Издожница
Иллюстрации
Реферат
ОП И
ИЗО6РЕТЕН ИЯ
Союз Советскии
Социалистических
Республик ())) 719792
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
:,а (61) Дополнительное и авт. свид-ву— (22) Заявлено 21.04.78 (21) 2607995/22-02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—
Опубликовано 05.03.80. Бюллетень №9 (51) M. Кл
В 22 D 7/06
Гесударстиеииый калитет ио делам изабретеиий.и открытий (53) УДК 621.746..393 (088.8) Дата опубликования описания 15.03.80 (72) Авторы изобретения
А. В. Кукса, А. Ф. Демидов, В. П. Дмитриев, Б. П. Шиленко, А. Е. Совинский, Ш. Х. Фахрутдинов, В. М. Чертовикова
В. А, Носов и М. В. Зайченко (7I ) Заявитель
Волгоградский политехнический институт (54) ИЗЛОЖНИЦА
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к конструкции излоЖниц, используемых для разливки стали на слитки.
Известна изложница для разливки металла, имеющая переменную толщину сте-: нок в продольном сечении (1)., Однако изложница характеризуется плав ным уменьшением толщины стенок от торцов" к средней части, что приводит при эксплуатации к образованию трещин в утоненных частях изложницы и быстрому их распространению вдоль стенки, поэтому стеНки изложницы оказываются пораженными сквозными продольными трещинами на всю вЫсбту изложницы, в результате чего изложницы отбраковываются на ранней стадии эксплуатации.
Известна изложница для разливки стали, имеющая на наружной поверхйости замкнутые по периметру граней пазы, шириной
0,5 — 3,0 и глубиной 0,2 — 0,8 толщины стенки (2).
Недостатком является то, что уменьшение толщины стенки в пазах вызывает образование в них кольцевых трещин, охватывающих весь периметр граней, и которые при
2 эксплуатации являются причиной преждевременного выхода изложниц из строя.
Наиболее близкой к предлагаемой является изложница для слитков, -у которой для снижения напряжений на наружной поверхности стенок выполненй по всей высоте вертикальные пазы, расположенные на расстоянии 1 — 3 толщины стенки от наружных ре.бер (3).
Недостаток заключается в том,,что уменьшение толщины стенки в пазах вызыва10 ет образование в них вертикальных сквозных трещин, в результате чего изложница отб аковывается. ель изобретения — увеличение срока службы изложниц.
Поставленная цель достигается тем, что стенки в продольном сечении выполнены ступенеобразными по наружной поверхности и в каждой ступени. выполнено по два паза на противоположных гранях, расположенных симметрично оси изложницы, причем в соседних ступенях пазы расположены на взаимно перпендикулярных гранях.
Кроме того, глубина пазов составляет
0,08 — 0,12 толщины стенки соответствующей ступени.
719792
На фиг. 1 показана изложница, общий вид; на фиг. 2 — то же, вид сбоку; на фиг. 3 — то же, разрез А — А на фиг. 1.
Изложница имеет на наружной поверхности ступени 1, каждая из которых снабжена двумя вертикальными пазами 2. Пазы смещены от ребер изложницы и расположены на противоположных гранях симметрично оси изложницы, причем в соседних ступенях пазы расположены на взаимно перпендикулярных гранях.
Глубина пазов находится в пределах
0,08 — О, 12 тол щи ны стенки соответствующей ступени изложницы.
Работает устройство следующим образом.
При заполнении изложницы горячим металлом, за счет разности температур между внутренней и наружной поверхностями стенки, в наружных слоях изложницы возникают напряжения, приближающиеся по величине к пределу прочности на изгиб материала изложницы и являющиеся при длительной эксплуатации причиной образования продольных трещин. Ступенеобразное выполнение наружной поверхности задерживает развитие сквозных продольных трещин за счет резкого возрастания толщины стенки при переходе от одной ступени к другой.
Выполнение на наружной поверхности двух противоположных граней в каждой ступени симметрично расположенных пазов, обеспечивает перераспределение в них наибольших напряжений. При. этом в целом снижается уровень напряжений в поперечных сечениях изложницы. Увеличение количества пазов более двух в каждой ступени нецелесообразно из-за образования кольцевых трещин по пазам и граням изложницы. Оптимальное перераспределение напряжений достигается при симметричном смещении пазов от наружных ребер к осям взаимно перпендикулярных граней ступени. Выполнение пазов в соседних ступенях на взаимно перпендикулярных гранях препятствует образованию продольных трещин большой протяженности. В результате этого в процессе эксплуатации уровень напряжений в стенках изложницы снижается за счет их разрядки, связанной с образованием локальных трещин по пазам,-что позволяет продолжать эксплуатацию изложницы с возникшими трещинами и тем самым увеличить срок ее службы.
