Кристалізатор для безперервного розливання металів
Номер патенту: 80351
Опубліковано: 10.09.2007
Автори: Фентісов Ігор Миколайович, Лисовський Олександр Іванович, Овсянніков Вадим Георгійович, Бутенко Федір Миколайович, Климанчук Владислав Владиславович, Токій Анатолій Миколайович, Дудко Анатолій Григорович, Ларіонов Олександр Олексійович, Капланов Василь Ілліч, Бочек Анатолій Павлович, Ірха Віктор Миколайович, Лехтер Олександр Вікторович
Формула / Реферат
1. Кристалізатор для безперервного розливання металів, що містить прикріплені до сталевого корпуса кріпильними шпильками дві вузькі стінки з мідним шаром і сталевим шаром, що його плакує, причому мідний шар включає циліндричні і прямокутні водоохолоджувальні канали, який відрізняється тим, що кріпильні шпильки, розташовані поза мідним і сталевим шарами, пропущені через сталевий корпус і закріплені усередині надставок, жорстко приєднаних до сталевого шару, що його плакує, розміщених усередині сталевого корпуса, причому прямокутні водоохолоджувальні канали розміщені поблизу крайніх бічних граней мідних шарів вузьких стінок, а циліндричні водоохолоджувальні канали зосереджені між вищезгаданими прямокутними каналами.
2. Кристалізатор за п. 1, який відрізняється тим, що циліндричні і прямокутні водоохолоджувальні канали виконані за всією довжиною вузької стінки з однаковими відстанями один від одного, причому прямокутні водоохолоджувальні канали мають кришки.
Текст
1. Кристалізатор для безперервного розливання металів, що містить прикріплені до сталевого корпуса кріпильними шпильками дві вузькі стінки з мідним шаром і сталевим шаром, що його плакує, причому мідний шар включає циліндричні і прямокутні водоохолоджувальні канали, який відрізняється тим, що кріпильні шпильки, розташовані поза мідним і сталевим шарами, пропущені через сталевий корпус і закріплені усередині надставок, жорстко приєднаних до сталевого шару, що його плакує, розміщених усередині сталевого корпуса, причому прямокутні водоохолоджувальні канали розміщені поблизу крайніх бічних граней мідних шарів вузьких стінок, а циліндричні водоохолоджувальні канали зосереджені між вищезгаданими прямокутними каналами. 2. Кристалізатор за п. 1, який відрізняється тим, що циліндричні і прямокутні водоохолоджувальні канали виконані за всією довжиною вузької стінки з однаковими відстанями один від одного, причому прямокутні водоохолоджувальні канали мають кришки. UA (21) a200600258 (22) 11.01.2006 (24) 10.09.2007 (46) 10.09.2007, Бюл. №14, 2007р. (72) Ларіонов Олександр Олексійович, Климанчук Владіслав Владіславович, Ірха Віктор Миколайович, Капланов Василь Ілліч, Фентісов Ігор Миколайович, Дудко Анатолій Григорович, Овсянніков Вадим Георгійович, Бочек Анатолій Павлович, Токій Анатолій Миколайович, Лехтер Олександр Вікторович, Лисовський Олександр Іванович, Бутенко Федір Миколайович (73) ВІДКРИТЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО "МАРІУПОЛЬСЬКИЙ МЕТАЛУРГІЙНИЙ КОМБІН АТ ІМ. ІЛЛІЧА" (56) UA, 55984, A, 15.04.2003 UA, 76368, C2, дата подання заявки 30.12.2004 SU, 179438, A1, 11.04.1966 RU, 2239517, C1, 10.11.2004 EP, 0978336, 09.02.2000 WO, 0207915, A1, 31.01.2002 US, 5117895, 02.06.1992 US, 5513691, 07.05.1996 C2 2 (19) 1 3 80351 німи до бічних граней каналами, а поблизу самих граней знаходяться ізоляційні прокладки. При цьому розміри даних ділянок по ширині стінки від бічної грані до ближніх двох каналів і між ними виконані найчастіше в інтервалах 22-24 і 24-30мм відповідно, у той час як відстань між іншими каналами по ширині стінки складає порядку 10-13мм. Відомі дані фірми «Уралмаш-МО», що полягають у тім, що в зв'язку з наявністю поблизу бічних граней і між ближніми каналами ділянок підвищених розмірів, у даний час існує проблема по організації охолодження зазначених зон робочої поверхні вузьких стінок. При цьому встановлено, що температура нагрівання цих зон Тр у процесі роботи кристалізатора перевищує температуру середини робочої поверхні стінки більш ніж на 50°С. Однак при незадовільній організації охолодження бічної грані ближніми до неї каналами відбувається їхній перегрів на 100-200° С [І]. [1] Л.