EA005759B1 - Устройство для непрерывного литья металлических полос - Google Patents

Abstract

Предложено устройство для непрерывного вертикального литья металлических полос, содержащее литейную форму (10), имеющую верхний и нижний концы и полость (С) с открытыми концами; промежуточный ковш (11), выпускное отверстие (11А) которого непосредственно сообщается с полостью (С) литейной формы с обеспечением подачи жидкого металла во входное отверстие (Е) литейной формы мимо зоны сопряжения промежуточного ковша (11) с литейной формой (10); уплотнительное приспособление (14), образующее уплотнение в зоне сопряжения промежуточного ковша с литейной формой с предотвращением прохождения жидкого металла в указанную зону; и приспособление (12), предназначенное для подачи жидкого металла к промежуточному ковшу (11) и для поддержания в нем некоторого уровня жидкого металла. Указанное уплотнительное приспособление (14) имеет две плоские горизонтальные поверхности (10А, 11В), одна из которых расположена на литейной форме вокруг входного отверстия (Е), а вторая - на промежуточном ковше (10) вокруг выпускного отверстия (11А); и уплотнительный элемент (14А), выполненный из графитовой пластины и находящийся в постоянном герметичном взаимодействии с обеими указанными поверхностями (10А, 11В).

Description

Данное изобретение относится к устройству, предназначенному для непрерывного вертикального литья металлических полос. Более конкретно изобретение относится к устройству, содержащему литейную форму, которая имеет верхний и нижний концы и полость с открытыми концами, имеющую входное отверстие литейной формы, расположенное на указанном верхнем конце, и выходное отверстие для полосы, расположенное на указанном нижнем конце; промежуточный ковш, предназначенный для удержания жидкого металла и имеющий выпускное отверстие, непосредственно сообщающееся с полостью литейной формы с обеспечением подачи жидкого металла во входное отверстие литейной формы мимо зоны сопряжения промежуточного ковша с литейной формой; уплотнительное приспособление, образующее уплотнение в зоне сопряжения промежуточного ковша с литейной формой для предотвращения прохождения жидкого металла в указанную зону сопряжения; и приспособление для подачи жидкого металла, предназначенное для подвода жидкого металла к промежуточному ковшу и поддержания в нем некоторого уровня этого металла.

В патенте США № 3797555 описано устройство для непрерывного литья такого типа. Важная особенность этого устройства заключается в том, что его литейная форма содержит так называемую утепленную надставку; это означает, что уровень жидкого металла внутри устройства для литья находится существенно выше уровня, на котором начинает отверждаться жидкий металл, соприкасающийся с охлажденными стенками полости литейной формы, т.е. он находится в пределах промежуточного ковша.

Таким образом, в устройстве для непрерывного литья с утепленной надставкой имеется непрерывная масса жидкого металла, которая проходит от некоторого уровня внутри промежуточного ковша до более низкого уровня по сравнению с уровнем внутри полости литейной формы, на котором начинается отверждение жидкого металла. Следовательно, внутри полости литейной формы отсутствует место, где газовая среда может помешать отверждению металла. Другое преимущество технологии литья с утепленной надставкой заключается в более высоком металлостатическом давлении, которое возникает вследствие того, что уровень расплавленного металла находится в промежуточном ковше, а не где-то внутри литейной формы.

Для надежной работы литейного устройства и для поддержания высокого качества литья необходимо обеспечивать надежную герметизацию зоны сопряжения промежуточного ковша с литейной формой, т.е. места, где жидкий металл, непрерывно подаваемый в литейную форму, проходит через выпускное отверстие промежуточного ковша и поступает в полость литейной формы. Обеспечение надежной герметизации представляет собой особую проблему для литейного устройства, литейной форме которого сообщают колебательное движение для облегчения перемещения затвердевшего металла через полость этой литейной формы. Также проблематичным является создание больших уплотняющих поверхностей, которые являются существенными для обеспечения надежной герметизации.

Целью данного изобретения является создание надежного уплотнительного приспособления в зоне сопряжения промежуточного ковша с литейной формой, входящих в состав литейного устройства указанного типа.

