Бокова стінка для закривання ливникового простору установки безперервного розливання у металеві стрічки між двома валками

1 Бокова стінка (4, 4') для закривання ливникового простору установки безперервного розливання в металеві стрічки (7) між двома валками (1, 1і), ЯКІ обертаються в протилежних напрямах на горизонтальних осях і наближені один до одного, причому зазначена бокова стінка має одну нижню частину (10), виконану з першого вогнетривкого матеріалу з високою твердістю, в зоні, де названа нижня частина (10) входить в контакт з краями (5, 5') зазначених валків (1, 1') або рідкого металу (3), який може перебувати в процесі застигання, або з краєм застиглої стрічки (7), яка відрізняється тим, що названа нижня частина (10) має на своєму боці, оберненому у напрямі до ливникового простору, порожнину (16), заповнену вогнетривким матеріалом (17) 2 Бокова стінка (4, 4') за п 1, яка відрізняється тим, що як зазначений вогнетривкий матеріал (17), розташований в названій порожнині (16), використовують матеріал, який має твердість, меншу від зазначеного першого вогнетривкого матеріалу та високі термоізолюючі властивості 3 Бокова стінка (4, 4') за п 2, яка відрізняється тим, що як вогнетривкий матеріал (17), розташований в порожнині (16), використовується матеріал, який має шарувату структуру таку, як графіт чи нітрид бору 4 Бокова стінка (4, 4') за будь-яким з пп 1-3, яка відрізняється тим, що порожнина виконана у глибину з поздовжнім перерізом у вигляді прямокутної трапеції 5 Бокова стінка (4, 4') за будь-яким з пп 1-3, яка відрізняється тим, що зазначену порожнину (16) виконано в глибину з поздовжнім перерізом у вигляді прямокутного трикутника О і Винахід стосується безперервного розливання металів, а точніше конструкції бокової стінки для закривання ливникового простору установок розливання в металеві смуги товщиною кілька міліметрів, зокрема, зі сталі між двома валками, що обертаються в протилежних напрямах на горизонтальних осях і охолоджуються зсередини В цих установках, промислове застосування яких для розливання сталі вивчається зараз, ливниковий простір обмежено боковими поверхнями валків, у контакті з якими відбувається твердіння металу, і також боковими пластинами, що закривають, з вогнетривкого матеріалу, які притиснуто до плоских КІНЦІВ (що їх називають краями) валків Таку установку описано, наприклад, в документі ЕР-А-0 698 433 Принаймні, частини бокових пластин, що за кривають, які піддаються тертю при взаємодії з краями валків, повинні виготовлятись з першого вогнетривкого матеріалу такого, як SiAION®, що він характеризується великою твердістю та високою СТІЙКІСТЮ проти корозії під впливом рідкого металу Вважається необхідним дотримуватись цих вимог для того, щоб забезпечити задовільну герметичність контактів бокової пластини з валками та усунути таким чином, прорив рідкого металу з ливникового простору на їх рівні Завдяки тому, що лише центральна частина бокової стінки, знаходиться в контакті з рідким металом, а не валки, вона може виготовлятись з другого вогнетривкого матеріалу, наприклад, з матеріалу на основі глинозему чи кремнію Передусім, необхідно, щоб цей матеріал був гарним теплоізолятором для того, щоб усунути можливість твердіння рідкого металу, о ю 54407 коли він входить у контакт з ним Однак, в крайній нижній частині бокової стінки, яка, у випадку використання валків з діаметром 1500мм, виступає на 5 - 1 0 сантиметрів над "горловиною" (тобто над рівнем, де валки максимально наближені один до одного та під якою смуга повністю стверділа) ми вважаємо, що бокова стінка повинна виготовлятись з названого першого вогнетривкого твердого матеріалу або з іншого матеріалу з рівноцінними властивостями Справді, ця зона піддається інтенсивному зносу не тільки під впливом валків, але також на неї діють - стверділий метал, розташований на поверхнях валків, (цей метал називають "стверділі кірки"), - метал в пастоподібному стані (частково стверділий), що знаходиться між кірками над горловиною, поруч з боковими стінками і який перебуває під дією валків, які його пересувають до горловини, а над горловиною сама смуга Передусім, слід забезпечити надійність контакту бокової стінки з валками в цій зоні протягом всього періоду розливання, щоб запобігти утворенню шкідливих кристалізацій Крім того, дуже