В.Буланов, Л.Г. Корзунин, Е.П. Парфенов, Н.А. Бровский, В.Ю. Авдонин «Машини безперервного лиття заготівель» Уральський центр ПР і реклами «Марат» Єкатеринбург 2004р. Доведено також на практиці, що наявність перегріву в зазначених зонах вузьких стінок пов'язано зі зниженням у ци х місцях росту товщини бічних граней оболонки, що кристалізується, безперерв 4 нолитої заготовки, з утворенням її утонень, при цьому на ділянках, розташованих поблизу широких граней оболонки можуть виникати подовжні тріщини. Поряд з цим при досягненні температури вище порога рекристалізації в зазначених місцях вузьких стінок може відбуватися знеміцнювання і руйнування металу стінки. Усе це в сукупності обмежує умови застосування високих показників швидкості розливання з забезпеченням належної якості безперервнолитових заготівок. Зазначеною фірмою розроблені і застосовані у виробництві ряд сучасних технічних рішень по підвищенню швидкості розливання шляхом оптимізації основних параметрів гідравлічної системи водоохолодження вузьких стінок, що здійснюють істотний вплив на зниження в них температури бічної грані робочої поверхні стінки, до яких відносяться наступні показники з їх умовними позначками: товщина і ширина стінки Нс і Вс, глибина і ширина каналів hk і Ck, відстань між каналами Ак , ширина ділянки від ребра до ближнього каналу А1, ширина ділянки між двома ближніми каналами з місцем для установки шпильки Амк. Дані по показниках температур Тр і Тс і ви щевказаним параметрам приведені в таблиці, у якій для порівняння показані аналогічні параметри вузьких стінок інших фірм. Таблиця № п/п 1 2 3 Найменування фірми виробника «Уралмаш» «ФАІ» Інша закордонна фірма Тр °С ТС °3 НС мм BP мм hС мм Ск мм Ак мм Ам мм А1 Мм 350 381 294 311 50 50 260 312 22 21 8 5 13 11 30 30 22 24 405 323 50 312 18 5 11 30 24 Згідно з цим даний кристалізатор вищевказаної фірми з прямокутними каналами забезпечує одержання порівняно кращих показників охолодження зон поблизу бічних граней вузьких стінок за рахунок застосування удосконаленого пристрою вузлів кріплення шпильок між ближніми до бічних граней каналами водоохолодження (див. таблицю). При цьому в приведених двох конструкціях вузьких стінок для інтенсифікації охолодження зони бічної грані між ближніми до нього каналами з кріпильними шпильками виконаний додатковий канал меншого поперечного переріза, чим основні канали водоохолодження стінки. У стінці товщиною 50мм цей канал проведений в обведення місця під шпильку. Відомі кристалізатори фірми «ФАІ» (Австрія), у яких з метою більш інтенсивного охолодження ребер у вузьких стінках ближні канали виконані під кутом до них, рівним 75°, або зі збільшенням їх приблизно на 2мм, що дозволило одержувати температури Тр і Тс, рівні 381 і 311°С, відповідно. Аналіз усі х приведених даних дозволяє укласти, що застосування відомими фірмами найбільш оптимальних параметрів водоохолодження вузьких стінок сприяє зниженню загального рівня показників температури на їхній робочій поверхні як у зоні ребра, так і в середині стінки при одночасному зменшенні її товщини. Однак, практично, залиши лося на колишньому рівні відзначена раніше нерівність значень температур у вищевказаних зонах, що показує, що