Согласно данному изобретению устройство для непрерывного литья вышеуказанного типа характеризуется тем, что его уплотнительное приспособление имеет обращенную вверх плоскую горизонтальную опорную поверхность для уплотнительного элемента, расположенную на литейной форме на ее верхнем конце и проходящую вокруг входного отверстия этой литейной формы, плоскую обращенную вниз поверхность, расположенную на промежуточном ковше и проходящую вокруг выпускного отверстия этого промежуточного ковша, и уплотнительный элемент, выполненный из графитовой пластины и находящийся в постоянном герметичном взаимодействии с указанной горизонтальной опорной поверхностью для уплотнительного элемента, расположенной на литейной форме, и с указанной обращенной вниз поверхностью, расположенной на промежуточном ковше, причем указанный уплотнительный элемент проходит вокруг входного отверстия литейной формы и выпускного отверстия промежуточного ковша.

В предложенном устройстве уплотнение зоны сопряжения промежуточного ковша с литейной формой обеспечивается посредством очень простого и недорогого уплотнительного приспособления, имеющего уплотнительный элемент, расположенный между двумя плоскими горизонтальными поверхностями, одна из которых находится на промежуточном ковше, а другая - на литейной форме. Промежуточный ковш и удерживаемый в нем металл создают требуемое для герметизации давление. Если литейной форме сообщают колебательное движение в вертикальном направлении, промежуточный ковш может быть легко приспособлен к совместным колебаниям с литейной формой. Если же литейной форме дополнительно сообщают колебательное движение в горизонтальном направлении, то нет необходимости обеспечивать горизонтальные колебания промежуточного ковша, поскольку промежуточный ковш и литейная форма могут скользить в горизонтальном направлении друг относительно друга по уплотнительному элементу, не нарушая при этом герметизацию, создаваемую указанным уплотнительным приспособлением.

Ниже данное изобретение объяснено более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых схематично проиллюстрирован предложенный вариант выполнения литейной формы для непрерывного литья.

- 1 005759

Фиг. 1 изображает вертикальный разрез предложенного устройства для непрерывного литья, выполненный по линии Ι-Ι на фиг. 2; данное устройство содержит литейную форму и промежуточный ковш со связанными с ним средствами подачи жидкого металла.

Фиг. 1А для большей наглядности изображает в увеличенном масштабе показанную на фиг. 1 нижнюю часть промежуточного ковша, верхнюю часть литейной формы, а также размещенное между ними уплотнительное приспособление.

Фиг. 2 изображает сверху показанное на фиг.1 устройство; при этом часть промежуточного ковша, расположенная над литейной формой, на чертеже не показана.

Фиг. 3 изображает вертикальный разрез, выполненный по линии ΙΙΙ-ΙΙΙ на фиг. 2.

В варианте выполнения данного изобретения, изображенном на чертежах в качестве примера, литейная форма 10 для непрерывного литья используется для вертикального литья металлических полос, в частности полос из цветных металлов или сплавов, например меди или сплавов на основе меди. Заливаемый в форму 10 жидкий металл непрерывно подают из литника или промежуточного ковша 11 в проходящую вертикально полость С литейной формы через прямоугольное удлиненное входное отверстие Е литейной формы, выполненное на ее верхнем конце. По мере прохождения металла вниз в полость литейной формы он затвердевает, образуя непрерывную заготовку в виде полосы 8, которая выходит через выпускное отверстие на нижнем конце литейной формы. Под литейной формой 10 затвердевшая полоса 8 проходит между тянущими валками В, работа которых заключается в вытягивании полосы из литейной формы с постоянной скоростью.

Жидкий металл поступает в ковш 11 из печи (не показана) по желобу 12 (показан лишь частично), имеющему обычный стопорный стержень 13, который предназначен для регулирования поступающего в промежуточный ковш потока с тем, чтобы в промежуточном ковше поддерживался по существу постоянный уровень жидкого металла. Такую регулировку потока можно осуществлять, используя традиционные технологии, поэтому она не нуждается в дополнительном пояснении.

Более подробно, жидкий металл подают в форму 10 через прямоугольное выходное отверстие 11 А, которое образовано в плоской горизонтальной нижней стороне 11В промежуточного ковша 11 и по существу имеет одинаковый размер с входным отверстием Е литейной формы. Как описано более подробно ниже, ковш 11 через уплотнительное приспособление 14 опирается на плоскую горизонтальную верхнюю поверхность 10А литейной формы 10. Указанное уплотнительное приспособление предотвращает утечку жидкого металла в горизонтальном направлении в зоне сопряжения литейной формы с промежуточным ковшом, образованной верхней поверхностью 10А литейной формы и нижней поверхностью 11В ковша 11, т. е. горизонтальной поверхностью, окружающей выпускное отверстие 11А.

