Механізм хитання кристалізатора

Винахід відноситься до металургійного машинобудування, а саме - до механізмів, які використовують у машинах безперервного лиття заготівок із застосуванням кристалізатора. При здійсненні розливання рідкого металу заготівку витягають із кристалізатора по криволінійній траєкторії заданої форми і розмірів, при цьому для виключення прилипання гарячого металу до стінок кристалізатора останньому надають хитального руху. Відомий механізм хитання кристалізатора, [описаний у патенті США №4456052, В22D11/04], до складу якого входять стіл кристалізатора, опорна рама, верхні і нижні важелі, встановлені по радіусах, що виходить з центра дуги хитання, і шарнірно прикріплені одними кінцями до столу. Протилежні кінці верхніх важелів шарнірно прикріплені до нерухомої опорної рами, а відповідні кінці нижніх важелів за допомогою проміжної ланки шарнірно співчлені з приводом, призначеним для надання нижнім важелям зворотно-поступального руху. Між столом і нерухомою рамою встановлений гідроциліндр, корпус якого шарнірно прикріплений до рами, а шток - шарнірно приєднаний до столу. Включаючи гідроциліндр, переміщають його шток на необхідну величину для того, щоб вибрати радіальні зазори в шарнірних вузлах у напрямку, що збігається з подовжньою віссю важеля для виведення елементів пристрою в положення, яке забезпечує задану траєкторію руху кристалізатора. При цьому важелі знаходяться під впливом розтяжних зусиль з боку циліндрів. Через нижній важіль від привода столу з кристалізатором надають хитального руху, при цьому стіл із кристалізатором виконує зворотно-поступальні рухи по криволінійній траєкторії заданого радіуса, що дозволяє витягати заготівку з кристалізатора машини безперервного лиття. Слід зазначити, що зазори, які мають місце в напрямку, перпендикулярному подовжній осі важеля і які мають тенденцію до збільшення по мірі роботи механізму в зв'язку зі збільшеним радіальним навантаженням від гідроциліндрів, приводять до збільшення динамічних навантажень, інтенсивному зношенні шарнірів, і як наслідку, - порушенню траєкторії руху столу з кристалізатором, що негативно позначається на якості одержуваних заготівок. Недоліком описаного механізму хитання кристалізатора є незадовільна якість заготівок, одержуваних з його використанням. Відомий також механізм хитання кристалізатора, [описаний у патенті США №5219029, В22D11/04], більш близький до рішення, що заявляється, конструктивно і прийнятий у якості прототипу. Він складається зі стола кристалізатора, верхньої і нижньої напрямних, кожна з яких вирізана з листової пружинної сталі. Напрямні розташовані в площинах, що утворять двогранний кут. Один кінець верхньої напрямної прикріплений до столу, а другий - до нерухомої рами, до якої також прикріплена обома кінцями нижня напрямна. Нижня напрямна також прикріплена одним кінцем до пристрою натягу, виконаному у вигляді різьбової пари гвинт-гайка. Пристрій обладнаний також кулачковим приводом хитання, а нижня напрямна в середній частині з'єднана зі столом кристалізатора. Перед початком роботи гвинтовим пристроєм натягу створюють необхідні розтяжні зусилля в нижній напрямній і включають кулачковий привод, що повідомляє столу з кристалізатором хитальний рух з заданою амплітудою. Необхідну амплітуду коливання кристалізатора, що залежить від типорозміру заготівки, швидкості витягування заготівки і інших факторів створюють регулюванням елементів кулачкового привода. Роблячи коливальні рухи, стіл із кристалізатором переміщається по криволінійній траєкторії, на якій його утримують верхня і нижня напрямні, при цьому заготівку за допомогою затравки витягають із кристалізатора і переміщають далі в зону вторинного охолодження. На відміну від аналога в описуваному пристрої відсутні шарніри у вузлах, які визначають траєкторію руху кристалізатора, що дозволяє одержати більш якісну заготівку. Слід зазначити, що в описуваній конструкції механізму хитання кристалізатора стан розтягання у верхній пружній напрямній створюється за рахунок ваги столу з кристалізатором. Однак за певних умов може виникнути ситуація, при якій від різниці сил тертя скоринки злитка об протилежні бічні стінки кристалізатора може виникнути момент сил, який прагнутиме повернути стіл з кристалізатором навколо подовжньої осі, що приведе до втрати подовжньої стійкості верхньої напрямної, тобто до її стиску, і