател  и разрушаетс . Образовавшиес  после ее разрушени  фрагменты кристаллов вместе со струей металла попадают в кристаллизатор 15, где служат дополнительными центрами кристаллизации При формировании слитка 16. При прохождении жидкого металла через стакан-излучатель , толщина стенки которого выбираетс  в зависимости от необходимой величины сн ти  перегрева и мощности ультразвукового преобразовател , есо температура понижаетс  на 7 . Следует отметить, что на интенсивность сн ти  перегрева геометрические размеры пазов k бандажа 3 не оказывают никакого вли ни , поскольку она полностью определ етс  геометрическими размерами стакана-излучател  1 и пазов 2, в нем выполненных, а также скоростью прохождени  охладител  через общие каналы , образованные пазами стаканаизлучател  и бандажа. Попада  в водоохлаждаемый кристаллизатор ISt сечением, например, равным м металл кристаллизуетс  в слиток 16, который выт гивают из кристаллизатора со скоростью 0,9-1,2 м/мин. После окончани  разливки металла включают ультразвуковой генератор и прекращают подачу воды в герметичный корпус устройства и в кристаллизатор. В предлагаемом устройстве, рассчи танном на частоту 18-20 кГц, в стакане-излучателе , толщина стенки которого равна 10 мм, выполнено шестнадцать радиусных пазов
2. 2. Глубина и ширина этих пазов составл ет соответственно 6 и А мм. В бандаже 3, имеющем стенку толщиной в 15 мм, так же выполнено шестнадцать пазов с поперечным сечением в виде равнобедренного треугольника, угол при вершине которого равен Б . Глубина этих пазов равна 10 мм и составл ет 0,66 от толщины стенки бандажа, а их ширина, равна  5 мм, на 12,5% пре вышает ширину пазов стакана-излучател  Оптимальными размерами пазов, выполненных в бандаже,  вл ютс  таки при которых угол при их вершине составл ет Сопоставительный анализ известного и предлагаемого устройства показы вает, что предлагаемое обладает 1 существенным преимуществом перед известным . Это преимущество заключаетс  в том, что передача ультразвуковой энергии от бандажа в стакан-излучатель осуществл етс  без ее потерь, в результате чего процесс разрушени  твердой корочки, образующейс  на внутренней поверхности стакана-излучател , значительно интенсифицируетс , А это, в свою очередь. Позвол ет увеличить скорость разливки металла и скорость выт гивани  слитка из кристаллизатора. Формула изобретени  Устройство дл  непрерывной разливки металла по авт.св. № , отличающеес  тем, что, с целью устранени  потерь ультразвуковой энергии при передаче ее от ультразвукового преобразовател  в стакан-излучатель, на внутренней поверхности бандажа выполнены продольные пазы в количестве, равном числу пазов в стакане-излучателе, и составл ющие с ними общие каналы дл  прохождени  охладител , причем пазы бандажа выполнены с увеличением поперечного сечени  а направлении к стакану-излучателю в виде равнобедренного треугольника с углом при его вершине, равным 5-80 , глубиной. составл ющей 0,,8 толщины стенки бандажа, шириной, на 0, превышающей ширину пазов стакана-излучател . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № , кл. В 22 D 11/10, 1976.

   Фи,г.1