температура на поверхні ребра має значення вище, ніж на середині стінки. При цьому мінімальне і максимальне значення температури ребра знаходиться в інтервалі 348-405°С відповідно, а на середині стінки складає 311291°С. Причому різниця між даними значеннями знаходиться в інтервалі від 56 до 82°С. Таким чином, встановлено, що даний тип відомих кристалізаторів не забезпечує можливість зниження температури робочої поверхні поблизу бічних граней вузьких стінок до рівня показників на їхній середині через наявність у цих місцях шпильок для кріплення мідних шарів до сталевого корпуса. Найбільш близьким пристроєм по забезпеченню вирівнювання температур у зонах бічних граней і середини вузьких стінок за рахунок розробки нової конструкції кріплення їх до сталевого корпуса є кристалізатор для безперервного розливання металів, що містить прикріплені до сталевого корпуса кріпильними шпильками дві вузькі стінки з мідним шаром і сталевим шаром, що плакує, причому в мідному шарі розташовані циліндричні і прямокутні водоохолоджувальні канали. [Патент України на винахід №55984А МПК У22Д11/04 5 80351 опубл. 15.04.2003, автори: Ларіонов А.А., Климанчук В.В., Капланов В.Й., Фентісов І.М. і ін.]. Недолік відомого кристалізатора полягає в тім, що він не забезпечує можливості кріплення вузьких стінок до сталевого корпуса шпильками без необхідного збільшення ширини ділянок-стінки для установки шпильок поблизу бічних граней і порожнин водоохолодження. В основу винаходу поставлена задача розробити кристалізатор безперервного розливання металів, у якому за рахунок нової форми конструктивних елементів досягається можливість кріплення вузьких стінок до сталевого корпуса за допомогою пристрою, розташованому поза їхнім мідним шаром і каналами охолодження, що знаходяться в ньому. Це технічне рішення звільняє від розміщення кріпильних шпильок у зоні бічних граней або між порожнинами ближніх до них робочих каналів циліндричних чи прямокутних відповідно. У сукупності з цим забезпечується можливість виконання каналів охолодження на однаковій відстані один від одного по всій ширині стінки і на розрахункове обгрунтованій відстані їх від бічних граней, що повинно сприяти вирівнюванню показників температури робочої поверхні по всій ширині вузьких стінок. Для рішення поставленої задачі в пропонованому кристалізаторі для безперервного розливання металів, що містить прикріплені до сталевого корпуса кріпильними шпильками дві вузькі стінки з мідним шаром і сталевим шаром, що плакує, причому в мідному шарі розташовані циліндричні і прямокутні водоохолоджувальні канали, відповідно до винаходу, кріпильні шпильки розташовані поза мідного і сталевого плакирующего шарами, пропущені через сталевий корпус і закріплені усередині надставок, жорстко приєднаних до шару, що плакує, і розміщених усередині сталевого корпуса, причому прямокутні водоохоложувальні канали прямокутного перетину розміщені поблизу крайніх бічних граней мідних шарів вузьких стінок, а циліндричні водоохолоджувальні канали зосереджені між вищезгаданими прямокутними каналами. При цьому доцільно циліндричні і прямокутні з кришками водоохолоджувальні канали виконати за всією довжиною вузької стінки на однаковій відстані один від одного, а глибина прямокутного каналу hk. Тому виконання вищевказаних каналів відповідно до розрахованих параметрів забезпечує можливість у більшій мірі інтенсифікувати досягнутий теплообмін у зоні бічних граней (ребер), а також вирівнювати його до рівня середини стінки. Також представляється можливим забезпечити регулювання процесу теплообміну в даній зоні стінки шляхом застосування різних форм поперечного перерізу каналів, ближніх від