як наслідку, - відхиленню траєкторії руху кристалізатора від заданої, появі на гранях сортової заготівки уступів, що погіршить якість заготівок, одержуваних з використанням даного механізму. Крім того, використання в механізмі хитання кристалізатора натяжного пристрою, оснащеного парою гвинт-гайка допускає відхилення траєкторії витягання заготівки з кристалізатора від розрахункової. Наприклад, при зайвому розтяганні або при створенні недостатнього розтягання нижньої напрямної через неможливість контролю зусилля, погіршується якість заготівок. Таким чином, недоліком описаного механізму хитання кристалізатора є незадовільна якість заготівок, одержуваних з його використанням. До основи винаходу поставлена задача створення механізму хитання кристалізатора, застосування якого дозволило б одержувати заготівки високої якості. Ця задача вирішується за рахунок технічного результату, що складається в створенні контрольованих розтяжних зусиль у верхній і нижній напрямних механізму хитання кристалізатора у будь-який період його роботи. Для досягнення вищевказаного технічного результату механізм хитання кристалізатора, до складу якого входять стіл кристалізатора, верхня і нижня напрямні, що лежать у площинах, які утворюють двогранний кут, пристрій натягу напрямних, кожна з яких одним кінцем прикріплена до стаціонарної рами відповідно до винаходу, пристрій натягу напрямних виконаний у вигляді двох симетрично встановлених відносно подовжньої осі рами плунжерних циліндрів, корпуса яких шарнірно приєднані до рами і жорстко зчленовані між собою синхронізуючим валом, а плунжери циліндрів прикріплені до столу кристалізатора за допомогою шарнірів, виконаних у вигляді пружних у радіальному напрямку елементів, при цьому циліндри пристрою натягу розміщені в бісекторній площині двогранного кута, у площинах якого розташовані верхня і нижня напрямні. У результаті порівняльного аналізу рішення, що заявляється, і прототипу встановлено, що вони мають наступні загальні ознаки: - стіл із кристалізатором; - верхня і нижня напрямні, що лежать у площинах, які утворюють двогранний кут; - прикріплення верхньої і нижньої напрямних одними кінцями до стаціонарної рами; - пристрій натягу напрямних; і відмітні ознаки: - виконання пристрою натягу напрямних у вигляді двох симетрично встановлених відносно подовжньої осі рами, плунжерних циліндрів, корпуса яких шарнірно приєднані до рами і жорстко зчленовані між собою синхронізуючим валом, а плунжери циліндрів прикріплені до столу кристалізатора за допомогою шарнірів, виконаних у вигляді пружних у радіальному напрямку елементів, при цьому циліндри пристрою натягу розміщені в бісекторній площині двогранного кута, у площинах якого розташовані верхня і нижня напрямні. Таким чином, механізм хитання кристалізатора, що заявляється, має нові форми виконання вузлів, нові зв'язки між вузлами і деталями. Між відмітними ознаками і технічним результатом, що досягається, існує причинно-наслідковий зв'язок. Завдяки виконанню пристрою натягу напрямних у вигляді двох симетрично встановлених відносно подовжньої осі рами плунжерних циліндрів, корпуса яких шарнірно приєднані до рами і жорстко зчленовані між собою синхронізуючим валом, а плунжери циліндрів прикріплені до столу кристалізатора за допомогою шарнірів, і розміщенню циліндрів пристрою натягу в бісекторній площині двогранного кута, у площинах якого розташовані верхня і нижня напрямні, стало можливим додавати одночасно до верхньої і нижньої напрямних однакових розтягуючих зусиль, контролюючи їхні величини механізмами плунжерних циліндрів, і підтримувати їхні необхідні величини в період робочого циклу одержання заготівки, що дозволяє забезпечувати жорстку прив'язку столу кристалізатора до рами і робити переміщення кристалізатора по постійній траєкторії, яку отримують розрахунковим шляхом, що позитивно позначається на якості одержуваних заготівок. Завдяки тому, що шарніри кріплення плунжерів виконані у вигляді пружних у радіальному напрямку елементів, стало можливим виводити точки шарнірного прикріплення до рами плунжерів циліндрів пристрою натягу напрямних з їхньої траєкторії хитання радіусом R1 на траєкторію переміщення столу з кристалізатором радіуса R2 під час здійснення кристалізатором хитального руху, що дозволяє всім точкам, що належать столу, переміщатися по розрахунковій траєкторії, що сприяє одержанню якісної