Во время работы показанного устройства для непрерывного литья форма 10 закреплена между двумя удерживающими блоками М литейной машины, которые могут иметь стандартную конструкцию. Литейная форма 10 имеет пару отстоящих друг от друга широких боковых стенок, обозначенных в целом номером 15 позиции, а также пару узких торцевых стенок 16, которые образованы двумя графитовыми стержнями и перекрывают зазор между противоположными внутренними сторонами боковых стенок 15, таким образом боковые и торцевые стенки 15, 16 совместно ограничивают полость С литейной формы. Фиг. 2 дает наглядное представление о прямоугольной форме полости С литейной формы, если смотреть в направлении перемещения отливаемого металла через проход, образованный полостью литейной формы.

Боковые стенки 15 имеют по существу одинаковую конструкцию. Каждая боковая стенка содержит две основные части, а именно: графитовый брус или блок 17 в форме параллелепипеда, одна сторона которого - внутренняя сторона 17 А - обращена к полости С литейной формы, а другая - противоположная или внешняя сторона 17В - обращена в противоположном от полости литейной формы направлении; и опорную плиту 18, которая прикреплена к удерживающим блокам М и поддерживает, а также защищает графитовый блок 17. Опорная плита 18 полностью покрывает внешнюю сторону графитового блока 17, а также захватывает его торцы. Графитовый блок 17 имеет особенную конструкцию (более подробно описанную ниже), в то время как опорная плита 18 может иметь по существу стандартную конструкцию, и нет необходимости в ее дополнительном описании.

При работе показанного устройства для непрерывного литья форме 10 сообщают колебательное движение по меньшей мере в вертикальном направлении, т.е. в направлении перемещения отливаемого металла, как указано на фиг. 3 двойной стрелкой ОУ. В предпочтительном случае ей также сообщают колебательное движение в горизонтальном направлении, как указано двойной стрелкой ОН, так что относительное колебательное горизонтальное перемещение литейной формы 10 и промежуточного ковша происходит параллельно продольному направлению входного отверстия Е литейной формы. Вибрацию или колебания можно создавать любым подходящим для этого устройством. В области техники непрерывного литья известно несколько типов механизмов, предназначенных для обеспечения вибрации литейной формы.

Несмотря на то, что промежуточный ковш 11 постоянно опирается на уплотнительный элемент 14 А, он должен обладать некоторой подвижностью в вертикальном направлении относительно рамы литейного устройства для обеспечения возможности совершения вертикальных колебаний без нарушения

- 2 005759 герметичности, обеспечиваемой элементом 14 А. Горизонтальные колебания можно обеспечивать путем горизонтальных скользящих перемещений формы 10 и промежуточного ковша 11 относительно друг друга, чему совершенно не препятствует уплотнительный элемент 14 А.

Каждая боковая стенка 15 соединена с охлаждающей системой, которая в значительной степени представляет собой обычную систему за исключением лишь одной ее части. Эта часть, включенная в графитовый блок 17, содержит группу параллельных труб 19 для охлаждающего вещества, выполненных из металла, например, из меди. Другие части системы (не показаны) содержат средства, которые включены в опорные плиты 18 и предназначены для пропускания жидкого охлаждающего вещества через трубы

19, находящиеся в графитовом блоке 17. Из чертежей следует, что трубы проходят в горизонтальном направлении (т.е. перпендикулярно направлению отливаемого металла, протекающего через полость С литейной формы) между противоположными торцами графитового блока 17 в вертикальной плоскости, проходящей приблизительно по центру между вертикальными большими сторонами графитовых блоков 17.

Графитовый блок 17 каждой боковой стенки 15 образован большим количеством лентообразных прямоугольных удлиненных тонких (например, с толщиной около 1 мм) графитовых пластин или листов

20, которые уложены своими широкими поверхностями или сторонами в стопу и соединены друг с другом, при этом их узкие продольные поверхности, или кромки, вместе образуют широкие стороны, или поверхности, этой плитообразной прямой стопы в форме параллелепипеда или сформированного таким образом графитового блока 17. Внутренняя сторона 17А блока 17, установленного в форме 10, образует одну из сторон полости С литейной формы.

