Способ непрерывного литья заготовок и машина для его осуществления

Способ непрерывного литья заготовок и машина для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к непрерывной разливке металлов. Целью изобретения является повьппение качества слитка. Виброударник, установленный в зоне вторичного охлаждения МНЛЗ, сообщает слитку косой удар с касательной составляющей, равной 0,2-4,0 нормальной составляющей, а в промежутках между ударами прикладывают к поверхности постоянное усилие с перемещением участка его приложения в сторону вытягивания слитка. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111 (111 4 В 22 D 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

fl0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21). 4157283/31-02 (22) 28.10.86 (46) 15.02.89, Бкл Ф 6 (71) Донецкий политехнический институт и Донецкий металлургический завод им. В.И.Ленина (72) Н.А.Маняк, П.А.Левин, Д.А.Дюдкин, 10.М.Кондратюк, А.А.Комаров, О.А.Ляховец, А.М.Кондратюк, Г.Г.Жит-. ник, А.Г.Бондаренко, В.И.Сыроватский и А.М.Гринберг (50) 621.746.27;621 746,047(088,8) (56) Майоров А.И. и др. Повышение качества непрерывнолитых заготовок под воздействием вибрации. — Сталь, 1984, У Il, с, 26, 27.

Изобретение относится к непрерывной разливке металлов.

Целью изобретения является повышение качества слитка.

На фиг. 1 приведено устройство, общий вид; на фиг. 2 — схема взаимодействия виброударника со -слитком.

Устройство для осуществления способа (фиг. I) содержит рабочий канал MHJB I с технологической осью

О-О (стрелкой показано направление вытягивания слитка), опорный ролик

2, виброударник 3, раму 4 виброударника с продольной осью Б-N (нормалью к поверхности слитка в месте удара), 5 активирующую поверхность 5, вибра» тор 6 с активной осью А-А (стрелками показано направление возмущающей силы), прижимное устройство 7 с осью В-В, опору 8 с осью D-D опорный шарнир 9 рамы (шарнир опоры), (54} СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГО-, ТОВОК И МАИИНА ДЛЯ EI 0 ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к непрерывной разливке металлов. Целью изобретения является повышение качества слитка. Виброударник, установленный в зоне вторичного охлаждения МНЛЗ ° сообщает слитку косой удар с касательной составляющей, равной 0,2-4,0 нормальной составляющей, а в промежутках между ударами прикладывают к поверхности постоянное усилие с перемещением участка его приложения в сторону вытягивания слитка. 2 с. и

2 з ° и. ф-лы, 2 ил., табл. упоры 10 и 11. Центр тяжести рамы с вибратором в сборе обозначен буквой С.

Способ осуществляют следующим образом.

В качающийся кристаллизатор подают жидкий металл и вытягивают иэ него тянущими валками через зону вторичного охлаждения затвердевающий слиток со скоростью 7-35 мм/с. При прохождении через зону вторичного охлаждения и в сечении, затвердевшем по меньшей иере на 707 по толщине, поверхности слитка с частотой 20100 Гц сообщают ударные воздействия (косой удар), вызывающие его продольную вибрацию амплитудой 0,01-1 мм в пределах свободного хода слитка 0,52 мм, который определяется зазорами, в приводе значительных динамических нагрузок не возникает. По знаку тока

145807

45 двигателя привода определяют направление сообщаемого им слитку усилия и в случае, если оно противоположно тангенциальной составляющей ударного импульса (т ° е. свободный ход выбран в этом направлении), ударное воздействие прекращают, Воздействие осуществляют следующим образом. Раму 4 с активирующей поверхностью 5 перемещают вдоль норt мали N-N к поверхности слитка в месте воздействия с возможностью поворота в плоскости, образованной нормалью N-N. и технологической осью 15

