Машина непрерывного литья заготовок

Машина непрерывного литья заготовок

Реферат

 

Изобретение относится к оборудованию для непрерывного литья заготовок. Цель - повышение качества заготовок, производительности машин и стойкости кристаллизатора. Машина содержит кристаллизатор с конусной рабочей полостью, расширяющейся вверх в сторону вытягивания, и последовательно размещенные над ним охлаждаемые башмаки с механизмом их возвратно-поступательного шагового перемещения посредством клиньев и кулачков с ограничительными упорами, теплоизолированную камеру, в которой отливаемая заготовка переводится в горизонтальное положение, и механизм вытягивания в виде двух последовательно включаемых зажимов. 6 з. п. ф-лы. 3 ил.

Изобретение относится к непрерывной разливке металлов. Цель изобретения повышение качества заготовок, производительности машин и стойкости кристаллизации. На фиг.1 показан продольный разрез предлагаемой машины (положение в момент формирования заготовки в пазухах между вытягиваниями заготовки из кристаллизатора); на фиг. 2 узел охлаждаемого башмака, соединенный через шарнир с рамой устройства зоны вторичного охлаждения; на фиг. 3 разрез участка машины с зажимом заготовки, размещенный перед отверстием для ввода отливаемой заготовки в теплоизолированную камеру. Машина содержит кристаллизатор 1, к которому снизу подсоединен металлопровод 2. За кристаллизатором 1 размещено устройство 3 зоны вторичного охлаждения, верхний конец которого завершается рамкой 4 и размещен в охлаждаемых направляющих 5. Направляющие 5 частично размещены в теплоизолированной камере 6 и частично вне пределов этой камеры. Устройство 3 зоны вторичного охлаждения имеет раму 7, которая через блоки 8 уравновешена грузом 9. К раме 7 через шарнир 10 (фиг.2) подвешены охлаждаемые башмаки 11, к которым присоединены клинья 12. Клинья 12 взаимодействуют с кулачками 13. Кулачки 13, размещенные относительно какой-либо стороны заготовки 14 по вертикали, соединены между собой тягами 15, а нижние кулачки 13 соединены со штоками 16 гидроцилиндров 17, которые являются приводом возвратно-поступательного перемещения устройства 3 зоны вторичного охлаждения. Кулачки 13 выполнены с возможностью перемещения относительно рамы 7 в ее пазах (не показаны) между верхним 18 и нижним 19 упорами. Упоры 18 и 19, а также шарниры 10 выполнены с возможностью некоторой переустановки. Это позволяет при необходимости изменять угол наклона охлаждаемых башмаков в определенных пределах и отливать на машине заготовки разного размера сечений. Между рамой 7 и охлаждаемыми башмаками 11 размещены пружины 20, постоянно прижимающие клинья 12 к кулачкам 13. К днищу теплоизолированной камеры 6 (фиг.1) присоединены гидроцилиндры 21, штоки 22 которых перемещают тормозные колодки 23 для торможения канатов 24, соединяющих через блоки 8 раму 7 с грузами 9. К корпусу теплоизолированной камеры 6 (к ее боковым стенкам) присоединены блоки 25, на которых размещен зажим 26. Перед отверстием для ввода отливаемой заготовки 14 в теплоизолированную камеру 6 размещены балки 25, на которых установлен первый зажим 26 отливаемой заготовки 14. Зажим 26 содержит прижимные башмаки 27, штанги 28 и гидроцилиндры 29 привода штанг 28 и башмаков 27 через соединительный элемент 30. В теплоизолированной камере 6 выполнены направляющие 31 (фиг.1), соединенные с отверстием для вывода отливаемой заготовки из теплоизолированной камеры 6. За этим отверстием размещен второй зажим 32 отливаемой заготовки 14, снабженный гидроприводом его возвратно-поступательного перемещения (привод перемещения зажима не показан). Для контролируемого положения мениска 33 жидкого металла 34 в кристаллизаторе 1 и отливаемой заготовке 14 машина снабжена устройством 35, размещенным на кристаллизаторе 1, и устройством 36, размещенным на охлаждаемых балках 11. Машина работает следующим образом. Первоначально на рабочие поверхности стенок кристаллизатора 1 наносят предпочтительно твердую смазку, например, из дисульфида молибдена. Через верхний люк теплоизолированной камеры в направляющие 5 вводят устройство 3 зоны вторичного охлаждения, которые соединяют с канатами 24 и штоками 16 гидроцилиндров 17. До того как ввести устройство 3 зоны вторичного охлаждения в направляющие 5, между нижними охлаждающими башмаками 11 помещают полую затравку, которая по форме соответствует форме участка заготовки на установленной длине шага вытягивания заготовки из кристаллизатора. Затравка может быть выполнена из ранее отлитой полой заготовки. Верхний конец затравки соединяют с канатом, который пропускают через отверстие для вывода отливаемой заготовки из теплоизолированной камеры 6. Нижний конец затравки размещают в кристаллизаторе 1 в положении, аналогичном положению нижней части сформированной полой оболочки заготовки 14 после ее очередного вытягивания из кристаллизатора 1, т.