Устройство и способ непрерывного литья

Устройство и способ непрерывного литья

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к машине для непрерывного литья и соответствующему способу.

В частности, изобретение касается непрерывного литья сталей различных типов, например стали обыкновенного качества (рядовой стали), стали с высоким содержанием углерода, среднелегированных сталей или иных сталей, при котором используются особые ограничительные и направляющие устройства на выходе кристаллизатора, выполненные с возможностью замены или съема в зависимости от скорости литья, которая может изменяться в соответствии с типом стали.

Изобретение также относится к ограничительным и направляющим устройствам для продукта литья, содержащим элементы, предназначенные для сокращения тепловых потерь на роликах, служащих для задания направления и транспортирования продукта на выходе из кристаллизатора.

Уровень техники

В машине непрерывного литья обычно предусматривают кристаллизатор, внутрь которого производится литье жидкого металла, и ряд ограничительных и направляющих элементов, таких как ролики или иные аналогичные средства, которые сопровождают по меньшей мере частично кристаллизовавшийся продукт литья, а также сопровождают указанный продукт на протяжении этапа постепенной кристаллизации, между выходом из кристаллизатора и первым элементом, который образует прокатную линию, например, ножницами, нагревательной печью, первой клетью черновой прокатки или линией прокатного стана.

Обычно участок на выходе из кристаллизатора является криволинейным, так чтобы осуществить соединение вертикального или близкого к вертикальному направления, вдоль которого осуществляется литье, с горизонтальным направлением, вдоль которого выполняется прокатка.

Под продуктом литья здесь и в дальнейшем описании понимается сляб, блюм или круглый слиток различного размера и сечения.

Примеры таких ограничительных и направляющих элементов можно найти, например, в патентном документе США А-5630467, в котором рассматриваются роликовые секции с постепенно возрастающим сечением по мере их удаления от кристаллизатора, выполненные с возможностью перемещения в направлении продукта литья или от продукта литья, и криволинейные непрерывные участки, которые сопровождают полностью кристаллизовавшийся продукт, и выталкивают его в горизонтальной плоскости, чтобы передать на операцию прокатки.

Присутствие перемещаемых роликовых элементов на выходе из кристаллизатора необходимо для выполнения операции мягкого сокращения размеров продукта, или сокращения толщины при жидкой сердцевине слитка, в процессе которой производят уменьшение толщины продукта литья, используя тот факт, что кристаллизация сердцевины слитка еще не завершилась.

В патенте США 6892794 В2 представлена литейная машина, в которой на выходе из кристаллизатора находится ряд следующих друг за другом роликовых секций, которые сопровождают продукт литья на этапе постепенной кристаллизации и в которых элементы, поддерживающие продукт литья, изменяют свою конфигурацию по мере того как постепенно меняется (возрастает) толщина кристаллизовавшейся части продукта.

Обычно, такие ограничительные и направляющие элементы работают совместно с так называемыми системами вторичного охлаждения (в отличие от первичного охлаждения, которое имеет место внутри кристаллизатора). Такие системы вторичного охлаждения дополнительно определяют профиль кристаллизации продукта литья, позволяя регулировать положение так называемой «точки встречи», то есть точки, в которой встречаются две затвердевшие корки слитка, например, в зависимости от типа материала и конечного результата, который должен быть получен.

Однако в технике непрерывного литья также известен факт, что когда изменяется тип подлежащей литью стали, необходимо вслед за этим регулировать и литейные параметры, в частности скорость вытягивания продукта.

К примеру, известно, что литье определенных сталей, например так называемых рядовых сталей, осуществляют при сравнительно высоких скоростях, до 6-7 м/мин, в то время как для других сталей, например высокоуглеродистых сталей, среднелегированных сталей и других, скорость должна быть уменьшена до значений в интервале приблизительно 3-4 м/мин.

Когда скорость литья переходит от более высокого значения к более низкому значению, длина мениска жидкого металла пропорционально сокращается (возможно сокращение даже на 6-10 м) и, следовательно, после так называемой «точки встречи», в которой мениск жидкого металла охлопывается, продукт литья должен пройти более протяженный участок, причем на пониженной скорости, с большими температурными потерями по сравнению с более высокими скоростями литья.

Такие температурные потери влекут за собой большой бесполезный расход энергии, что также накладывает ограничения на получение заданных размеров при прокатке - на процент сжатия после операции непрерывного литья.

В патентном документе Германии 10236368 представлены ограничительные секции с роликами, которые могут быть оснащены теплоизоляционными панелями, например вертикальными, расположенными вокруг пути следования продукта литья.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в решении проблемы указанных недостатков и создании конструкции, которая позволит регулировать тепловые условия продукта литья на выходе из кристаллизатора в соответствии с вариациями скоростей литья, возникающими, например, по причине изменения типа стали, подлежащей литью, и по другим причинам.

