Металлоизделия в Луганске и области

Металлокострукции, входные двери, заборы, оградки,
решетки, лестницы, ковка, модули,
вальеры, декоративная мебель

Теория пружинного крепленая кристаллизатора

 

Измерения трения между слитком и кристаллизатором показали, что крепление кристаллизатора на пружинах имеет преимущества по сравнению с неподвижным кристаллизатором. На рис. 164 кривая ABCD показывает изменение прочности затвердевшей корочки углеродистой стали (0,2% С) слитка диаметром 76 Mm9 как функцию времени от начала затвердевания.

Предполагается, что прилипание слитка к стенке кристаллизатора происходит в самой слабой части корочки, немного ниже уровня жидкого металла. Опыт разливки со скоростью 600 mmJmuh показал, что зона зависания находится на расстоянии примерно 25 мм от уровня жидкого металла в кристаллизаторе, и что для образования,новой твердой корочки в случае разрыва потребуется около 2,5 сек. Прочность корочки в этом месте показана отрезком RB9 величина которого соответствует приблизительно 135 кг. Если сила сцепления слитка со стенкой кристаллизатора больше прочности твердой корочки (отрезок RB), то в неподвижном кристаллизаторе произойдет быстрое возрастание растягивающей силы, которое приведет к разрыву корочки слитка. Если же кристаллизатор установлен на пружинах, то прилипание приведет к движению кристаллизатора вместе со слитком. Растягивающая сила, приложенная к корочке слитка, возрастает, как показывает кривая RS9 постепенно, в зависимости от кфэффициента эластичности пружин и скорости движения кристаллизатора, которая в данном случае принимается равной скорости слитка. На рис. 164 кривая RS получена при коэффициенте эластичности пружин, равном 21 кг/CM29 и скорости вытягивания 600 мм/мин. На пратике наи- лучшим оказался коэффициент эластичности пружин в пределах от 10,6 до 35,2 кг/см2\ максимально возможный ход пружин равен 50 мм9 после чего происходит весьма быстрое нарастание (по линии SU) силы, растягивающей оболочку слитка. Если сила прилипания продолжает удерживаться на уровне 450 кг9 то на отрезке времени от R до S растягивающая сила всегда остается меньше прочности оболочки слитка. Несмотря на быстрое увеличение растягивающей силы по линии SU в конце хода пружин, сила прилипания XT становится меньше, чем разрушающая сила XC9 поэтому зависший слиток начинает двигаться, а кристаллизатор возвращается в исходное положение. Время обратного хода кристаллизатора гораздо меньше, чем в процессе Юнганса и соответствует продвижению слитка меньше чем на 2,5 мм. Во время обратного хода кристаллизатора также могут происходить зависания, но вероятность этого гораздо меньше, чем при других системах установки кристаллизатора. Пружины должны иметь достаточный запас эластичности, чтобы обеспечить кристаллизатору ход до 50 мм в случае затяжного зависания.

Способ с периодическим вытягиванием слитка (Бабкок—Вилкокс) принципиально мало отличается от способа Юнганса, так как в нем в некоторые промежутки времени движение слитка относительно кристаллизатора также отсутствует или значительно замедляется. Недостатком этих двух процессов является периодическое большое ускорение кристаллизатора или слитка, что приводит к подобию небольших зависаний и мгновенных сращиваний, а на поверхности слитка остаются следы этих зависаний. Указывают, что глубина залегания этих следов обычно невелика и не вызывает затруднений при ковке или прокатке слитков, но некоторые марки стали требуют более осторожной обработки из-за возможности разрушений поверхности слитка. Пружинный кристаллизатор В. I. S. R. А., который применяется только на одной опытной английской установке, в настоящее время имеет скорости вытягивания слитка 500—1500 мм/мищ результаты небольшого практического опыта работы этого кристаллизатора пока неизвестны. Как указывает Севидж, эта конструкция кристаллизатора позволяет предотвратить образование разрыва корочки слитка, в то время как способы Юнганса и Бабкок—Вилкокса только залечивают образовавшиеся разрывы.

Применение способа Юнганса, несмотря на указанные недостатки, позволяет практически осуществлять процесс непрерывной разливки стали в промышленности, что является большим достижением.

Одновременно с этим необходимо сказать, что требуется дальнейшая разработка процесса разливки через неподвижный вертикальный кристаллизатор с равномерной, постоянной скоростью вытягивания слитка, при постоянном уровне металла и подаче смазки в кристаллизатор, так как несомненно, что этот процесс обеспечивает более стабильные условия образования структуры слитка с лучшей его поверхностью.