ребер щодо каналів, розташованих у середній частині стінки. Наприклад, у пропонованому кристалізаторі, що містить циліндричні канали охолодження, ближні до ребер канали вузьких стінок доцільно виконувати прямокутної форми перетину, у кількості рівному двом, замість одного ближнього каналу циліндричної 6 форми перетину. При цьому в зазначених двошарових стінках з каналами діаметром 20мм необхідно виконати прямокутні канали з мінімальною глибиною, рівної значенню діаметра і шириною по 8мм кожний. При ширині вузьких стінок, рівній 260мм, усі канали охолодження їх можуть бути виконані на рівній відстані один від одного, що складає 15мм. Причому відстань від бічної грані (ребра) до ближнього прямокутного каналу складає близько 20мм. Пропускна здатність охолоджувача кожної пари цих каналів відповідає пропускній здатності одного циліндричного каналу. Теплообмін такої пари прямокутних каналів перевершує теплообмін одного циліндричного каналу, що сприяє вирівнюванню температур ребра і середини вузьких стінок. Застосування даної гідравлічної системи охолодження вузьких стінок у кристалізаторах з циліндричними каналами сприяє підвищенню їхньої швидкості розливання з 1,0 до 1,2м/хв, з поліпшенням якості безперервнолитих заготовок. При цьому конструкція кристалізаторів з циліндричними каналами фірми «Уралмаш - МО» відрізняється високою міцністю, надійністю в роботі і знаходить широке застосування в радіальних МБЛЗ України і за кордоном для виливки заготовок великого перетину ( 250 – 300 х 1550 - 1850мм). Наявність надставки на двошарових вузьких стінках у відомих конструкціях кристалізаторів із прямокутними каналами забезпечує можливість застосування у виробничих умовах наступних технічних рішень. Створення рівномірного теплообміну на всій ширині робочої поверхні стінок за рахунок виконання каналів охолодження на однаковій відстані один від одного, як у зоні ребер так і в середній частині стінки, що сприяє зниженню температури ребра (Тр) до рівня температури середини по ширині стінки, без застосування спеціальних засобів для охолодження цього вузла (додатковий канал і ін.). Виготовлення стінок з мінімальною товщиною мідного шару за рахунок зменшення глибини каналів охолодження до найменшого рівня, що забезпечує нормальну теплову роботу стінок, показник якого в даний час практично не визначений. На фіг.1 зображений поперечний розріз правої частини пропонованого кристалізатора з новою конструкцією надставки, виконаної в сукупності з прямокутними водоохолоджувальними каналами. Кристалізатор містить сталевий корпус 1 і дві двошарові вузькі стінки, що складаються з основного мідного шару 2 і сталевого шару, що плакує, 3, розташованого з тильного боку вузької стінки. При цьому тильним боком стінка міцно закріплюється до сталевого корпуса 1 за допомогою надставки 4, привареної до сталевого шару, що плакує, 3, а в різьбовий отвір надставки 4 укручена кріпильна шпилька 5, що знаходиться поза мідним шаром 2 і сталевим шаром 3. Сама надставка 4 розташована з визначеним зазором у порожнині сталевого корпуса 1 з отвором у ньому для установки шпильки 5. У мідному шарі 2 вузької стінки, що містить циліндричні канали 6, поблизу крайніх бічних гра 7 80351 ней вузьких стінок виконано по два прямокутні канали 7 зі сталевими кришками 8, увареними в шар, що плакує, 3. При цьому, у вузьких стінках пропонованого кристалізатора відстань від крайнього прямокутного каналу 7 до бічної грані складає 15-20мм. Надставки 4 можуть приварюватися як до шару, що плакує, 3, так і до кришок 8 прямокутних каналів 7, тому місця їхні х установок визначаються конструкційне. При цьому циліндричні канали 6 і прямокутні канали 7 