RU2001712C1

RU2001712C1 - Поддерживающий ролик зоны вторичного охлаждени сл бовой машины непрерывного лить заготовок

Info

Publication number: RU2001712C1
Authority: RU
Inventors: Аркадий Васильевич Лоза; Владимир Викторович Шишкин; Роман Емель нович Урбанский
Original assignee: Мариупольский металлургический институт
Priority date: 1991-09-17
Filing date: 1991-09-17
Publication date: 1993-10-30

Abstract

Изобретение относитс к металлургии, а именно к машинам непрерывной разливки металлов при получении заготовок пр моугольного поперечного сечени . Сущность: устройство поддерживающего заготовку ролика зоны вторичного охлаждени сл - бовой машины непрерывного лить заготовок включает монолитный корпус с рабочим слоем и центральный (осевой) канал дл подачи охладител При этом канал дл подачи охладител выполнен трехступенчатым, диаметры ступеней св заны соотношением: D D D . где 0 , D , О - внутренние диаметры канала соответственно первой, второй и третьей ступеней, при этом размеры ступеней удовлетвор ют условию: I 038 В. R R /V, где I . - длина средней ступени, мм; В - длина бочки ролика, мм; R - радиус первой ступени, мм; R - радиус второй ступени, мм. Реализаци изобретени позволит ликвидировать упругий прогиб поддерживающего ролика и (или) создать обжатие двухфазной заготовки в зоне конца жидкой лунки и уменьшить выпучивание, твердой корки двухфазного слитка, что значительно улучшает качество непре- рывнолитых заготовок. 1 ил.

Description

Изобретение относитс к металлургии, а именно к машинам непрерывной разливки металлов при получении заготовок пр моугольного поперечного сечени .

Известен поддерживающий ролик машины непрерывного лить заготовок (МНЛЗ), включающий монолитный корпус с центральным водоохлаждаемым каналом цилиндрической формы. Конструкци ролика предусматривает равномерное распределение температуры по длине бочки ролика на участке контакта ролика с отливаемой заготовкой и сосредоточение усилий реакции опор ролика на его концах, что приводит к прогибу ролика на участке его контакта с формирующейс двухфазной заготовкой под действием ферростатиче- ского столба жидкого металла и ухудшению качества литой заготовки.

Известен также ролик машины непрерывного лить заготовок, прин тый за про- тотип;который, с целью улучшени качества заготовки за счет обжати , выполнен профилированным (трапецеидальный профиль) с выпуклостью в центре широкой грани слитка. Недостатком указанного ролика вл етс неравномерное воздействие на слиток трапецеидальным профилем ролика вследствие его прогиба и удалени участков центральной части поверхности его бочки от оси слитка. Более того, указанный недостаток влечет за собой перераспределение контактных давлений вдоль линии контакта ролика и слитка и возникновение повышенных контактных напр жений в участках формирующейс заготовки, примыкающих к вершинам трапеции ролика. Это повышает опасность возникновени гор чих трещин в формирующейс заготовке и увеличивает уровень нагрузок на поддерживающие элементы (ролики) и их подшипниковые опоры.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи улучшени качества отливаемых заготовок посредством уменьшени выпучивани заготовки и создани ее обжати по центру широкой грани за счет тепловой деформации ролика вследствие перераспределени в нем температурных полей.

Дл этого в устройстве, содержащем монолитный корпус с рабочим слоем и центральным (осевым) каналом дл подачи охладител , канал выполнен трехступенчатым , причем диаметры ступеней св заны соотношением:

Di ,

где Di. Da. Оз внутренние диаметры канала соответственно первой, второй и третьей ступеней;

при этом размеры ступеней удовлетвор ют условию:

Pep 0,, R2 -,

где РСр - длина средней ступени, мм; В - длина бочки ролика, мм; RI - радиус первой ступени, мм; Рг - радиус второй ступени, мм. Известно, что в процессе непрерывной

разливки металлов двухфазна заготовка под действием ферростатического столба жидкого металла испытывает прогиб твердой корки, который ухудшает качество слитка. Назначение поддерживающих элементов - в максимальной степени уменьшить указанный прогиб. Однако, в силу необходимости соблюдени принципа расположени поддерживающих роликов в зоне вторичного охлаждени с минимально

допустимым шагом, ролики, контактирующие с двухфазной заготовкой, испытывают некоторый упругий прогиб, который зависит от центра расположени ролика в ручье (т.е. от величины ферростатического давлени ) и

находитс в пределах 2,0-3,0 мм. Прогиб роликов, как и выпучивание заготовки, ухудшает качество формирующегос слитка, т.к. влечет за собой возникновение трещин в кристаллизующихс сло х металла на фронте затвердевани и способствует протеканию процессов ликвации в металле. Попытки установить в зоне вторичного охлаждени дополнительные опорные элементы к уже имеющимс успехов не имели,

так как это приводит к усложнению оборудовани и затрудн ет доступ к основному оборудованию в период профилактических плановых ремонтов.