0-0, под действием возмущающей силы инерционного вибратора 6, изменяющейся по синусоидальному закону с амплитудой 5- 100 кН. Приложение возмущающей силы (по оси А-А) ведут со 20 смещением относительно нормали в сторону, противоположную направлению тангенциальной составляющей скорости, в момент удара по крайней мере на

1,5 м, за счет этого в упомянутой 25 плоскости возникает момент сил, обеспечивающий движение поверхности 5 с поворотом. При этом осуществляют приложение к ней статического прижимного усилия, равного по величине 0,3- 30

0,9 амплитуды возмущающей силы. Вследствие приложения такого усилия отрыв поверхности от слитка происходит в фазе, когда возмущающая сила направлена от слитка и равна по величине 35

0,3-0,9 своей амплитуды, а время свободного движения поверхности ограничивается соответственно 95-35 периода вибраций. Линия действия прижимноr0 удара усилия В-В смещена от линии 4р

A-А в сторону вытягивания слитка по крайней мере на величину смещения возмущающей силы, за счет чего к моменту удара поверхность 5 успевает возратиться в исходное положение (компенсируется начальный импульс, сообщаемый слитком в момент отрыва);

В конце свободного движения (в момент удара) нормальная составляющая скорости активирующей поверхности равна

l0 — 1,0 м/с, т.е. по меньшей мере скорости слитка, а отношение величины тангенциальной составляющей скорости относительно слитка к нормаль. ной равно 0,2-4.

В том случае, когда тянущая клеть работает большую часть времени процесса в двигательном режиме и свободный ход (зазоры в приводе) выбра0

4 ны в сторону, противоположную вытягиванию, активирующей поверхности 5 в момент удара сообщают относительную скорость с тангенциальной составляющей, направленной в сторону вытягивания. Чтобы этот удар не предавался на привод тянущих валков, перед ударом определяют направление усилия вытягивания или слитка и в.случае, если оно противоположно направлению вытягивания, ударное воздействие прекращают. При, осуществлении этого воздействия в результате косого удара, характеризующегося вышеуказанными значениями скорости, возникает сила реакции со стороны слитка с воспринимаемой опорным роликом 2 нормальной составляющей 20-700 кН и тангенциальной, равной 0,2-0,5 величины нормальной. Поскольку в пределах диапазона значений коэффициента трения проскальзывания не происходит, тангенциальная составляющая ударного импульса передается слитку с наибольшим эффектом — н продольном направлении передается максимально возможное ускорение величиной .1-10 м/с

Возникающие инерционные перегрузки сопоставимы с силой тяжести, под их действием возникают потоки жидкости относительно обладающих несколько более высокой плотностью столбчатых кристаллов затвердевающей корки слитка, что затрудняет их рост — структура слитка становится более дисперсной. Под действием этих перегрузок (ударной волны) происходит ломка межкристаллитных перегородок, за счет чего уменьшается осевая пористость.

Машина непрерывного литья для осуществления способа содержит выставленные по технологической оси 0-0 и образующие рабочий канал 1 кристаллизатор, поддерживающие устройства зоны вторичного охлаждения и тянущие валки с зазором в кинематической цепи привода (на чертеже не показаны).

В зоне вторичного охлаждения вдоль противоположных широких сторон ра6очего канала 1 расположены опорный ролик 2 и виброударник 3, рама 4 1 оторого снабжена активирующей поверхностью 5, в рабочем положении соприкасающейся с поверхностью расположенной в рабочем канале заготовки, а также вибратором 6 направленного действия и прижимным устройством 7 (пнев5 .1458 моцилиндром). Рама опирается на шарнир 9 шарнирно-подвижной опоры 8, ось D-D которой перпендикулярна в рабочем положении продольной оси рамы, 1 совпадающей с NN проходящей через ось N опорного шарнира 9 и место касания поверхностей в рабочем положении N, Оси шарнира 9 и опорного ролика 2, а также образующая цилиндрической активирующей поверхности 5 параллельны между собой и перпендикулярны технологической оси 0-0. Активная ось вибратора А-А параллельна