мала ширина простору між валками на рівні горловини (яка дорівнює заданій товщині смуги, тобто кільком міліметрам) створює більші труднощі або, навіть, робить неможливим розташування навпроти один одного різних матеріалів так, як це має місце у решті бокової стінки Під час розливання, зусилля, що притискає бокові стінки до країв валків, викликає знос бокових стінок внаслідок тертя, але лише в зонах, де вони перебувають в контакті з валками Звідси витікає, що частини бокових стінок, які не піддаються цьому тертю, поступово проникають всередину ливникового простору на глибину, що може сягати 5 - 15мм Таким чином, утворюють те, що інколи називають "позитивні вставки" Коли досліджують після якогось розливання зношені бокові стінки, то дуже часто виявляють, що нижня частина позитивної вставки пошкоджена, що свідчить про те, що протягом розливання вона піддавалась впливу інтенсивних навантажень Це пошкодження веде до різкого зменшення глибини проникнення позитивної вставки у ливниковий простір, починаючи від рівня, розташованого на кілька сантиметрів над горловиною, або ж до повного руйнування позитивної вставки під цим рівнем Це розірвання відбувається вздовж нерівної лінії, що може залежати, зокрема, від внутрішнього стану вогнетриву Отже, існує велика небезпека того, що ця тріщина може розповсюджуватись у різних напрямках всередину вогнетриву, викликаючи розірвання та відділення частин від бокової стінки, які розташовані навпроти зон ливникового простору, де метал перебуває в цілком рідкому стані У цьому випадку, неминуче, спостерігають прориви рідкого металу з ливникового простору, які викликають, принаймні, миттєве погіршення якості смуги Якщо тріщина проходить на рівні зони, в якій валки входять в контакт з боковою стінкою, то можна відновити герметичність цього контакту, притискаючи з більшим зусиллям бокову стінку, оскільки її знос дозволяє відновити поверхню контакту згідно з краями Але, зважаючи нате, що пошкодження відбувається дуже часто в процесі розливання, це призводить до надмірного витрачання твердого вогнетриву бокової стінки, яка не може утримувати комплекс розливання, якщо її товщина занадто невелика Однак, якщо передбачати виконання твердого вогнетриву з товщиною, достатньою для того, щоб він міг надійно працювати впродовж розливання, навіть у випадку, якщо відбудуться численні пошкодження такого типу, як було описано вище, це призведе до винятково високої собівартості бокової стінки Нарешті, якщо відбудеться, особливо, сильний прорив рідкого металу, те він може просто викликати аварійну зупинку розливання та руйнування установки Метою винаходу є створення конструкції бокової стінки, яка би усувала знос позитивної вставки, не справляла би шкідливих впливів на якість смуги та на процес розливання З цією метою, предметом винаходу є бокова стінка для закривання ливникового простору установки безперервної розливання в металеві стрічки між двома валками, що обертаються в протилежних напрямах на горизонтальних осях, є наближеними один до одного, яка має одну нижню частину, зроблену з першого вогнетривкого матеріалу з високою твердістю, в зоні, де зазначена нижня частина входить в контакт з краями названих валків або рідкого металу, який може знаходитися в процесі застигання, або з краєм застиглої стрічки, яка відрізняється тим, що зазначена нижня частина має на своєму боці, поверненому у напрямі до ливникового простору, порожнину, заповнену вогнетривким матеріалом ВІДПОВІДНО ДО більш прийнятного варіанту, як вогнетривкий матеріал, розташований в порожнині, використовують матеріал, що має твердість, меншу від твердості першого вогнетривкого матеріалу, та високі термоізолюючі властивості Отже, винахід полягає в тому, що бокова стінка виконується таким чином, щоб створити в боковій СТІНЦІ в її найбільш нижній частині двошарову структуру, що вона виконана так, щоб в момент, коли навантаження стверділого металу, які діють на верхній шар, стають високими, цей шар пошкоджувався б, щоб це пошкодження не розповсюджувалося до верхніх рівнів бокової стінки Таким чином, забезпечують можливість регулювання розвитку явища, яке, якщо б воно відбувалося безконтрольно, могло б призвести до серйозних порушень роботи розливальної машини Винахід пояснюється поданим нижче описом, наведеним далі з посиланнями на