Электрошлаковый переплав: Учебное пособие (Принцип электрошлакового переплава, технология процесса наплавки слитка, физико-химические процессы при ЭШП, плавление и кристаллизация металла), страница 4

Короткие кристаллизаторы могут быть как стационарные, так и перемещающиеся при плавке относительно слитка. В стационарных коротких кристаллизаторах слиток вытягивается специальным устройством. Такие кристаллизаторы удобны для получения длинных слитков. При скользящем коротком кристаллизаторе его движение направлено вверх и высота слитка ограничена высотой печи.

Применяются кристаллизаторы и комбинированной конструкции, т.е. такие, у которых одна часть неподвижная, а другая перемещается относительно слитка.

Вследствие высокой тепловой нагрузки все кристаллизаторы охлаждаются водой. По конструктивному типу охлаждения кристаллизаторы подразделяются на закрытые, орошаемые и открытые. Широкое распространение получили закрытые кристаллизаторы. На рисунке 4 приведена конструкция высокого закрытого кристаллизатора.

Он состоит из медной гильзы 3, толщиной 10 - 40 мм; кожуха 6, выполненного из немагнитной стали. Толщина кожуха составляет 2 - 8 мм. Применение немагнитной стали для изготовления обусловлено возможностью его разогрева из-за возникновения вихревых токов при плавке. Зазор между гильзой и кожухом равен 8 - 20 мм. Между гильзой и кожухом в верхней и нижней части устанавливаются резиновые уплотнители (1, 5). Подвод воды осуществляется через нижний патрубок 2, а выход - через верхний 4. Патрубки расположены тангенциально движению воды. На кожухе имеются цапфы для перемещения кристаллизатора после окончания плавки.

1 – нижнее уплотнение; 2 – подводящий патрубок; 3 – медный корпус кристаллизатора; 4 – сливной патрубок; 5 – верхнее уплотнение; 6 - стальной кожух кристаллизатора

Рисунок 4 – Конструкция закрытого кристаллизатора

Приближенный расчет размеров длинного кристаллизатора можно произвести следующим образом. При заданном сечении слитка D_ср его длину l определяют из уравнения

l = (3 . . . 5) D_ср.                                                                (2)

Если плавка производится в квадратных кристаллизаторах, то вычисляют приведенный диаметр, который выбирают из условия равенства площадей квадрата и круга

,                                                                     (3)

где а - сторона квадрата, тогда

.                                                                     (4)

Вес слитка

,                                                                     (5)

где g - плотность металла.

Длина кристаллизатора

                                                                                     (6)

где   H_шл - высота шлаковой ванны;

        l^’ - высота, учитывающая наличие сальникового уплотнения в верхней части кристаллизатора, которая принимается равной ~ 150 мм.

При заданном весе слитка сначала находят его диаметр

                                                                      (7)

затем размеры верхнего сечения слитка

                                                                      (8)

и размер низа слитка

.                                                      (9)

Нижняя часть слитка выбирается больше верхней для облегчения выгрузки слитка. Размер нижнего сечения кристаллизатора

,                                                                   (10)

верхнего

                                                                    (11)

здесь d_шл - толщина шлаковой корочки; обычно d_шл составляет 2 - 5 мм.

Принципиально конструкция коротких кристаллизаторов не отличается от длинных. Размеры сечения коротких кристаллизаторов и вес наплавляемого в них слитка выбирают обычно исходя из служебных требований к металлу, а также мощности оборудования завода.

Кристаллизаторы с орошаемой стенкой представляют собой одностенную конструкцию и могут быть длинными и короткими [3]. Гильза обтягивается панцирной сеткой для равномерного распределения воды по стенке гильзы. В верхней части ее располагается устройство для равномерного распределения воды, в нижней - приемный коллектор.