Предпочтительно листы 20 выполнены из пластинчатого графита, т.е. из графита, по существу составленного из спрессованных слоев, ориентированных таким образом, что они проходят в плоскостях, по существу параллельных сторонам графитовых пластин, из которых нарезаны упомянутые листы. Графитовые пластины (пленки и плиты) такого типа широко распространены на рынке. Наибольшая привлекательность таких графитовых пластин заключается в том, что их теплопроводность в направлениях, параллельных их поверхностям, значительно лучше теплопроводности в направлениях, перпендикулярных этим поверхностям. Образцами серийно выпускаемых изделий из графитовых пластин, подходящих для изготовления графитового блока 17, являются изделия, поставляемые фирмой 81дт1 Е1ск1гоцгаП1 СшЬН. МеШидеи Ье1 АидкЬшд, Германия под маркировкой 8ЮКАРЬЕХ-Р (пленки) и δΙΟΚΑΡΈΕΧ-Ε (листы).

Для обеспечения максимально благоприятных теплопроводных свойств желательно, чтобы плотность графита, образующего указанные листы, была как можно более высокой. Следовательно, перед формированием стопок может быть полезным увеличивать плотность упомянутых серийно выпускаемых пластин из пластинчатого графита, подвергая эти пластины или нарезанные из них листы уплотнительной обработке, например, прокатке.

Перед формированием графитового блока 17 путем набора листов 20 в стопу, в этих листах, например путем перфорации, выполняют отверстия, обеспечивающие возможность размещения в них труб 15 для охлаждающего вещества. Размер отверстий должен точно соответствовать размеру труб 19 и обеспечивать точную подгонку труб к этим отверстиям. Такая подгонка необходима для осуществления эффективной теплопередачи от графита к протекающему в трубах жидкому охлаждающему веществу.

Стандартный способ формирования стопы из листов 20 с отверстиями заключается в прикреплении одного конца труб 19 для охлаждающего вещества к торцевому элементу (не показан), предпочтительно к прямоугольной металлической пластине, по длине и ширине приблизительно равной листам 20, причем при креплении трубы должны проходить параллельно друг другу. Затем на противоположные концы труб надевают листы 20 и проталкивают по этим трубам до их плотного соединения друг с другом. После присоединения всех листов 20, необходимых для формирования стопы, на эту стопу накладывают соответствующий торцевой элемент и сдавливают ее с противоположных сторон через эти торцевые элементы, уплотняя таким образом стопу и формирующие ее листы 20. Такое уплотнение улучшает контакт листов 20 с трубами 19 для охлаждающего вещества и тем самым способствует передаче тепла от листов 20 к протекающему в трубах охлаждающему веществу.

После проведения вышеописанной сборки графитового блока 17 с размещенными в нем трубами 19 его большие стороны 17А, 17В механически обрабатывают, например фрезеруют, чтобы уменьшить графитовый блок до необходимых точных размеров и придать гладкость его поверхностям. Затем обработанный таким образом блок 17 прикрепляют к его опорной плите 18, так что он образует боковую стенку 15, и опорную плиту 18 устанавливают в литейную машину.

При нахождении боковых и торцевых стенок 15, 16 в установленном положении плоские горизонтальные верхние торцевые поверхности блоков 17 и торцевых стенок 16 образуют верхнюю поверхность 10 А, которая проходит вокруг входного отверстия Е литейной формы. На верхнюю поверхность 10 А опирается плоский уплотнительный элемент 14А, который во время работы устройства для непрерывного литья вместе с поверхностью 10А литейной формы и поверхностью 11А промежуточного ковша образует уплотнительное приспособление 14, при этом противоположные стороны уплотнительного элемента 14 взаимодействуют с этими поверхностями с обеспечением герметичности.

- 3 005759

Уплотнительный элемент 14А выполнен из графитового листового материала, подобного или идентичного графитовому листовому материалу, из которого выполнены листы 20 графитового блока 17. В проиллюстрированном варианте выполнения изобретения уплотнительный элемент 14 А содержит лишь одну пластину или слой, однако в альтернативном случае он может содержать группу наложенных друг на друга пластин или слоев.