креслення, що додаються, де - фігура 1 схематично зображує вид спереду установки безперервного розливання в тонкі стрічки між двома валками в неробочому положенні, які мають лише одну з двох бокових стінок, ці стінки зроблені згідно з аналогом винаходу - фігура 2 зображує вид збоку на ту ж саму установку в початковій стадії розливання металевої смуги (фігура 2а), потім в стадії розливання, під час якої бокові стінки вже піддавались значному зносу (фігура 2Ь), поздовжній розріз по лінії ПГЕ, - фігура 3 схематично зображує вид збоку по 54407лінії Ilia - Ilia (фігура За) та вид спереду (фігура ЗЬ) бокової стінки, ВІДПОВІДНО до винаходу, - фігура 4 зображує вид збоку на установку розливання в металеві смуги між двома валками, яка обладнана боковими стінками, ВІДПОВІДНО ДО винаходу, у стадії розливання, під час якої ці стінки вже піддалися значному зносу, поздовжньому розрізі, Розміри, що їх наведено як приклад для різних елементів бокових стінок, виконаних, згідно з винаходом, можуть використовуватись у випадку, коли застосовують при розливанні (сталі) валки, діаметр яких дорівнює приблизно 1500мм У випадку застосування валків з меншими розмірами, необхідно зменшити ВІДПОВІДНО ці розміри Установка для розливання (металу) між валками, виконана ВІДПОВІДНО ДО ВІДОМОГО аналогу, що и зображено на фігурах 1 та 2, має, згідно з відомою конструкцією, два валка 1, 1', які встановлені на горизонтальних осях та наближені один до одного, бокові циліндричні стінки 2, 2 яких піддаються інтенсивному внутрішньому охолоджуванню Вони пускаються в обертання в протилежних напрямах за допомогою відомих засобів (не зображені) Ливниковий простір, у яке вводиться рідка сталь 3 крізь розливальний стакан (не зображений), з'єднаний з ємністю такою, як ківш чи проміжний ківш, обмежений боковими стінками 2, 2 валків 1, 1' та боковими стінками 4, 4' з вогнетривкого матеріалу (бокова стінка 4' на фігурі 1 не зображена для того, щоб забезпечити можливість уявити конструкцію бокової стінки 4) Ці СТІНКИ притискаються за допомогою відомих засобів (не показані) до країв 5, 5', 5" валків 1, 1' таким чином, щоб вони закрили збоку ливниковий простір та усунули таким чином, витікання рідкої сталі з цього простору В документі ЕР-А-0-698 433 вже було докладно описано приклад виконання (що не обмежує) таких засобів Торкаючись бокових стінок 2, 2 валків, рідка сталь 3 твердішає і утворює біля них дві "кірки", що сходяться разом на рівні горловини 6 (зона, в якій бокові поверхні 2, 2 валків 1, 1' максимально наближені одна до одної) для формування сталевої стрічки 7, яку безупинно витягають з установки за допомогою відомих не зображених на кресленнях засобів Як видно з фігури 1, елементи бокових стінок 4, 4', зображеного варіанту, мають дві частини та виконані з вогнетривкого матеріалу, їх частини 8, 9, що торкаються країв 5, 5' валків 1,1' або знаходяться поруч з зонами, де відбувається цей контакт, також як і вузол їх нижньої частини 10 на висоті близько 150мм, виготовляються з першого вогнетривкого матеріалу, що має високу твердість та високу СТІЙКІСТЬ проти корозії, що викликається рідким металом Решта центральної частини 11 бокових стінок 4, 4' виготовляється з вогнетривкого матеріалу, що має, більш прийнятно, добрі теплоїзолюючі властивості і може мати більш низьку твердість, ніж перший вогнетривкий матеріал Фігура 2а зображує установку у момент початку розливання в той час, як бокові стінки 4, 4 є новими й розміщені навпроти країв 5, 5' валків, навпроти рідкої сталі 3 та смуги 7, утворюючи лицеву рівномірну плоску поверхню На фігурі 2Ь зображено ту саму установку, у наступній стадії розливання, у той час, як бокові стінки 4, 4' вже піддалися сильному зносу Центральна частина 11 була пошкоджена на відносно значну глибину "є" внаслідок корозії та механічного зносу, спричинених рідким металом 3, що пересувається Частини 8, 9, 10 з твердого матеріалу були зношені внаслідок тертя на глибину "х" в їх зонах, розташованих навпроти країв 5, 5' валків 1, 1' у той час як їх зони, не піддані тертю країв 5, 5', не зазнали ніякого зносу в ідеально зображеному випадку Отже, ці зони протягом розливання утворюють з вогнетривким матеріалом центральної частини 11, яку вони охоплюють, "позитивну вставку" 12, яка входить в ливниковий простір В своїй нижній частині, ця "позитивна вставка" 12 піддається інтенсивному впливу сталі 3, яка може знаходитися поруч з нею у вже частково стверділому стані, її бокові частини зазнають також впливу металевих корок, що стверділі навпроти валків Внаслідок того, ці різні дії викликають періодичне та неконтрольоване розірвання нижньої частини позитивної вставки 12, часто по ламаній лінії 13 В якомусь випадку, це розірвання проникає на відносно велику глибину у вогнетривкий матеріал таким чином, що порушує герметичність ливникового простору і забезпечує рідкій сталі можливість випливати з цього простору через розташоване навпроти нього заглиблення 15 Зокрема, це відбувається у випадку, коли розірвання розповсюджується до верхньої частини позитивної вставки 12, тобто у напрямі зони, де метал розташований поруч з бокової стінкою 4, 4, знаходиться повністю в рідкому стані У випадку, якщо ця сталь 14 ствердіє безпосередньо між боковою стінкою 4 та краєм, вона спричинить відведення бокової стінки 4 назад та сприятиме ще більшому її руйнуванню, а також руйнуванню краю 5 У випадку, якщо це заглиблення 15 виходить назовні, рідка сталь 14 може випливти назовні з розливальної машини і створити небезпечні умови для установки й для персоналу Згідно З винаходом, для того, щоб усунути проблеми, які створюють ці неконтрольовані розриви нижньої частини позитивної вставки 12, поставлено завдання створити у нижній частині бокової стінки 4, 4 раціональну конструкцію зони, де 6 це розірвання, якщо воно відбудеться, було б обмеженим Для цієї мети, виконують в нижній частині бокової стінки 4, 4', на висоті, починаючи від и нижнього борту, наприклад, до 70мм над рівнем горловини 6, порожнину 16, яку заповнюють вогнетривким матеріалом 17 Як такий матеріал можна використовувати твердий і стійкий проти корозії вогнетривкий матеріал, що утворює решту нижньої частини 10 бокової стінки 4, 4 Можна також застосувати матеріал менш стійкий проти абразивної дії твердого металу або металу в процесі його твердіння, а також проти корозії рідким металом, але який має добрі термоізолюючі властивості Для цієї мети, можна використати той самий вогнетривкий матеріал, що застосовувався у центральній частині 11 бокової стінки 4, 4' Однак, для цієї мети також добре використовувати з причин, що будуть описані нижче, вогнетривкий матеріал із шаруватою структурою такий, як графіт чи нітрид бора Обидва матеріали, що пропонуються для використання, закріплюють за допомогою зви 54407 чайних способів, наприклад, шляхом склеювання У зображеному більш прийнятному варіанті втілення винаходу, поздовжні перерізи, виконані в глибину порожнини 16 і вогнетривкого матеріалу 17, що їх заповнює, мають форму прямокутних трапецій, вершина якої орієнтована до верхньої частини ливникового простору, а більша основа розташовується навпроти цього ливникового простору Ця більша основа розміщена на висоті "h-i" над рівнем горловини 6, причому "гіг" дорівнює, наприклад, 70мм (ця величина не включає частину маленької стінки, призначеної для розміщення під горловиною 6 після установки) Менша основа трапеції, розташована за порожниною, розміщена на висоті "гіг" над рівнем горловини 6, яка дорівнює, наприклад, 55 мм Порожнина 16 має максимальну глибину "р", яка дорівнює, наприклад, 15мм, величина "р" повинна бути більшою від максимально допустимої величини зносу частин 8, 9, 10 з твердого матеріалу бокової частини 4, 4' для того, щоб вогнетривкий матеріал 17, який и заповнює, міг би виконати свою функцію під час здійснення процесу розливання Фігура 4 зображує в робочому положенні установку для розливання (сталі) між валками, яка має бокові стінки 4, 4 ВІДПОВІДНО до винаходу, яка знаходиться в тих самих умовах, що й установка, зображена на фігурі 2Ь В обох випадках, виявлено утворення позитивної вставки 12 з максимальною товщиною "х" на рівнях, де бокові стінки 4, 4' складаються з твердого вогнетривкого матеріалу 10 Однак, частини стінок 4, 4', виконаних згідно з винаходом, що розміщені навпроти смуги 7 або зон, де метал 3 перебуває в частково стверділому стані, піддаються зносу, кількісна величина якого залежить від навантажень, яким вони піддаються Ці навантаження мають тенденцію до збільшення із збільшенням твердої фракції металу 3, і, внаслідок цього, глибина проникнення позитивної вставки 12 зменшується