Пример 1. Для подтверждения сдержИвающего эффекта ступенеобразной формы наружной поверхности стенок на характер развития трещин приводят сравнительную стенку сойротивляемости изложницы против образования трещин на моделях из органического стекла, с помощью которых было изучено напряженное состояние. Для изучения напряжений изготовляют три пары вариантов моделей. Количество вариантов выбирается исходя из необходимости выявления размеров ступеней на напряженное состояние изложницы.
Изучают напряжения в изложнице с различной формой стенок и размерами ступени до и после образования трещин. Нанесение трещин на модели достигается путем.механической вырезки. Высота трещин составляет высоту меньшей по толщине ступени.
В результате придания стенкам ступенеобразной формы наружной поверхности в любом из трех рассмотренных случаев при1 водит к снижению уровня напряжений и незначительному возрастанию напряжений после разрушения (порезки) и большей по толщине ступени в ступенеобразной изложнице, в то время, как в случае плавного увеличения толщины стенки наблюдается резкое увеличение напряжений, которое приводит к дальнейшему развитию трещин. Благодаря снижению напряжений в ступенеобразной изложнице по сравнению с плавным увеличением толщины стенки до уров ня, не превышающего предела прочности на изгиб материала изложницы (чугуна), каждая ступень сдерживает развитие продольной трещины.
Таким образом, эффект сдерживания развития трещин в ступенеобразной излож- нице проявляется при любых соотношениях размеров ступеней.
Пример 2. Для определения оптимальной глубины вертикальных пазов используют ту же методику моделирования напряЗО женного состояния стенок изложницы, что и в первом случае. Для исследования изготовляют модель высотой 200 мм, толщиной стенки 30 мм, внутренними размерами поперечного сечения 130 130 мм. На наружной
ЗЯ поверхности модели со смещением от ребер на величину, равную двум толщинам стенки (60 мм), выполняют вертикальные пазы шириной 1,5 толщины стенки (45 мм) различной глубины.
Результаты изучения напряжений в сред4у ней части ступени по высоте приведены в таблице, из которой видно, что оптимальное соотношение напряжений в поперечном сечении изложницы по середине грани, в пазу и по ребру достигается при глубине паза, равной 0,08 — ф12 толщины стенки. При такой глубине паза по середине грани (наиболее опасное место вследствие образования сплошной сквозной трещины) напряжения имеют минимальные значения. В то же время малые значения напряжений имеют мес - то в пазу и по ребру поперечного сечения изложницы. Уменьшение глубины паза ведет к перераспределению максимальных напряжений из паза на середину грани, а увеличение его глубины — к резкому возрастанию напряжений в пазу, которые являются причиной преждевременного разрушения изложницы.
Таким образом, изложница имеет повышенный срок службы за счет предупрежде719792
5 ния образования продольных трещин большой протяженности и возможности эксплуатации изложницы .после возникновения локальных трещин по пазам. Повышение срока службы изложниц приводит к снижению удельного расхода на тонну разливаемой стали, что обеспечивает экономию чугуна для отливки изложниц и снижение себестоимости стали. Кроме того, увеличение
5,1
26,6
33,2
0,20
23,7
22,8
28,5
26,1
0,16
23,2
26,8
23,7
23,2
0,12
21,6
22,5
21,8
0,08
20,8
0,04
24,1
19,2
18,3
Формула изобретения
1. Изложница, имеющая переменную толщину стенок -в продольном сечении и вертикальные пазы на наружной поверхности граней, отличающаяся тем, что, с целью зр увеличения срока службы, наружная поверхность изложницы по высоте выполнена ступенчатой с уменьшением толщины стенки книзу и на каждой ступени выполнено по два паза на противоположных гранях, сме- щенных от их продольных осей в разные стороны, причем в смежных ступенях пазы расположены на взаимно перпендикулярных гранях. а долговечности изложниц позволяет уменьшить парк используемых изложниц и мощности линейных цеХов для их производства.
Капитальных и иных затрат, необходимых для доведения изобретения до промышленного освоения, не требуется. Срок внедрения изобретения в производство
3 — 4 месяца.
2. Изложница по п. 1, отличающаяся тем, что глубина пазов составляет 0,08—
0,12 толщины стенки соответствующей ступени.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР № 486851, кл. В 22 D 7/06, 1974.
2. Авторское свидетельство СССР № 415083, кл. В 22 D 7/06, 1972.
3. Авторское свидетельство СССР № 520174, кл. В 22 D 7/06, 1975.
Редактор Й.Шильникова
Заказ 272/7
Составитель Т, Королева
Техред К. Шуфрич Корректор В. Синицкая
Тираж 889 Подписное
ЦН И И ПИ Государственного комитета СССР по делам иаобретений и открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП кПатент», г, Ужгород, ул. Проектная, 4