Кристалізатор машини безперервного (напівбезперервного) лиття заготовок

Реферат: Кристалізатор для безперервного (напівбезперервного) лиття заготовок містить мідні водоохолоджувані стінки, металевий корпус, причому вертикальні пази в середній частині мідних стінок виконані на 0,6-0,8 ширини (b) кожної стінки, на відстані 0,05 від номінального рівня наливу металу в кристалізаторі довжиною 0,08-0,13 від загальної довжини (Н) кристалізатора, причому глибина пазів (d) становить 2-3 мм, ширина пазів (h) - 0,3-0,5 мм, а крок між пазами дорівнює 3-5 значенням ширини пазів. UA 98151 U (12) UA 98151 U UA 98151 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до металургії, а зокрема до процесів безперервного лиття заготовок, і може бути використана як складова частина установки безперервного розливання сталі. Відомий кристалізатор для безперервного лиття заготовок з мідними стінками [Целиков А.И. Машины и агрегаты металлургических заводов. Том 2 / А.И. Целиков, П.И. Полухин, В.М. Гребенник и др. - М. Металлургия, 1988, - с. 216]. Недоліком відомого кристалізатора є твердіння коринки злитка на рівні меніску, внаслідок підвищеного тепловідведення від мідних стінок. Кристалізація коринки в районі меніску призводить до формування глибоких слідів хитання на поверхні злитка і відповідно знижує якість його поверхні, так як сліди хитання можуть бути причиною утворення поперечних тріщин, а в гіршому випадку - прориву металу. Відомий кристалізатор з покриттям для безперервного розливання металів [Пат. Україна, № 92858, МПК B22D 11/059 / Штройбель Хане, Фелеманн Гереон, 10.12.2010, Бюл. № 23]. В основу винаходу поставлено задачу підвищення зносостійкості робочих стінок кристалізатора за рахунок нанесення на його поверхню захисного покриття з твердих металів, наприклад нікелю або хрому. Дане покриття сприяє зниженню рівня тепловідведення від коринки злитка, але не перешкоджає її твердінню в зоні меніску. Найближчим за технічною суттю є кристалізатор для безперервного розливання сталі з мідними стінками, на яких методом накатки виконано рифлення [Пат. Україна, № 33669, МПК B22D 11/00 /А.В. Носоченко, І.К. Попандопуло, О.Б. Ковура та ін., 10.07.2008, Бюл. № 13]. Недоліком даного кристалізатора є недостатня глибина рифлення стінок, що не дозволяє зберігати повітряний зазор в пазах, а відповідно, не запобігає формуванню поверхневих дефектів в кристалізаторі, так як зниження величини тепловідведення за рахунок рифлень є не достатнім. Іншим недоліком кристалізатора є рифлення стінок на 0,2-0,6 довжини кристалізатора, що є недоцільним з точки зору формування міцної коринки злитка. В початковий момент кристалізації формування коринки відбувається на меніску металу, де метал піддається інтенсивному тепловідведенню з боку стінок кристалізатора, в результаті чого утворюється дугоподібна тверда поверхня. При опусканні цієї частини злитка вниз внаслідок зворотно-поступального руху кристалізатора і витягування заготовки через верхню її кромку, відбувається переливання металу з меніску. Таким чином, утворюються сліди хитання, що значно знижують якість поверхні заготовки. Для запобігання їх утворенню необхідно виключити або мінімізувати кристалізацію коринки в районі меніска. Забезпечити це можна зміною умов тепловідведення у верхній частині кристалізатора. Якщо зменшити тепловідведення в районі меніска несформованого злитка то первинна коринка буде кристалізуватися на мідній стінці, і при цьому вдасться уникнути формування дугоподібної поверхні, а формування коринки паралельно стінці кристалізатора дозволить виключити можливість переливання рідкого металу і, отже, знизити ймовірність утворення напливів. В основу корисної моделі поставлена задача зменшення теплопередачі у верхній частині кристалізатора шляхом виконання вертикальних пазів певної