В отличие от известных устройств в за вленном поддерживающем ролике зоны вторичного охлаждени МНЛЗ канал дл подачи охладител в корпусе ролика выполнен трехступенчатым, причем DI Оз D2, где Di, D2, Оз - диаметр первой, второй и

третьей ступеней соответственно. ние сечени канала дл подачи охладител вызывает перераспределение теплового потока в теле ролика. Его центральна часть, соответствующа ширине второй ступени,

отдает охладителю меньшее количестоо тепла, чем краевые участки. Более высокий нагрев слоев центральной части ролика, соответствующих второй ступени, оедет к изменению профил поддерживающего

ролика и созданию выпуклости в его центральной части. Указанной выпуклостью,профил бочек поддерживающих роликов может быть компенсировано вление упругого прогиба осей роликов и даже создание обжати заготовки по широкой грани. Высота выпуклости созданного таким образом профил бочки ролика зависит от соотношени диаметров ступеней охлаждающего канала . Создание максимальной выпуклости бочки ролика наиболее целесообразно осуществить дл бочек роликов, поддерживающих заготовку в зоне конца жидкой лунки, где толщина жидкой фазы минимальна и возможно обжатие заготовки с целью смыкани встречных фронтов кристаллизации и уплотнени осевых слоев формирующегос слитка.

Длина второй ступени ограничиваетс услови ми, выбор которых определ етс следующими соображени ми. Обжатие двухфазной заготовки наиболее целесообразно осуществл ть по ширине жидкой лунки , не деформиру краевые участки заготовки с полностью закристаллизовавшейс структурой. Поэтому участки полностью закристаллизованной структуры необходимо исключить из процесса обжати .

Из практики металлургических заводов известно, что в процессе непрерывной разливки заготовок пр моугольного поперечного сечени (сл бов) ширина отливаемых заготовок по отношению к длине бочек -поддерживающих роликов находитс в пределах В3 0,75...0,, где 63 - ширина отливаемых заготовок; В - длина бочек поддерживающих роликов.

При этом минимальна граница 0, определена из условий сохранени жесткости направл ющего аппарата (отсутстви прогибов роликов), а максимальна 0, - учитывает возможность смещени заготовки относительно оси разливки в период начала и окончани разлийки. -Эти величины определ ют участок рабочей длины ролика, а котором осуществл етс контакт с гор чей заготовкой; -В. ходе экспериментов по введению радиоактивных изотопов, проведенных при участии авторов изобретени в ККЦ к-та Азовсталь при отливке сл бов различных сечений, установлено, что минимальна ширина жидкой лунки в зоне конца ее кристаллизации по отношению к ширине заготовки (а соответственно и по отношению к длине рабочего участка ролика) составл ет 0,50...0.. Выбира длину средней ступени при создании ролика, необходимо иметь ввиду возможность разливки на УНРС заготовок из всего примен емого на практике сортамента. Учитыва указанное обсто тельство, минимальный участок корректировки положени оси поддерживающего ролика, соответствующий ширине жидкой фазы формирующейс заготовки, необходимо ограничить условием

Вкорр. 0,, - 0., что обеспечивает недопустимость обжати полностью закристаллизовавшейс заготовки и гарантирует отсутствие перегрузок

5 поддерживающих роликов и их подшипниковых опор. При невыполнении указанного соотношени , напримерпри Вкорр. 0,, может возникнуть ситуаци при разливке слитков минимальной ширины, когда вслед0 ствие корректировки оси ролика обжатию подвергаетс полностью закристаллизованна область слитка. Это может привести к перегрузке и выходу из стро роликов и их подшипниковых опор. В случае Вкорр.

5 0, тепловой профиль ролика не будет соответсвовать распределению нагрузок от ферростатического давлени жидкой фазы, что уменьшает эффективность за вленного устройства.

0 Выбор услови соотношени диаметров ступеней охлаждающего канала определ етс следующими соображени ми. Уменьшение диаметра охлаждающего канала при движении охладител от первой ступени к

5 второй св зано с уменьшением площади поперечного сечени , а соответственно и уменьшением пропускной способности охлаждающего канала. В ходе лабораторных экспериментов на модел х роликов со сту0 пенчатым каналом (при использовании воды в качестве охладител и при скорост х ее течени , характерных дл эксплуатируемых сл бовых МНЛЗ) было установлено, что при условии несжимаемости жидкости охлади5 тел (воды), а это условие соответствует практике промышленной разливки, уменьшение площади поперечного сечени потока охладител в два раза ( х RI /2 л х xR22) приводит к гидравлическому удару,

0 при котором резко возрастает сопротивление движению потока охладител . Поэтому эффективное охлаждение ролика при использовании ступенчатого охлаждающего канала возможно лишь приусловии R2 RI/

5 /v2 В ходе конструировани и создани ролика возможно выполнение его переходной части от первой к второй ступени - конической формы, либо с образующей в виде кривой второго пор дка, что дополнитель0 но уменьшает гидравлическое сопротивление движению жидкости. При этом, в переходной части канала и в цилиндрической части второй ступени происходит пе- реход от ламинарного течени жидкости к

5 турбулентному, что не только не преп тствует движению потока, но и улучшает услови теплообмена с роликом за счет турбулизации потока охладител . Невыполнение услови R2 R1 / 2 может привести к значительному уменьшению скорости движени потока охладител по каналу ролика, что нарушает услови его охлаждени и может привзсти к перегреву его рабочей поверхности, что недопустимо .

