Кристаллизатор машины непрерывного литья заготовок
Полезная модель относится к металлургии и может быть использована в машинах непрерывного литья заготовок. Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в улучшении качества непрерывно-литой заготовки. Кристаллизатор машины непрерывного литья заготовок, включающий металлический корпус с торцевыми крышками, внутри которого установлены рубашка охлаждения и гильза, при этом гильза содержит четыре основных боковых плоскости, места пересечения основных боковых плоскостей гильзы выполнены в виде угловых поверхностей, сечения каждой из которых, проведенные по перпендикуляру к оси гильзы, выполнены в виде прямой, проведенной симметрично относительно каждой из линий пересечения основных боковых плоскостей гильзы, отличается тем, что места пересечения боковых и угловых поверхностей снабжены продольными выемками, расположенными симметрично относительно продольных осей угловых поверхностей, проведенных через места пересечения угловых плоскостей и плоскостей, проведенной через перпендикуляры, опушенные из центральной оси гильзы кристаллизатора на угловые поверхности, причем продольные выемки выполнены в виде части окружности радиусом равным 0,01-0,015 ширины боковой плоскости гильзы, кроме того места пересечения поверхностей продольных выемок с боковыми и угловыми поверхностями гильзы выполнены радиусами равными радиусу продольных выемок.
Полезная модель относится к металлургии и может быть использована в машинах непрерывного литья заготовок.
Известен кристаллизатор машины непрерывного литья заготовок, содержащий четыре, соединенные между собой взаимно перпендикулярные медные стенки, скрепленные вместе со стальными стенками и установленные в корпусе, причем стальные стенки выполнены с вставленными друг в друга пазами и выступами и сжаты между собой подпружиненными болтами, а также размещенный под корпусом электромагнитный перемешиватель (см. патент РФ 
55655, B22D 11/04).
Недостатком известного кристаллизатора сортовой машины непрерывного литья заготовки является неравномерность скорости затвердевания металла в углах и в центре граней заготовки, что приводит к деформации профиля, что ухудшает качество вытягиваемой непрерывно-литой заготовки по ее периметру.
Известен кристаллизатор машины непрерывного литья заготовок, включающий металлический корпус с торцевыми крышками, внутри которого установлены рубашка охлаждения и гильза, при этом гильза содержит четыре основных боковых плоскости (Смирнов А.Н., Ухин В.Е. Особенности деформации твердой корочки заготовки в кристаллизаторе сортовой МНЛЗ // Электрометаллургия. - 2009. - 6. С. 14-19.).
Недостатком данного кристаллизатора сортовой машины непрерывного литья заготовки является деформация профиля заготовки, при этом между поверхностью заготовки и гильзы кристаллизатора образуется газовый зазор, коэффициент теплопередачи в котором значительно снижается вследствие более низкой теплопроводности газов, при этом в данной области скорость наращивания твердой корочки замедляется. Все это приводит к возникновению поверхностных и внутренних трещин в заготовке и ухудшает качество вытягиваемой непрерывно-литой заготовки в ее углах.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является кристаллизатор машины непрерывного литья заготовок, включающий металлический корпус с торцевыми крышками, внутри которого установлены рубашка охлаждения и гильза, при этом гильза содержит четыре основных боковых плоскости, места пересечения основных боковых плоскостей гильзы выполнены в виде угловых поверхностей, сечения каждой из которых, проведенные по перпендикуляру к оси гильзы, выполнены в виде прямой, проведенной симметрично относительно каждой из линий пересечения основных боковых плоскостей гильзы (см. патент РФ 97070, B22D 11/04).
Недостатком данного кристаллизатора машины непрерывного литья заготовки является деформация профиля непрерывно-литой заготовки, при этом между поверхностью заготовки и гильзы кристаллизатора в местах стыка основных боковых поверхностей и угловых поверхностей образуется газовый зазор, коэффициент теплопередачи в котором значительно снижается вследствие более низкой теплопроводности газов, при этом в данной области скорость наращивания твердой корочки замедляется. Все это приводит к возникновению поверхностных и внутренних трещин в заготовке и ухудшает качество вытягиваемой непрерывно-литой заготовки по ее периметру.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в улучшении качества непрерывно-литой заготовки.
Поставленная задача, решается тем, что в известном кристаллизаторе машины непрерывного литья, содержащем металлический корпус с торцевыми крышками, внутри которого установлены рубашка охлаждения и гильза, при этом гильза выполнена с четырьмя основными боковыми плоскостями, места пересечения которых имеют вид угловых поверхностей, сечения каждой из которых, перпендикулярны к оси гильзы и представляют собой прямые, проведенные симметрично относительно каждой из 4
линий пересечения основных боковых плоскостей гильзы, согласно изменению в местах пересечения боковых и угловых поверхностей выполнены симметричные продольные выемки в виде части окружности, радиус которой равен 0,01-0,015 ширины боковой плоскости гильзы, а места пересечения поверхностей продольных выемок с боковыми и угловыми поверхностями гильзы имеют радиус равный радиусу продольных выемок.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
- на фиг. 1
схематично изображен фрагмент общего вида кристаллизатора, поперечный разрез;
- на фиг. 2
разрез А-А на фиг. 1.