заготівки. Таким чином, використання описаної конструкції механізму хитання кристалізатора в машині безперервного лиття заготівок дозволяє одержувати якісні заготівки. Виключення з вищевказаної сукупності відмітних ознак хоча б одної з них не забезпечує рішення поставленої задачі. Технічне рішення, що заявляється, не відомо з рівня техніки, тому воно є новим. Технічне рішення, що заявляється, має винахідницький рівень, тому що пропоноване виконання механізму хитання кристалізатора для фахівця не є очевидним з рівня техніки. Рішення, що заявляється, промислово застосовано тому, що його технічне і технологічне виконання не представляє труднощів. З використанням цього рішення виконаний технічний проект для Молдавського металургійного заводу. Таким чином, пропонованому технічному рішенню може бути представлена правова охорона, тому, що воно є новим, має винахідницький рівень і промислово застосовано, тобто відповідає всім критеріям винаходу. Винахід пояснюється кресленнями, на яких зображене наступне: Фіг.1- головний вид механізму хитання кристалізатора; Фіг.2 - розріз А-А по Фіг.1. Механізм хитання кристалізатора машини безперервного лиття заготівок містить стіл кристалізатора 1, верхні 2 і нижні 3 напрямні, нерухому зовнішню опору 4, пристрій для натягу 5 напрямних 2 і 3 і привод 6 хитання столу кристалізатора 1, який може бути може бути виконаний, наприклад, у вигляді ексцентрикового механізму або гідравлічного циліндра. Верхні 2 і нижні 3 напрямні виготовлені у вигляді пластин, вирізаних з листової сталі. Пристрій для натягу 5 напрямних 2 і 3 розташовано в бісекторній площині двогранного кута, утвореного площинами, у яких розташовані напрямні 2 і 3. Одні кінці верхніх 2 і нижніх 3 напрямних прикріплені до столу кристалізатора 1, а другі їхні кінці зчленовані з нерухомою опорою 4. Пристрій для натягу напрямних 2 і 3 складається з двох плунжерних гідроциліндрів 7. Корпус 8 кожного циліндра жорстко закріплений на валу 9. Плунжер 10 кожного циліндра 7 прикріплений шарніром 11 до столу кристалізатора 1.Пристрій натягу 5 напрямних 2 і 3, розташовано в бісекторній площині двогранного кута, утвореного площинами, у яких розташовані напрямні 2 і 3. Тому що центр шарніра 11 розташований на дузі радіуса R1 а центр сполученої із шарніром 11 поверхні столу кристалізатора 1 розташований на дузі радіуса R2, то їхні координати не збігаються. Через те, що відношення амплітуди хитання столу до радіуса ливарної дуги знаходиться в межах від 1/600 до 1/1000, ця різниця складає близько 0,1мм. Для компенсації різниці траєкторій руху столу і шарніра, кожен із шарнірів 11 виконаний у вигляді пружної втулки, розміщеної на осі. Механізм хитання кристалізатора працює наступним чином: Привод 6, надає столу кристалізатора 1 хитальний рух, частота і амплітуда якого обумовлені технологічним процесом, і відбувається він по дузі радіуса R, що виходить з центра О. При цьому верхні 2 і нижні 3 напрямні розташовані по відповідних радіусах, які також виходять з центра О. Перед пуском механізму в роботу в порожнини циліндрів 7 пристрою натягу 5 подають робочу рідину під тиском, що забезпечує сили, які утворюють зусилля розтягання у напрямних 2 і 3 у будь-якому положенні стола кристалізатора. Величину зусиль розтягання контролюють величину механізмами гідроциліндрів. Тому що корпус 8 кожного циліндра жорстко закріплений на синхронізуючому валу 9, а плунжер 10 кожного циліндра 7 прикріплений шарніром 11 до столу кристалізатора 1, то рух шарнірів відбувається одночасно незалежно від співвідношення сил тертя на протилежних бічних стінках кристалізатора і, відповідно, стіл кристалізатора 1 не повертається навколо подовжньої осі, а робить рухи по дузі, максимально наближеній до розрахункової теоретичної дуги. У випадку коли контролююча апаратура дає сигнал про зміну розтяжних зусиль у напрямних 2 і 3, змінюють тиск у циліндрах 7 і досягають необхідної величини зусиль у напрямних 2 і 3. З усього вищевикладеного видно, що виконання механізму хитання кристалізатора відповідно з формулою винаходу дозволяє столу з кристалізатором виконувати хитальні рухи по криволінійній траєкторії заданого радіуса за рахунок підтримки в примусовому контрольованому пружному стані напрямних механізму і утриманню шарнірних з'єднань плунжерів циліндрів пристрою натягу на цій траєкторії, що дозволяє одержувати заготівки високої якості.