На чертеже представлена конструкци ролика, имеющего трехступенчатый охлаждающий канал,

Поддержи паю щи и ролик зоны вторичного охлаждени сл бовой машины непрерывного лить заготовок состоит из монолитного корпуса 1 с рабочим слоем 2. Канал 3 дл подачи охладител в корпусе ролика имеет три ступени 4, 5, б. Переходна часть 7 от первой (со стороны подачи охладител ) ступени 4 к второй ступени 5 выполнена в форме конуса (7). Сопр жение между цилиндрической частью первой ступени 4 и переходной частью 7 имеет радиус кривизны гс, обеспечивающий оптимальные услови движени потока охладител .

В период разливки поток охладител попадает в канал 3 и, двига сь последовательно вдоль негсПто ступени 4,5, 6, отбирает от корпуса 1 ролика определенное количество тепла, восприн того от формирующегос слитка через рабочий слой 2. При этом части корпуса ролика, соответствующие ступен м 4 и 6 охлаждени , имеют более низкую температуру по сравнению с центральными, что и обуславливает величину их теплового расширени . Центральна часть ролика с минимальным диаметром охлаждающего канала за счет своего теплового расширени определ ет отклонение от цилиндрической формы, присущей ролику в холодном состо нии. При этом дополнительна выпуклость ролика в зависимости от соотношени диаметров ступеней охлаждающего канала компенсирует упругий прогиб ролика либо осуществл ет обжатие заготовки роликами в зоне конца жидкой лунки.

Таким образом, установка роликов со ступенчатым охлаждающим каналом в зоне вторичного охлаждени МНЛЗ позвол ет обеспечить более высокое качество заготовки по сравнению с существующими технологи ми .

Claims

Формула изобретени

ПОДДЕРЖИВАЮЩИЙ РОЛИК ЗОНЫ ВТОРИЧНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ СЛЯБОВОЙ МАШИНЫ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК , содержащий монолитный корпус с рабочим слоем и центральным (осе- вым) каналом дл подачи охладител , отличающийс тем, что канал дл подачи охладител в корпусе ролика выполнен трехступенчатым, причем диаметры ступеПримером конкретного выполнени за вленного устройства может служить ролик МНЛЗ № 4 ККЦ металлургического комбината Азовсталь диаметром 380 мм,

предназначенный дл обжати формирующейс заготовки в зоне конца жидкой лунки на горизонтальном участке криволинейной установки. Обща длина ролика 2600 мм. Длина бочки ролика 2050 мм. Длина второй ступени охлаждающего канала 780 мм при сечении отливаемой заготовки 250 1650мм.

Длина цилиндрической части первой и третьей ступеней охлаждающего канала соответственно 880 и 890 мм. Переходна часть между первой и второй ступеньми выполнена конической при условии а --- 30°. Сопр жение между цилиндрической поверхностью первой ступени и поверхностью конуса выполнено с радиусом сопр жени поверхности 220 мм. Внутренний диаметр первой и второй ступеней соответственно 110 и 87 мм. Применение ролика с указанными параметрами позвол ет при скорости

разливки 0,75 м/мин дл заготовки с размерами поперечного сечени мм получать обжати 1,88 мм от каждого ролика в кассете, что соответствует степени обжати 1.5% по высоте сечени заготовки. Отмеченное обжатие заготовки при установке роликов указанной конструкции в зоне конца жидкой лунки обеспечивает улучшение качества осевой зоны за счет ликвидации дефекта осева трещина и уменьшени

дефекта осева рыхлость.

Таким образом, за вленна совокупность отличительных признаков поддерживающего ролика зоны вторичного охлаждени сл бовой машины непрерывного лить заготовок обеспечивает поставленную задачу улучшени качества непрерывнолитых заготовок .

(56) Институт черной металлургии. Днепропетровск , 1986, 1-8, Рукопись, депонированна в институте Черметинформаци ,

10.06.86 N 3429-ЧМ.

ней св заны соотношением

Di Оз D2,

где Di. D2, Оз - внутренние диаметры канала соответственно первой, второй и третьей ступеней.

при этом размеры ступеней удовлетвор ют услови м 1ср 0.38 B,R2 Ri/V2. где 1Ср - длина средней ступени, мм; В - длина бочки ролика, мм; RI - радиус первой ступени, мм; RZ радиус второй ступени, мм.

.т т,