е. конец затравки несколько опускают в кристаллизатор 1. Начало процесса непрерывного литья заготовок на машине практически ничем не отличается от установившегося процесса литья. Следует отметить, однако, что после того как заготовку вытянут из кристаллизатора 3 раза (фиг. 1), затравку и главную часть заготовки 14 в пазухах между вытягиваниями 14 из кристаллизатора 1 начинают изгибать и перемещать в сторону выходного отверстия теплоизолированной камеры 6. После установки затравки в исходное положение в кристаллизатор 1 из ковша-пневмозадатчика (не показан) через металлопровод 2 подают жидкий металл 34, причем его мениск 33 поднимают в кристаллизаторе 1 на высоту, которая больше установленного шага вытягивания заготовки из кристаллизатора на 10-20 мм. Мениск 33 жидкого металла 34 удерживают в кристаллизаторе на таком уровне с помощью устройства 35, которое автоматически устанавливает необходимое для этого давление газа в ковше-пневмозадатчике. Удерживая в указанном положении мениск 33 жидкого металла на несколько секунд, например 5-15 с, осуществляют затвердевание жидкого металла 34 в зазоре между стенками кристаллизатора 1 и хвостовой частью затравки, после чего, повысив давление газа в металлоприемнике-пневмозадатчике, осуществляют следующий этап подачи жидкого металла 34 в кристаллизатор 1 и затравку, причем жидкий металл 34 в затравке поднимают на высоту шага вытягивания заготовки из кристаллизатора или несколько меньше высоты шага вытягивания. Далее продолжают формирование корки заготовки в кристаллизаторе 1 до установочной толщины и формируют корку заготовки в затравке. Нижняя пара охлаждаемых башмаков 11 в это время плотно прижата к затравке. Сформировав в кристаллизаторе 1 и в затравке корку заготовки 14 до заданной толщины, давление газа в металлоприемнике-пневмозадатчике понижают, жидкий металл 34 из заготовки 14 удаляют через металлопровод 2. Затем через затравку полую оболочку заготовки 14 вытягивают из кристаллизатора 1, перемещая при этом с помощью гидроцилиндров 17 и раму 7 устройства 3 зоны вторичного охлаждения. Перемещение рамы 7, затравки и оболочки заготовки 34 осуществляют через кулачки 13, которые при этом действуют на клинья 12, размещенные на охлаждаемых башмаках 11. Затравка при указанном перемещении надежно удерживается между первой парой охлаждаемых башмаков 11. После перемещения рамы 7, затравки и оболочки заготовки 14 на указанный шаг вводят в действие первый зажим 26 заготовки (см. фиг.3), только в первый раз им зажимают не заготовку, а затравку, которая удерживает первую часть отлитой заготовки 14, когда охлаждаемые башмаки 11 отойдут от затравки перед их перемещением вниз. Зажатие затравки осуществляют башмаками 27, которые приводятся в действие от гидроцилиндров 29 через соединительные элементы 30 и штанги 28. Одновременно с зажатием затравки первым зажимом 26 гидроцилиндрами 21 через штоки 22 и тормозные колодки 8 осуществляют зажатие канатов 24 и этим обеспечивают неподвижность рамы 7 на время, которое необходимо для отвода нижней пары охлаждаемых башмаков 11 от затравки. Отвод охлаждаемых башмаков 11 от затравки осуществляют путем перемещения гидроцилиндрами 17 кулачков 13 от верхних упоров 18 до нижних упоров 19. Охлаждаемые башмаки 11 при этом из наклонного положения, соответствующего конусности кристаллизатора 1, переводятся в вертикальное положение. Такому переходу охлаждаемых башмаков 11 помогают пружины 20. Как только нижние кулачки 13 опустятся до упоров 19, торможение канатов 24 прекращают и раму 7 за счет продолжающейся работы гидроцилиндров 17 перемещают вниз на установленный шаг. Первый зажим 26 заготовки 14 при этом удерживает в неподвижном положении затравку и оболочку первой части заготовки 14. По окончании перемещения рамы 7 в установленное нижнее положение вновь осуществляют торможение канатов 24 и кулачки 13 гидроцилиндрами 17 переводят в верхнее относительно рамы 7 положение до упоров 18. Нижняя пара охлаждаемых башмаков 11 при этом прижимается к вытянутому участку заготовки 14, а верхняя пара к затравке. После