Исследования тепловых условий работы кристаллизатора в процессе непрерывной разливки, выполненные за рубежом (Крайнер, Вильямс, Росси) и в Советском Союзе (Рутес, Николаев, Евтеев, Дружинин), имеют существенное значение для создания основ проектирования водоохлаждаемых кристаллизаторов. Ho этих исследований Далеко недостаточно. Необходимы дополнительные данные о влиянии на процесс непрерывной разливки стали конструкции кристаллизаторов, состава стали, скорости вытягивания слитка, величины зоны непосредственного соприкосновения жидкого металла с кристаллизатором, величины газового зазора и т. п. При проектировании и изготовлении кристаллизаторов пользуются материалами патентной литературы. Указывается, что непрерывную разливку стали целесообразно производить в кристаллизаторы, длина которых составляет от трехкратного до десятикратного диаметра отливаемого круглого слитка. При разливке слитков других сечений за основу определения длины кристаллизатора принимается диаметр круга с площадью, равной площади поперечного сечения данного профиля. Рекомендуется такая длина кристаллизатора, при которой при заданной скорости слиток выходит из кристаллизатора с корочкой, площадь сечения которой составляет не менее половины поперечного сечения слитка.

 

Чтобы при промышленных скоростях разливки получить качественный слиток, необходимо вторичное охлаждение такой интенсивности, чтобы температура поверхности слитка в момент полного затвердевания была не выше 1100° для предохранения от раздутия его. Для вторичного охлаждения применяют в качестве охлаждающей среды воду, пар, воздух или газ —отдельно или совместно. Количество, скорость и температура охлаждающей среды должны регулироваться в зависимости от марки стали и профиля. Например, устанавливают вблизи кристаллизатора водяные брызгала, затем сопла, подающие пар, газ или воздух. Длина зоны охлаждения, внутри которой полностью затвердевает заготовка, должна составлять до трехкратной длины кристаллизатора . Регулирование количества охлаждающей среды или скорости ее должно проводиться в зависимости от марки стали, скорости вытягивания и температуры поверхности слитка (см. рис. 75). Из отечественного и зарубежного опыта следует, что хорошая конструкция кристаллизатора должна сочетаться с его вертикальной установкой и точной центровкой по отношению ко всей машине. Ось кристаллизатора и оси остальных механизмов машины (тянущие валки, режущее устройство) должны совпадать. Любой перекос кристаллизатора относительно слитка приводит к увеличению трения между слитком и кристаллизатором и возникновению больших растягивающих напряжений в тонкой корочке слитка. В результате этого может произойти защемление (зависание) корочки слитка в кристаллизаторе и разрыв ее. Чтобы достигнуть равномерного охлаждения, слитка в кристаллизаторе, и в зоне вторичного охлаждения, целесообразно предусмотреть под кристаллизатором направляющие ролики для слитка, чтобы надежно держать слиток в правильном положении относительно оси кристаллизатора и препятствовать каждому поперечному его перемещению вследствие прижатия слитка к одной или другой стороне кристаллизатора. Эти направляющие ролики могут охлаждаться непосредственно подаваемой на них водой.

Для резки слитков на машинах непрерывной разливки стали применяют ацетиленовый резак (см. рис. 76), синхронизированный с движении слитка, или пресс-ножницы. Для резки слитков нержавеющей и других высоколегированных марок стали применяют резак Линде с порошковой смесью. Отрезанный слиток {см. рис. 72) опускается вниз, поворачивается в горизонтальное положение и роликовым транспортером подается в печь для термической обработки или на склад.

Необходимо отметить, что в то время как в промышленности цветных металлов нашли практическое применение как машины полунепрерывной разливки, так и машины непрерывной разливки, все описанные опытные установки по разработке процесса разливки для стали, в основном, являются машинами непрерывной разливки — установка фирмы Ниби Брук (Швеция) высотой 18 м\ установка Юнгганса в Гуккингене (Германия) высотой 16,5 ж; установка •фирмы Бабкок—Вилкокс в Биверфоллс (США) высотой 22,9 м установка фирмы Аллегени Лудлум Стил JK0 в Уотервлнт (США) высотой 15,8 м; установка фирмы Атлас Стил K0 (Канада) высотой 26 м. Указанная выше значительная разница в высоте опытных и промышленных установок непрерывной,разливки стали связана с отсутствием практических данных о глубине лунки для различных профилей металла и скоростей вытягивания слитков й несовершенством теоретических расчетов. Как сообщает Спейт 129], вследствие недостаточной высоты установки на заводе в Гуккингене (ФРГ) скорость разливки для квадратных сечений 137,5 х X 175 и 300 х 300 Мм не удалось довести до максимальной.

В результате последних исследований процесса на установке фирмы Бабкок—Вилкокс в США имеются предположения о возможности уменьшить высоту промышленных установок непрерывной разливки стали до 13,7 м. Однако даже указанное изменение высоты установок является недостаточным для размещения их в габаритах существующих сталеплавильных цехов, и нам кажется, что более правильным решением явилось бы опускание всей установки в подземный колодец соответствующей формы, с оставлением  кристаллизатора и разливочной площадки выше уровня пола сталеплавильного цеха.

 

 

Форма заказа

Цветная металлургия

Горная проммышленность