у міру наближення до горловини 6 Під горловиною 6 або навіть вже над нею, позитивна вставка 12 може бути повністю витрачена так, як зображено на фігурі 4 Завдяки тому що твердість вогнетривкого матеріалу 17, що заповнює порожнину 16 кожної бокової стінки 4, 4', виконаних ВІДПОВІДНО до винаходу, не дуже висока, його знос відбувається рівномірно і як правило на них не виявляють смужки розривів з нерівними та хвилястими формами такі як лінії 13, зображені на фігурі 2Ь 3 іншого боку, якщо якесь навантаження, що діє впродовж якогось короткого моменту і є дуже сильним, викличе розірвання вогнетривкого матеріалу 17, що заповнює порожнину 16, то це розірвання буде зупинене, у випадку необхідності, в межах порожнини 16 Отже, це розірвання не розповсюджується в частинах бокової стінки 4, 4', що розміщені на більшій висоті, тобто в частинах, що входять у контакт з повністю рідким металом З, який міг би прорватися з ливникового простору крізь тріщини, що вони сприяли би розповсюдженню цього розірвання Тому, висота "hi" на якій розміщені порожнина 16 та вогнетривкий матеріал 8 17, що її заповнює, над горловиною 6 повинні визначитися з урахуванням цих особливостей Вище зазначалось, що матеріали із складною структурою такі, як графіт чи нітрид бора, особливо, рекомендуються для того, щоб їх використовувати для формування вогнетривкого матеріалу 17, який заповнює порожнину 16 Саме, завдяки тому, що ця шарувата структура забезпечує зручний їх знос згідно з рівномірним та поступовим процесом, можна таким чином покращити регулювання зміни форми позитивної вставки 12 Ґрунтуючись на цьому, можна також використовувати матеріал, аналогічний до матеріалів, що застосовуються для формування центральної частини 11 бокових стінок 4, 4' та мають відносно низьку твердість і високу ізоляційну спроможність Застосування цих матеріалів дозволяє також усунути можливість занадто раннього твердіння рідкого металу 3 над горловиною 6 Нарешті, мета винаходу також полягає у тому, щоб використати як вогнетривкий матеріал 17, який заповнює порожнину 16, твердий вогнетривкий матеріал такий, як матеріал, що утворює нижню частину 10 та краї 8, 9 бокових стінок 4, 4' Звичайно, у цьому випадку, цей вогнетривкий матеріал 17 може бути пошкоджений нерівномірними розривами, що можуть посилюватися до такої міри, що спричинять його повне руйнування Але в цьому випадку, можна бути, принаймні, впевненим, що ці розриви залишаться в межах порожнини 16 і не сягнуть зон бокових стінок 4, 4, де вони могли б викликати небезпечні прориви рідкого металу 3 з ливникового простору В щойно описаному та зображеному прикладі, порожнина 16 має поздовжній переріз у формі трапеції Таким чином, забезпечують, такі умови, щоб в момент, коли тільки но починається руйнування вогнетривкого матеріалу 17, оголений вогнетривкий матеріал 10, мав би навпроти рідкого металу 3 або частково стверділого металу, скошену поверхню, яка входила би у відносно обмежений контакт при механічному зносі У випадку, якщо б цю порожнину 16 була б виконано з прямокутним перерізом, то після зносу вогнетривкого матеріалу 17, цей вогнетривкий матеріал 10 мав би гострий кут, що сприяв би його більш інтенсивному зносу та посилював би утворення великих та нерівномірних розривів Отже, такий прямокутний переріз порожнини 16 Залишається як суть винахідницького рівня Як варіант, можна також передбачити виконання порожнини 16 з поздовжнім перерізом у формі прямокутного трикутника Винахід може легко використовуватись для бокових стінок, що мають звичайні форми, які відрізняються від форм, наведених в попередньому прикладі Опис було подано для варіантів розливання стали (вуглецевої чи нержавіючої сталі) в смути, однак зрозуміло, що винахід може застосовуватись також для розливання інших марок залізних сплавів між валками, при якому можуть виникнути згадані вище проблеми Ю tlffflffffff tUttittitit itiittittitt ttttftSttttt г о ю с. ч tHtfttititt ttutttttttt Utiittfiiti ittttmtttt fttJlflutts itiWtttftt ttitttttttff tiittitttttt iHiititiitt iiiliitttitt titfititittt ttftliSttttf tiiiiiiftiif ttiftttttitt 11 54407 Фіг. 2b Фіг. За Фіг. ЗЬ 12 tittttitita fifttf''rHf tUHfiiitii шипит tttttitttStt r о Ю Uftttttittt tftltfttittf titttttittti tittitttittf ittitttttitt CM Htttiitttti Utftitittft itUittttttt ttttifttifit Є