I оси N-N и смещена относительно нее на 0,2-2,5 длины отрезка (ММ ), а параллельная обеим осям ось прижимного устройства смещена вниз относительно оси А-А на 0,005-1 величины смещения последней. Сила давления прижим- 20 ного устройства 7 равна 0,3-0,9 амплитудного усилия вибратора 6 (5100 кН). B варианте устройства цилиндрическая активирующая поверхность выполнена посередине — в месте пере- 25 ! сечения с продольной осью N-N круговой с центром в оси N опорного шарнира, а его по краям она сопряжена с плоскостями. Центр масс рамы

С расположен под осью N-N на оси 30 стержневой опоры D-D. Macca рамы с закрепленными на ней элементами 0,24 т; эффективная жесткость слитка в направлении нормали 5 ° 10 †.10 Н/м.

1О

Виброударник снабжен упорами 10 и 11 для фиксации опоры и рамы соответственно. Электровибратор 6 электрически связан с системой управления приводом тянущих валков..

Устройство работает следующим об- 4р разом.

В начале вытягивания заготовки из кристаллизатора тянущими валками рама 4 виброударника 3 отведена от рабочего канала 1 и удерживается в этом 45 положении пневмоцилиндром 7. После прохождения заготовки через тянущие ралки в пневмоцилиндре создают давление, прижимающее активирующую поверхность 5 к поверхности заготовки.Вслед 5О

sa этим включают электровибратор 6, в автоматическом режиме определяя " знак силы тока привода тянущих валков, и в случае, если он отрицателен, электровибратор отключают. После каж- 55 дого удара происходит совместное движение активирующей поверхности со слитком, она поворачивается (перекатывается круговой средней частью), 070 а после отрыва, когда возмущающая сила уравновесит прижимное усилие, она возвращается за счет совместного действия вибратора 6 и прижимного устройства 7 в начальное положение удара. От черезмерного поворота в ту или другую сторону рама 4 фиксируется плоскостями, расположенными по краям поверхности 5. Опора 8 позволяет раме 4 двигаться в направлении нормали

N-N, перпендикулярной оси опоры

D-D, а также поворачиваться вокруг

3 шарнира 9. Во время свободного движения раме 4 электровибратором 6 эа счет его смещения передается момент количества движения, воспринимаемый слитком через поверхность 5. В рабочем положении центр тяжести рамы С расположен под шарниром 9, что способствует стабилизации движения (устойчивое положение продольной оси рамы N-N горизонтальное). Для фиксации виброударника в нерабочем положении предусмотрены упоры 10 и 11, В момент удара нормальная составляющая импульса воспринимается через слиток опорным роликом 2, жесткостью этой системы и величиной импульса определяется сила удара (20-700 кН).

Под действием силы трения, возникающей ввиду наличия тангенциальной составляющей скорости активирующей поверхности 5, ударный импульс передается в направлении технологической оси 0-0, причем при вышеуказанном соотношении плеч действующих на раму сил: расстояние активной оси вибратора А-А до оси шарнира N и длины отрезка (NN между этим шарниром и активирующей поверхностью — проскальзывания не происходит. Слиток испытывает максимально возможные при данных параметрах удара инерционные нагрузки, благодаря чему улучшается его качество. Поскольку сообщаемая слитку скорость значительно меньше скорости удара (обратно пропорционально массе), усилие, передаваемое приводу тянущих валков при возможном выборе зазоров, незначительно (выбор зазоров допускается не перед ударом, а в ходе воздействия на слиток после сообщения ему импульса).

Таким образом, обеспечивается надежность работы устройства при его значительной эффективности для улучшения качества слитка.