Другая задача изобретения заключается в реализации указанного регулирования при помощи сравнительно простой и эффективной конструкции, которая не повлечет за собой никакого удлинения литейной линии и не потребует использования дополнительных элементов, которые изменили бы траекторию движения продукта и/или объем литейной машины.

Настоящее изобретение задумано, разработано и проверено на предмет решения поставленной задачи и иных задач, получения полезных качеств, а также преодоления недостатков, свойственных существующим техническим решениям.

Основная идея изобретения изложена в независимом пункте формулы изобретения, при этом иные отличительные признаки и варианты осуществления идеи сформулированы в зависимых пунктах формулы.

В соответствии с поставленными задачами, согласно настоящему изобретению, в машине непрерывного литья, содержащей литейный агрегат, по существу, традиционного типа, с литейной формой/кристаллизатором и ограничительным, направляющим и, возможно, охлаждающим узлом, расположенным на выходе из литейного агрегата, по меньшей мере часть ограничительных, направляющих и, возможно, охлаждающих элементов выполнена с возможностью замены в зависимости от изменения скорости литья, которая наряду с другими факторами может зависеть, например, от типа стали, литье которой должно производиться.

Более конкретно, изобретение предусматривает первый тип ограничительного, направляющего и, возможно, охлаждающего узла, который содержит ограничительные и направляющие ролики для продукта литья, связанные с существенным участком по меньшей мере частично криволинейного пути, который соединяет выход литейного агрегата с горизонтальным участком, который затем ведет к прокатному стану; и по меньшей мере второй тип ограничительного и направляющего узла, который вместо части роликов содержит одну или более изолирующих и/или нагревательных панелей; например, не только изолирующие панели и/или панели, содержащие отражательную поверхность, но и/или панели, подогреваемые электрическими резистивными элементами.

Согласно изобретению, изолирующие и/или нагревательные панели используют в случае сравнительно низких скоростей литья, например скоростей в интервале 4-5 м/мин, чтобы заменить часть обычных ограничительных и направляющих роликов, которые используют для более высоких скоростей литья, с целью максимально возможного сокращения температурных потерь, возникающих из-за того, что полностью кристаллизовавшемуся продукту требуется большее время, чтобы покинуть машину непрерывного литья.

Согласно изобретению, благодаря использованию таких изолирующих и/или отражающих панелей, оказывается возможным сократить общие температурные потери на 50%, и даже более чем на 90%, если панели обогреваются, например, электрически; и таким образом можно компенсировать снижение скорости, возникающее при литье различных типов стали.

Более того, с учетом того, что в контакте с продуктом литья находится меньшее число ограничительных и направляющих роликов, потери за счет теплопроводности, вызванные таким контактом, также сокращаются.

Кроме того, согласно изобретению, при использовании ограничительного, направляющего и, возможно, охлаждающего узла первого или второго типа длина литейной машины остается неизменной, поскольку к уже имеющимся в литейной линии элементам никакие вспомогательные элементы не добавляются - производится только замена секций только роликового типа на секции, частично оснащенные панелями, и наоборот.

Замену секций можно выполнять вручную или автоматически при помощи подходящих роботов или аналогичных или сопоставимых систем в периоды остановки линии, которые требуются для перенастройки на тип продукта, подлежащий литью, и/или для изменения конфигурации линии.

Краткое описание чертежей

Указанные и иные отличительные особенности настоящего изобретения будут понятны из последующего описания предпочтительных вариантов его осуществления, изложенных в виде примеров, которые не носят ограничительного характера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 схематически изображает участок литейной линии, к которому применимо настоящее изобретение;

фиг.2 в перспективной проекции изображает ограничительную и направляющую секцию, используемую в настоящем изобретении; и

фиг.3 представляет поперечное сечение ограничительной и направляющей секции, соответствующей фиг.2.

Для облегчения понимания, везде, где возможно, для обозначения общих, по существу идентичных элементов, в чертежах использованы одинаковые позиционные номера. Следует понимать, что элементы и характеристики одного варианта осуществления изобретения могут быть в целях удобства включены в другие варианты осуществления без дополнительного разъяснения.

Осуществление изобретения

На фиг.1 схематически показана машина 10 непрерывного литья с криволинейной технологической осью, содержащая кристаллизатор 11, пригодный для литья слябов, блюмов или круглых слитков, в общем, обозначенных индексом 12, указывающим на металлический продукт литья.