ширини, глибини і розташування в середній частині стінок з метою утворення штучного повітряного зазору на цій ділянці, який забезпечує додатковий тепловий опір тепловідведенню від коринки заготовки, що кристалізується. Згідно корисної моделі, поставлена задача реалізується тим, що в кристалізаторі, який містить мідні водоохолоджувані стінки, металевий корпус, виконані вертикальні пази в середній частині мідних стінок на 0,6-0,8 ширини (b) кожної стінки, на відстані 0,05 від номінального рівня наливу металу в кристалізаторі довжиною 0,08-0,13 від загальної довжини (Н) кристалізатора, причому глибина пазів (d) становить 2-3 мм, ширина пазів (h) - 0,3-0,5 мм, а крок між пазами дорівнює 3-5 значенням ширини пазів. На фігурі показана стінка пропонованого кристалізатора. Кристалізатор містить мідні водоохолоджувані стінки 1, металевий корпус, на внутрішній поверхні середньої частини кожної стінки виконані вертикальні пази 2 на 0,6-0,8 їх ширини (b), глибиною (d) 2-3 мм, на відстані 0,05 від номінального рівня наливу металу 3 в кристалізаторі довжиною 0,08-0,13 від загальної довжини (Н) кристалізатора. Ширина пазів (h) складає 0,3-0,5 мм, а крок між пазами дорівнює 3-5 значенням ширини пазів. У контакті з мідною стінкою знаходиться меніск рідкого металу 4, в районі і нижче меніска утворюється коринка металу 5. Розташування пазів на відстані 0,05 довжини кристалізатора від номінального рівня наливу металу обумовлено запобіганням затікання в них рідкої шлакоутворюючої суміші, а також з урахуванням того, що зона з максимальною величиною тепловідведення від коринки металу знаходиться на 30-50 мм нижче меніска. Пази виконані не по всій поверхні стінок, а тільки на 0,6-0,8 ширини їх середньої частини, так як в кутах заготовки внаслідок усадки і "відходу" 1 UA 98151 U 5 10 15 заготовки від стінки кристалізатора, коринка металу тонша, ніж у центральній частині злитка. Виконання пазів довжиною 0,08-0,13 довжини кристалізатора дозволяє знизити тепловідведення від коринки заготовки на початковій стадії кристалізації і запобігти її твердінню на меніску рідкого металу. Пояснюється це тим, що зниження величини тепловідведення доцільно лише на початкових стадіях кристалізації заготовки, в іншому випадку підвищення довжини пазів призведе до формування недостатньої товщини коринки на виході з кристалізатора, що може бути причиною прориву металу. Робота пропонованого кристалізатора в ході розливання полягає в наступному. Розплавлений метал, при зіткненні з мідною водоохолоджуваною стінкою починає кристалізуватися. Наявність пазів на стінці глибиною 2-3 мм, шириною 0,3-0,5 мм і кроком між пазами рівним 3-5 значень ширини пазів дозволяє зменшити площу контакту коринки, що твердіє зі стінкою кристалізатора. При цьому в пазах зберігається повітряний зазор, який виступає як додатковий опір тепловідведенню, так як метал, внаслідок сил поверхневого натягу не заповнює пази. Величина тепловідведення знижується на 15-20 %. Застосування кристалізатора з рифленими стінками, який пропонується, дозволяє значно покращити якість безперервнолитих заготовок за рахунок мінімізації утворення дефектів поверхні на початковій стадії твердіння. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Кристалізатор для безперервного (напівбезперервного) лиття заготовок, що містить мідні водоохолоджувані стінки, металевий корпус, який відрізняється тим, що вертикальні пази в середній частині мідних стінок виконані на 0,6-0,8 ширини (b) кожної стінки, на відстані 0,05 від номінального рівня наливу металу в кристалізаторі довжиною 0,08-0,13 від загальної довжини (Н) кристалізатора, причому глибина пазів (d) становить 2-3 мм, ширина пазів (h) - 0,3-0,5 мм, а крок між пазами дорівнює 3-5 значенням ширини пазів. 2 UA 98151 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3