этого через металлопровод 2 в кристаллизатор 1 вновь вводят жидкий металл 34 на высоту, несколько большую высоты шага вытягивания заготовки из кристаллизатора 1 (на 10-20 мм), обеспечивают затвердевание металла между стенками кристаллизатора 1 и хвостовой частью ранее вытянутой оболочки 14, а затем жидкий металл 34 подают в ранее сформированную оболочку заготовки 14, поднимая мениск 33 жидкого металла 34 на высоту шага вытягивания заготовки из кристаллизатора. В указанной оболочке формируют слой заготовки 14 до заданной толщины, при этом мениск 33 жидкого металла 34 удерживают в заданном положении с помощью устройства 36, размещенного на нижней паре охлаждаемых балок 11 и работающего аналогично устройству 35, размещенному на кристаллизаторе 1. Далее операции по удалению жидкого металла 34 из заготовки 14, по перемещению ее на шаг вытягивания вверх и вниз и по введению в кристаллизатор 1 и ранее сформированную полую оболочку заготовки 14 жидкого металла 34 повторяют до того момента, пока затравка и заготовка не поступят в теплоизолированную камеру 6. Когда затравка поднимется в теплоизолированной камере 6 выше охлаждаемых направляющих 5 через закрепленный на ней канат, в паузу между очередными вытягиваниями заготовки из кристаллизатора 1 затравку начинают отклонять в сторону выходного отверстия теплоизолированной камеры. При этом начнется некоторый изгиб первого участка отлитой заготовки 14. В дальнейшем после каждого очередного вытягивания заготовки из кристаллизатора 1 затравку перемещают в сторону указанного выходного отверстия и продолжают перемещать, изгибать, а затем вновь выпрямлять отлитую полую заготовку 34. Перед тем как затравка и заготовка выйдут из теплоизолированной камеры 6, происходит опускание их на направляющие 31, размещенные в теплоизолированной камере 6. После того как затравка и заготовка через выходное отверстие в теплоизолированной камере 6 переместятся за пределы теплоизолированной камеры, они попадают в зону действия второго зажима 32, размещенного за выходным отверстием теплоизолированной камеры 6. Дальнейшее периодическое перемещение заготовки 14, изгиб и ее правку осуществляют с помощью привода (не показан) возвратно-поступательного перемещения второго зажима 32. На фиг.1 показано положение формируемой заготовки 14 в момент установившегося процесса разливки металла, когда затравка перемещается за пределы второго зажима 32 заготовки. Затравка от заготовки может быть отделена, но может и не быть отделенной и обработанной так, как будет обработана отлитая заготовка. Второй зажим 32 заготовки 14 помимо обеспечения указанной выше операции по вытягиванию заготовки 14 из теплоизолированной камеры 6 может быть использован в качестве задающего механизма в устройство, обеспечивающее деформационную обработку отливаемой заготовки. Например, в устройство, которое плоскую полую заготовку превращает в сплошную полосу, пригодную для производства тонкой листовой металлопродукции. Согласно изобретению возможна отливка заготовок с высоким качеством поверхности и при наличии меньшего числа стыков между периодически вытягиваемыми из кристаллизатора участками заготовки, что увеличивает выход годного на 2-3% Если заготовка после отливки на машине не поступает на совмещенную прокладку, а делится на мерные части, то в ряде случаев деление заготовки может производиться по месту стыкуемых участков. Разделенная таким образом заготовка по всей длине будет иметь качество металла. Производительность машины, в которой заготовка вытягивается из кристаллизатора периодически на шаг, близкий к длине кристаллизатора, во многом зависит от длины шага вытягивания заготовки из кристаллизатора. Чем больше шаг вытягивания заготовки из кристаллизатора, тем больше производительность машины. Поскольку в предлагаемой машине длина кристаллизатора может быть в 1,5-2 раза больше, чем в машине, принимаемой за прототип, то и шаг вытягивания заготовки из кристаллизатора может быть в 1,5-2 раза больше, а это позволяет увеличить производительность машины в пределах до 30% Межремонтный период работы кристаллизатора в предлагаемой машине может быть увеличен не менее чем в 2 раза, т.к. после начала вытягивания заготовки из кристаллизатора трение заготовки о стенки кристаллизатора отсутствует и, следовательно, износ стенок будет незначительным. Межремонтный срок службы кристаллизатора увеличивается также за счет того, что улучшаются условия смазки стенок кристаллизатора.