Криволинейная технологическая ось соединяет вертикально расположенный кристаллизатор 11 с горизонтально расположенной линией прокатки, из которой в качестве примера показана первая черновая клеть 13 прокатного стана

Система для передачи продукта 12 литья содержит ряд ограничительных и направляющих секций роликового типа, в общем обозначенных индексом 14, назначение которых - сопровождать продукт 12 литья вдоль криволинейной технологической оси, определяя, по существу, известным образом, постепенное охлаждение и кристаллизацию продукта так, чтобы обусловить схлопывание мениска жидкого металла в зависимости от типа стали и, следовательно, скорости литья.

Когда скорость литья изменяется, например переходит от значения около 7 м/мин к значению около 4 м/мин, продукт 12 литья после точки схлопывания мениска жидкого металла должен пройти более протяженный участок с низкой скоростью и соответствующими температурными потерями.

В данном случае, согласно настоящему изобретению, одна или более ограничительных и направляющих секций 14 может быть заменена ограничительными и направляющими секциями 15 смешанного типа с панелями и роликами, пример одной из которых представлен на фиг.2 и 3.

Ограничительные и направляющие секции 15 содержат направляющие ролики 16, расположенные по меньшей мере с одной стороны (внешней стороны), для задания направления и сопровождения продукта 12 литья по мере его продвижения, в то время как с противоположной стороны расположены изолирующие и/или отражающие и/или нагревательные панели 17, именно первую панель 117а и вторую панель 117b, функция которых состоит в снижении потерь температуры продукта 12 литья, перемещаемого на низкой скорости.

Точнее, в представленной конструкции верхняя (внутренняя) сторона ограничительной и направляющей секции 15 содержит первую панель 117а на входе в секцию, промежуточный ролик 116а и вторую панель 117b на выходе из секции.

Сторона панелей 117а, 117b, обращенная к промежуточному ролику 116а, скошена, чтобы оставить незакрытой как можно меньшую площадь поверхности продукта 12 литья, когда последний проходит по каналу через ограничительную и направляющую секцию 15.

Наличие на всей верхней (внутренней) стороне ограничительной и направляющей секции 15 одного промежуточного ролика 116а, который, однако, эффективно гарантирует правильность направления продукта 12 литья, сводит до минимума температурные потери, вызванные контактом между поверхностью продукта 12 и поверхностью промежуточного ролика 116а.

На нижней (внешней) стороне ограничительной и направляющей секции 15, к которой приложен вес продукта 12 литья, когда он проходит через секцию, имеется несколько роликов 116b (в данном случае четыре), которые направляют и удерживают продукт 12 литья при его продвижении.

Ролики 116b имеют меньший диаметр, чем стандартные ролики, и между ними расположены изолирующие или отражающие пластины 18, функция которых также заключается в снижении до минимума температурных потерь продукта 12 литья при его перемещении с низкой скоростью через ограничительную и направляющую секцию 15.

Пластины 18 имеют сечение треугольной формы, при этом длинная сторона треугольника обращена к нижней поверхности перемещающегося продукта 12 литья.

Треугольная форма с наклоном в нижнем направлении облегчает выведение окалины, которая отделяется от продукта литья; при этом отсутствие накопления окалины на пластинах 18 позволяет поддерживать их теплоизолирующие свойства в течение всего времени практически неизменными.

Понятно, что хотя показанное техническое решение представляет собой смешанную конструкцию из роликов/панелей, которая исключительно обоснована с точки зрения удержания тепла, равным образом могут быть приняты и другие смешанные конструкции из панелей/роликов, которые могут иметь эффективность, сравнимую с эффективностью предлагаемой конструкции, которая таким образом служит лишь примером, не ограничивающим собой идею изобретения.

Ограничительные и направляющие секции 14 известного типа, полностью состоящие из роликов, и ограничительные и направляющие секции 15 смешанного типа с панелями и роликами имеют наружный размер корпуса, определяемый соответствующими несущими рамами 19, по существу, одинаковый для обоих типов секций, так что указанные секции можно целиком устанавливать одну вместо другой, не удлиняя и не укорачивая при этом литейную линию, поскольку не требуются никакие вспомогательные или дополнительные элементы.

Если конфигурацию машины непрерывного литья подвергают изменению, например, чтобы перейти от одного типа стали, которую можно лить со скоростью, например, 6-7 м/мин или более, к типу стали, который требует более низкой скорости литья, например 4-5 м/мин, или менее, то одна или более ограничительных и направляющих секций 14 могут быть заменены одной или более ограничительными и направляющими секциями 15 смешанного типа с панелями/роликами, посредством ручной или автоматической системы, чтобы адаптировать машину непрерывного литья с криволинейной технологической осью к другим требованиям в отношении тепловой защиты.