7. 14580

Пример, МНЛЗ характеризуется рабочим каналом сечением 0,25 0,5 м

2 и средней длиной от применисковой зоны крист аллиз атора до r аз ор ез ки

20 м. Зазор в приводе тянущих валков (свободный ход) 1 мм. С широких сторон расположенный в рабочем канале слиток вдоль всей ширины на уровне

2 м над осью тянущих валков контакти- 10 рует с опорным роликом диаметром

0,4 м и цилиндрической активирующей поверхностью виброударника (в рабочем положении). Активирующая поверхность представляет собой круговой сектор >5 о

3, радиусом 1 м с центром в опорном шарнире рамы, сопряженный с краю с плоскостями. Ось вибратора смещена вверх относительно горизонтально расположенной продольной оси рамы на 20

0,65 указанного радиуса, а ось прижимного устройства — вниз относительно оси вибратора на 0,055 > 0,65> 1=

=0 033 м. Амплитуда возмущающей силы вибратора 30 кН, частота 50 Гц, вели- 25 чина .усилия прижимного устройства

0,4 30=12 кН. Эффективная жесткость слитка в направлении нормали 10 Н/м масса рамы с прикрепленными элемента" ми 1 т; центр тяжести смещен вниз от опорного шарнира по оси рычажной опоры на 25 мм. Коэффициент трения между поверхностями 0,5; коэффициент восстановления при ударе 0,2. ! 35

Слиток вытягивают со скоростью

0,9 м/мин. Приложение вибровоздействий ведут в сечении, затвердевшем на 95%. За счет совместного действия прижимной и возмущающей сил, величины которых и их плечей указаны вьппе, в течение 87Х. периода вибраций активирующая поверхность свободно движется, после чего происходит удар о поверхность слитка. Относительная ско- 45 ность удара: величина нормальной составляющей 0,28 м/с, что равно 18,7 скорости слитка, тангенциальной—

1,8 0,28-0,50 м/с, последняя направлена в сторону вытягивания ° При этом 50 величина нормальной составляющей силы удара 200 кН, отношение тангенциальной к нормальной 0,5, что равно эффективному коэффициенту трения. К концу совместного движения тангенциальная составляющая скорости умень- шается до нуля, импульс полностью передается слитку, проскальзывания нет.

В продольном направлении передается л

70 8 ускорение 5,3 м/с, возникающие инерционные перегрузки достаточны для эффективного воздействия на слиток.

Наибольшая эффективность воздействий достигается при отсутствии проскальзывания активирующей поверхности в момент удара при условии возврата активирующей поверхности за время свободного движения в исходное положение.

В таблице приведены различные значения отношения величины нормальной

4 составляющей к скорости слитка х/V

ch отношение величин тангенциальной и нормальной составляющей относительной

° ° скорости в момент удара у/х, а также соответствующие им значения отношения смещения вибратора к длине отрезгса (NN J г /r„ и отношения смещения оси прижимного устройства относительно внбратора к величине смещения последнего (r -r )/r, при котором активирующая поверхность возвращается в исходное положение по углу поворота.

Кроме того, в таблице приведены опТимальные значения ускорения слитка у „ в продольном направлении, которое можно получить варьированием параметI ров удара при значении х/Ve< (первые три столбца — максимальные значения) .

Система характеризуется также коэффициентом трения между поверхностями

Г=

=О,2-0,5 и коэффициентом восстановления при ударе R=1-2, в .таблице приведены значения комплекса 1ц(1+В), которые при указанных параметрах способа и устройства необходимы дпя предотвращения проскальзывания (величина передаваемого слитку импульса при этом максимально возможная).

Как видно из таблицы, при всех значениях относительной нормальной скорости удара свьппе 1,0, при которых можно получить силу удара, достаточную для создания обеспечивающего необходимую эффективность воздействий ускорения слитка, по мень2 шей мере равного 1 м/с, реальным значением комплекса (u {l+R)=0,2-1,0 соответствуют значения r /гц =0,22,5; (rÄ -г )/r> =1,О. При вышеуказанных реальных значениях комплекса от- сутствие проскальзывания обеспечивается при соотношении составляющих скорости удара у/х=0,2-4,0.