Формула изобретения

1. МАШИНА НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК, содержащая вертикальный кристаллизатор с металлопроводом, устройство вторичного охлаждения, включающее последовательно размещенные над кристаллизатором охлаждаемые башмаки с механизмом их возвратно-поступательного перемещения на шаг более длины кристаллизатора, теплоизолированную камеру с вертикальным и горизонтальным участками и механизм вытягивания заготовок, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества заготовок, производительности машины и стойкости кристаллизатора, кристаллизатор выполнен с конусной расширяющейся вверх рабочей полостью, механизм возвратно-поступательного перемещения охлаждаемых башмаков выполнен в виде соединенных с ними клиньев, приводных кулачков, находящихся в контакте с клиньями и связанных с приводами перемещения, ограничителей перемещения кулачков и уравновешенной грузами рамы, с которой охлаждаемые башмаки соединены шарнирно, а ограничители перемещения кулачков - жестко, причем грузы рамы снабжены тормозами, а механизм вытягивания выполнен в виде зажимов, один из которых установлен стационарно на вертикальном участке теплоизолированной камеры, а другой за теплоизолированной камерой на горизонтальном участке и смонтирован на приводной тележке. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что величина конусности кристаллизатора составляет 0,5 5% 3. Машина по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что длина охлаждаемого башмака равна высоте образующей конусной рабочей поверхности кристаллизатора. 4. Машина по пп.1 3, отличающаяся тем, что охлаждаемые башмаки связаны с рамой механизма их возвратно-поступательного перемещения посредством пружины. 5. Машина по пп. 1 4, отличающаяся тем, что она снабжена охлаждающей рамкой, установленной на раме механизма возвратно-поступательного перемещения охлаждаемых башмаков. 6. Машина по пп. 1 5, отличающаяся тем, что шарниры, соединяющие башмаки с рамой механизма возвратно-поступательного перемещения охлаждаемых башмаков, выполнены с возможностью переустановки в горизонтальной плоскости. 7. Машина по пп. 1 6, отличающаяся тем, что ограничители перемещения кулачков установлены с возможностью переустановки по вертикали.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2