Указанную замену можно производить при помощи роботов-манипуляторов, или, если использование роботов невозможно, то посредством мостовых кранов, причем такая замена может продолжаться в течение времени, которое необходимо именно для изменения конфигурации, то есть замену можно производить без снижения темпа процесса производства.

Панели 117а, 117b могут быть выполнены из металла, покрытого отражающей краской, или другим подходящим материалом известного типа.

В соответствии с вариантом осуществления, панели 117а, 117b для увеличения отражающей способности могут включать в себя зеркальное покрытие или зеркально отражающие элементы, например стальные листы.

1. Машина непрерывного литья металлического продукта (12), содержащая кристаллизатор (11) и ряд ограничительных направляющих секций (14) с роликами для направления металлического продукта литья, выходящего из кристаллизатора (11), отличающаяся тем, что она снабжена одной или более ограничительными направляющими секциями (15) смешанного типа, каждая из которых содержит один или более направляющих роликов (16), расположенных с одной стороны от металлического продукта (12) литья, и изолирующие и/или отражающие и/или нагревательные панели (17), расположенные с противоположной стороны металлического продукта (12) литья, причем ограничительные направляющие секции (15) смешанного типа расположены в продолжении одной или более ограничительных направляющих секций (14) с роликами или между ограничительными направляющими секциями (14) с роликами.

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что каждая из указанных ограничительных направляющих секций (15) смешанного типа с панелями и роликами содержит с одной стороны по меньшей мере первую изолирующую и/или отражающую и/или нагревательную панель (117а) на входе в секцию, по меньшей мере промежуточный ролик (116а) и по меньшей мере вторую изолирующую и/или отражающую и/или нагревательную панель (117b) на выходе из ограничительной направляющей секции (15).

3. Машина по п.2, отличающаяся тем, что сторона изолирующих и/или отражающих и/или нагревательных панелей (117а, 117b), обращенная к промежуточному ролику (116а), скошена для уменьшения до минимума незакрытой площади поверхности движущегося металлического продукта (12) литья при его прохождении через ограничительную направляющую секцию (15).

4. Машина по п.1, отличающаяся тем, что ограничительная направляющая секция (15) смешанного типа с панелями и роликами содержит изолирующие и/или отражающие пластины (18), расположенные между направляющими роликами (116b).

5. Машина по п.4, отличающаяся тем, что изолирующие и/или отражающие пластины (18) имеют сечение треугольной формы, причем длинная сторона треугольника обращена к нижней поверхности движущегося металлического продукта (12) литья.

6. Машина по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что ограничительные направляющие секции (14) с роликами и ограничительные направляющие секции (15) смешанного типа имеют, по существу, идентичные наружные размеры корпусов.

7. Ограничительная направляющая секция (15) машины непрерывного литья для сопровождения металлического продукта литья, содержащая один или более направляющих роликов (16), отличающаяся тем, что она снабжена изолирующими и/или отражающими и/или нагревательными панелями (17), расположенными с одной стороны металлического продукта (12) литья, при этом по меньшей мере один направляющий ролик (16) расположен с противоположной стороны металлического продукта (12) литья.

8. Секция по п.7, отличающаяся тем, что содержит с одной стороны по меньшей мере первую изолирующую и/или отражающую и/или нагревательную панель (117а) на входе в секцию, по меньшей мере промежуточный ролик (116а) и по меньшей мере вторую изолирующую и/или отражающую и/или нагревательную панель (117b) на выходе из ограничительной направляющей секции (15).

9. Секция по п.7 или 8, отличающаяся тем, что она содержит изолирующие и/или отражающие пластины (18), расположенные между направляющими роликами (116b).

10. Способ непрерывного литья металлического продукта (12) с использованием машины по одному из пп. 1-6, включающий направление металлического продукта (12) литья, выходящего из кристаллизатора (11) машины непрерывного литья, с помощью ограничительных направляющих секций (14) с роликами и ограничительных направляющих секций (15) смешанного типа, в котором при снижении скорости литья с 6-7 м/мин или более на скорость 4-5 м/мин или менее направление металлического продукта (12) литья осуществляют с помощью ограничительных направляющих секций (15) смешанного типа за счет замены по меньшей мере одной из ограничительных направляющих секций (14) с роликами.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что при изменении скорости литья осуществляют замену по меньшей мере одной ограничительной направляющей секции (14) с роликами на ограничительную направляющую секцию (15) смешанного типа за период, соответствующий переходу с более высокой скорости литья на более низкую.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что указанную замену выполняют при помощи робота-манипулятора.

13. Способ по п.11, отличающийся тем, что указанную замену выполняют при помощи мостового крана.