Применение изобретения позволит эа счет интенсификации и стабилиза"

9,1458070 ции вибраций уменьшить протяженность н зоны столбчатых кристаллов в сечении ц в 1,3-1,8 раз (до 40- 55 мм в приве- х денном примере), уменьшить осевую н пористость на 1,0-1,5 балла и ловы- д сить на 0,2-0,5Х выход годного. к

y/x Значения г /г„ и (г„-г )/гав при х/ с

0,8 1,0 1,3 18,7 100 Р(1+3) 0,1

О 12

0,165

0 21

О,512

1 64

0,93

01 38 27» э А Л

1,12 1,04

О 22

0,090

О 31

0,345

1 74

«Л.

0,88

0,2 3 5 2д5

1,00 0,98

0,2

О 61 л.

0,011

О 65

0,055

l 26

0,52

1 ll

0,46

1 4

0,60

1,8

0,6

1 01

Л

0,005

) 03

А

0,026

1 38

0,28

1 58

Л.

0,33

1 6

0,30

4,0

1,0

Формула из обр етения

Способ непрерывного литья заготовок, включающий подачу жидкого металла в кристаллизатор, вытягивание из него затвердевающего слитка тянущими валками и наложение на слиток вибрации, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения качества слитка, наложение вибрации осуществляют на слиток, затвердевший по меньшей мере на 707. по толщине, 20 вибрационное воздействие осуществляют с направлением его касательной составляющей параллельно технологи" ческой оси слитка и величиной, равной

0,2-4,0 ее нормальной составляющей, а в промежутках между ударами на поверхность слитка воздействуют постоянным усилием величиной 0,3-0,9 величины вибрационного воздействия, участок наложения которого перемещают 30 в сторону, противоположную направлению касательной составляющей вибрационного воздействия, а участок наложения постоянного усилия перемещают в сторону вытягивания слитка, причем З5 величины перемещения участков вибрационного воздействия и постоянного усилия равны.

2. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что при разливке 40 а машине вертикального типа вибраию осуществляют в период свободного ода слитка с направлением касательой составляющей вибрационного возействия в сторону вытягивания слита.

3. Машина дпя непрерывного литья заготовок, содержащая кристаллизатор, образующие ручей поддерживающие устройства зоны вторичного охлаждения и тянущие валки, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повьппения качества слитка, она снабжена опорным роликом и виброударником с источником вибрации, прижимным устройством и рамой с шарнирно-подвижной опорой, выполненным с цилиндрической рабочей поверхностью, причем оси шарнира шарнирно-подвижной опоры и опорного ролика параллельны, проходящая через них плоскость перпендикулярна технологической оси машины, а активная ось источника вибрации параллельна этой плоскости и смещена относительно нее на 0,2-2,5 расстояния между осью шарнира шарнирно подвижной опоры и рабочей поверхностью вибро" ударника, при этом опорный ролик и виброударник расположены с противоположных сторон ручья машины.

4. Машина по п. 3, о т л и ч аю щ а я с я тем, что центр масс виброударника расположен на оси шарнирно-подвижной опоры ниже плоскости, проходящей через оси опорного ролика и шарнира шарнирно-подвижной опоры, а ось рабочей поверхности виброудар" ника совпадает с осью шарнира шарнирно-подвижной опоры.

12 и

Продолжение таблицы

1458070

° Ю ЮФ М иачеиия г /r„è (r„-г )/r при х/Ч

"Г L Т

100 рю(1+В) .

1,0 1,3 18,7

5,0 1 8

0 35

«1а7 1 58 1 23

0,29 О, 24 О, 022

1 21

1 2

0,004 у,м/с 0,8

1 О 1;3 5

"Нз/г1, - в числителе; (I.Ä-r )/rв - в знаменателе. рие,2

Составитель А,Попов

Редактор Л, Веселовская Техред М.Дидык Корректор Н. Король

Заказ 298/13 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4