Кристаллизатор машины непрерывного литья заготовок, включает металлический корпус 1 (фиг. 1) с торцевыми крышками 2, 3 внутри которого установлены рубашка охлаждения 4 и гильза 5. Между гильзой 5 и рубашкой охлаждения выполнен гарантированный зазор 6 для подачи охлаждающей воды. Гильза содержит четыре основных боковых плоскости 7, образующих рабочую полость 8 (фиг. 1, 2) кристаллизатора.. При этом места пересечения основных боковых плоскостей 7 (фиг. 1) гильзы 5 выполнены в виде угловых поверхностей 9 (фиг. 1, 2), сечения каждой из которых, проведенные по перпендикуляру к центральной оси 10 гильзы кристаллизатора, выполнены в виде прямой 11 (рис. 2), проведенной симметрично относительно каждой из линий 12 (рис. 2) пересечения основных боковых плоскостей 7 (фиг. 1, 2) гильзы 5. Места пересечения основных боковых 7 (рис. 2) и угловых поверхностей 9 снабжены продольными выемками 13 и 14, расположенными симметрично относительно продольных осей 15 угловых поверхностей 9, проведенных через места пересечения угловых плоскостей 9 и плоскостей, проведенных через перпендикуляры 16, опущенные из центральной оси 10 гильзы кристаллизатора на угловые поверхности 9. Продольные выемки 13 и 14 выполнены в виде части окружности радиусом R1 равном 0,01-0,015 ширины боковой плоскости гильзы.
Такое конструктивное выполнение мест пересечения основных боковых плоскостей 7 (фиг. 2) и угловых поверхностей 9 позволяет обеспечить образование рационального сечения твердеющей оболочки непрерывнолитой заготовки в процессе ее вытяжки из кристаллизатора, в результате чего, качество получаемой литой заготовки повышается.
Выполнять радиус (R1) меньше 0,01 ширины основной боковой плоскости 7 нецелесообразно, так как в данном случае при деформации профиля заготовки между поверхностью заготовки и гильзы кристаллизатора образуется газовый зазор, коэффициент теплопередачи в котором значительно меньше, вследствие более низкой теплопроводности газов, при этом в данной области скорость наращивания твердой корочки замедляется. Выполнять радиус (R1) больше 0,015 ширины основной боковой плоскости 7 также нецелесообразно, так как при этом меняется конфигурация непрерывно-литой заготовки.
Места 17 и 18 пересечения поверхностей продольных выемок 13 и 14 с основными боковыми 7 и угловыми 9 поверхностями выполнены радиусами R2 равными радиусу R1 продольных выемок 13 и 14.
Выполнять радиусы R2 мест 17 и 18 пересечения продольных выемок 13 и 14 с основными боковыми 7 и угловыми 9 поверхностями меньше радиуса R1 выемок 13 и 14 нецелесообразно, так как в данном случае при деформации профиля заготовки между поверхностью заготовки и гильзы кристаллизатора образуется газовый зазор, коэффициент теплопередачи в котором значительно меньше, вследствие более низкой теплопроводности газов, при этом в данной области скорость наращивания твердой корочки замедляется. Выполнять радиусы R2 мест 17 и 18 пересечения продольных выемок 13 и 14 с основными боковыми 7 и угловыми 9 поверхностями больше радиуса R1 выемок 13 и 14 также нецелесообразно, так как при этом меняется конфигурация непрерывно-литой заготовки.
Кристаллизатор машины непрерывного литья заготовок работает следующим образом. В процессе непрерывной разливки в рабочую полость 8 (фиг. 1, 2) кристаллизатор подают жидкий металл и вытягивают из него непрерывно-литую заготовку. Одновременно под давлением подают холодную воду в зазор 6 (рис. 1) между гильзой 5 и рубашкой охлаждения 4. При этом тепло, выделяемое жидким металлом заготовки, разогревает боковые плоскости 7 (рис. 2) и поверхности 9. В результате этого происходит рациональное охлаждение непрерывно-литой заготовки по ее периметру и высоте кристаллизатора.
При разработке заявляемой конструкции кристаллизатора на математической модели теплового состояния кристаллизатора была определена суммарная площадь боковых плоскостей 7 и поверхностей 9 при различных длинах поверхностей 9 и величин радиусов R1 и R2. Заявляемый рациональный интервал значений радиусов R1 (фиг. 2) и радиусов R2 является оптимальными с точки зрения рациональной суммарной площади гильзы 5 (рис. 1) кристаллизатора, контактирующей с горячей заготовкой. Это позволяет оптимизировать процесс теплообмена между горячей непрерывнолитой заготовкой и гильзой 5 кристаллизатора, что приводит к заданному охлаждению литой заготовки по всей ее поверхности. Результатом такого охлаждения является значительное ускорение роста толщины наружной оболочки заготовки, обеспечивающей нормализацию температурных градиентов и термических напряжений, возникающих в оболочке заготовки при вытягивании его из кристаллизатора. Все это приводит к обеспечению заданного рационального охлаждения непрерывно-литой заготовки по ее периметру, в результате чего ускоряется процесс роста толщины оболочки (корочки) заготовки. При этом температурные градиенты и термические напряжения, возникающие в оболочке литой заготовки при его вытягивании, не превышают допустимых значений, что повышает качество заготовки за счет отсутствия в нем наружных трещин. Это позволяет предотвратить образование наружных трещин в заготовке, а, следовательно, повысить ее качество. Таким образом, заявляемый кристаллизатор позволяет улучшить качество непрерывно-литой заготовки.
Кристаллизатор машины непрерывного литья, содержащий металлический корпус с торцевыми крышками, внутри которого установлены рубашка охлаждения и гильза, при этом гильза выполнена с четырьмя основными боковыми плоскостями, места пересечения которых имеют вид угловых поверхностей, сечения каждой из которых перпендикулярны к оси гильзы и представляют собой прямые, проведенные симметрично относительно каждой из линий пересечения основных боковых плоскостей гильзы, отличающийся тем, что в местах пересечения боковых и угловых поверхностей выполнены симметричные продольные выемки в виде части окружности, радиус которых равен 0,01-0,015 ширины боковой плоскости гильзы, а места пересечения поверхностей продольных выемок с боковыми и угловыми поверхностями гильзы имеют, радиус равный радиусу продольных выемок.