Естественно, уплотнительный элемент 14А должен быть установлен на верхней поверхности 10А или на нижней поверхности 11В промежуточного ковша 11, чтобы во время работы литейного устройства уплотнительный элемент оставался в правильном герметизирующем положении с обеспечением герметичного взаимодействия его поверхностей с поверхностью 10А литейной формы и нижней поверхностью 11В промежуточного ковша 11. Возможно применение нескольких способов и средств, обеспечивающих удержание уплотнительного элемента 14А в надлежащем положении. Предпочтительным средством удержания является средство, изображенное на фиг. 1А и содержащее раму 14В, которая выполнена, например, из меди и прикреплена к верхней поверхности 10А литейной формы 10 с обеспечением ограничения и удержания уплотнительного элемента 14А.

Как указано выше, уплотнительный элемент 14А может содержать множество уплотнительных элементов, подобных проиллюстрированному уплотнительному элементу 14 А. Например, кроме проиллюстрированного уплотнительного элемента 14А, расположенного на верхней поверхности 10А литейной формы 10, может использоваться аналогичный уплотнительный элемент, прикрепленный к нижней поверхности 11В промежуточного ковша 11, вследствие чего он при работе будет взаимодействовать с первым упомянутым уплотнительным элементом 14А с обеспечением герметизации и скольжения.

В проиллюстрированном варианте выполнения изобретения промежуточный ковш 11 расположен в углублении, образованном между верхними частями поверхностей стенок 15 литейной формы. Однако, в контексте данного изобретения указанное размещение промежуточного ковша не имеет решающего значения.

Claims (6)

1. Устройство для непрерывного вертикального литья металлических полос, содержащее литейную форму (10), которая имеет верхний и нижний концы и полость (С) с открытыми концами, имеющую входное отверстие (Е) литейной формы, расположенное на указанном верхнем конце, и выходное отверстие для полосы, расположенное на указанном нижнем конце;

промежуточный ковш (11), предназначенный для удержания жидкого металла и имеющий выпускное отверстие (11 А), непосредственно сообщающееся с полостью (С) литейной формы с обеспечением подачи жидкого металла во входное отверстие (Е) литейной формы мимо зоны сопряжения промежуточного ковша (11) с литейной формой (10);

уплотнительное приспособление (14), образующее уплотнение в указанной зоне сопряжения промежуточного ковша с литейной формой с предотвращением прохождения жидкого металла в указанную зону и приспособление (12) для подачи жидкого металла, предназначенное для подвода жидкого металла к промежуточному ковшу (11) и поддержания в нем некоторого уровня жидкого металла, отличающееся тем, что указанное уплотнительное приспособление (14) имеет обращенную вверх плоскую горизонтальную опорную поверхность (10А) для уплотнительного элемента, расположенную на литейной форме (10) на ее верхнем конце и проходящую вокруг входного отверстия (Е) литейной формы, плоскую обращенную вниз поверхность (11В), расположенную на промежуточном ковше и проходящую вокруг его выпускного отверстия (11А), и уплотнительный элемент (14А), выполненный из графитовой пластины и находящийся в постоянном герметичном взаимодействии с указанной горизонтальной опорной поверхностью (10А), расположенной на литейной форме (10), и с указанной обращенной вниз поверхностью (11В), расположенной на промежуточном ковше (11), причем уплотнительный элемент (14А) проходит вокруг входного отверстия (Е) литейной формы и выпускного отверстия (11А) промежуточного ковша (11).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что литейная форма (10) содержит две боковые стенки (15), каждая из которых содержит вертикальный графитовый блок (17), образованный стопой удлиненных графитовых листов (20), при этом один торец блока образует часть указанной опорной поверхности (10А) для уплотнительного элемента, расположенной на литейной форме.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что графитовые листы (20) указанной стопы проходят от входного отверстия (Е) полости (С) литейной формы до выходного отверстия, при этом указанная часть опорной поверхности (10А) для уплотнительного элемента, расположенной на литейной форме (10), образована торцами этих листов.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что через графитовый блок (17) сквозь отверстия, выполненные в графитовых листах (20), в горизонтальном направлении проходят трубы (19) для охлаждающего вещества.

- 4 005759

5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что литейная форма (10) дополнительно содержит две выполненные из графита торцевые стенки (16), перекрывающие зазоры между боковыми стенками (15) и имеющие плоские горизонтальные верхние торцевые поверхности, расположенные на уровне указанного торца каждого графитового блока (17) и образующие части указанной опорной поверхности (10А) для уплотнительного элемента, расположенной на литейной форме.

6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что указанная обращенная вниз поверхность (11В) промежуточного ковша (11) расположена с возможностью скольжения относительно уплотнительного элемента (14).