зі сталевими кришками 8 виконані за всією довжиною вузької стінки на однаковій відстані один від одного. Глибина прямокутного каналу hk не повинна бути більш діаметра циліндричного каналу D. Пропонований кристалізатор працює в такий спосіб. Рідкий метал із проміжного ковша через заглибний стакан подається в робочу порожнину кристалізатора, утворену охолоджуваними мідними шарами 2. Під впливом охолодної рідини починається процес формування з рідкого металу скоринки безперервно литої заготівлі, що у верхній частині кристалізатора щільно контактує з мідними шарами 2 вузьких стінок. Прямокутні канали 7, виконані в безпосередній близькості від крайніх бічних граней на колишніх ділянках установки кріпильних шпильок 5, сприяють збільшенню охолоджуваної поверхні в цій зоні Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 8 мідного шару 2 і інтенсифікує процес тепловідводу від затверджуючої оболонки литої заготовки. У результаті цього забезпечуються умови вирівнювання значень температури на робочій поверхні вузьких стінок поблизу бічних граней Тр і на середині Тс, що є істотним показником при застосуванні високої швидкості розливання рідкого металу. У наступному відбувається усадка затверджуючої оболонки, що відходить від стінок кристалізатора, щоби утворити зазор. Тому діюча частка навантажень на вузькі стінки незначна і багато в чому залежить від правильно обраної їхній конусності. При цьому міцність звареного з'єднання надставки 4 зі сталевим шаром, що плакує, 3 знаходиться на високому рівні, як і міцність зварювання сталевого шару, що плакує, з мідним шаром 2 вузькі стінки. Застосування пропонованої конструкції кристалізатора дозволяє: - вирівнювати температуру робочої поверхні стінок у зоні бічних граней Тр до рівня показника на її середині Тс за рахунок інтенсифікації тепловідводу прямокутними каналами, виконаними в цій зоні, у результаті чого забезпечується можливість одержання в затверджуючій оболонці заготівлі рівномірної товщини її бічни х граней; - забезпечити можливість робити розливання рідкого металу з підвищеними показниками швидкості розливання, характерними для кристалізаторів з циліндричними каналами, рівними 1.11.2м/хв. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюCrystallizer for continuous casting metals
Автори англійськоюLarionov Oleksandr Oleksiiovych, Klymanchuk Vladislav Vladislavovych, Irkha Viktor Mykolaiovych, Kaplanov Vasyl Illich, Fentisov Ihor Mykolaiovych, Dudko Anatolii Hryhorovych, Ovsiannikov Vadym Heorhiiovych, Bochek Anatolii Pavlovych, Tokii Anatolii Mykolaiovych, Lekhter Oleksandr Viktorovych, Lysovskyi Oleksandr Ivanovych, Butenko Fedir Mykolaiovych
Назва патенту російськоюКристаллизатор для непрерывной разливки металлов
Автори російськоюЛарионов Александр Алексеевич, Климанчук Владислав Владиславович, Ирха Виктор Николаевич, Капланов Василий Ильич, Фентисов Игорь Николаевич, Дудко Анатолий Григорьевич, Овсянников Вадим Георгиевич, Бочек Анатолий Павлович, Токий Анатолий Николаевич, Лехтер Александр Викторович, Лисовский Александр Иванович, Бутенко Федор Николаевич
МПК / Мітки
МПК: B22D 11/04, B22D 11/055
Мітки: безперервного, металів, кристалізатор, розливання
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/4-80351-kristalizator-dlya-bezperervnogo-rozlivannya-metaliv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Кристалізатор для безперервного розливання металів</a>
Попередній патент: Оптичний приціл
Наступний патент: Цілодобовий прицільний комплекс для наведення реактивного снаряда
Випадковий патент: Спосіб профілактики ускладнень після установки імплантатів у ортопедичних хворих із патологією шлунково-кишкового тракту