Устройство для получения полого слитка

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И1

З(511 В 22 0 7/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Б,,"

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3335804/22-02 (22)14.09.81 (46) 30.04.83. Бюл. 9 16 (72) В.И. Коваленко и Н.И. Ковалев (71) Краматорский научно-исследовательский и проектно-технологический институт машиностроения (53)621.746.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 276111, кл. С 21 С, 5/56, 1966.

2. Акцептованная заявка Японии

9 50-28898, кл. В 22 -0 15/00, 1975. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ

ПОЛОГО СЛИТКА, содержащее изложницу, внутри которой установлены пустотелая оправка и сердечник, размещенный в этой оправке с образованием кольцеобразной полости, соединенной с источником подачи сжатого газа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения себестоимости полого слитка,оно дополнительно снабжено кольцеобразным элементом, установленным в верхней части сердечни-,,; ка и выполненным с вогнутой торцовой поверхностью, обращенной в сторону - верхнего торца пустотелой оправки.

1014634

Цель изобретения — снижение себестоимости полого слитка.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для получения полого слитка, содержащее изложницу, внутри которой установлены пустотелая оправка и сердечник, размещенный в этой оправке с образованием кольцеобразной полости, соединенной с источником подачи сжатого газа, дополнительно снабжено кольцеобразным элементом, установленным в верхней части сердечника и выполненным с вогнутой торцовой поверхностью, обращенной в стброну верхнего торца пустотелой оправки.

При этом вогнутая поверхность кольцеобразного элемента. размещена по отношению к верхнему торцу пустотелой оправки с кольцеобраэной щелью, а края вогнутой поверхности наклонены к поверхности расплавленного металла в изложнице;

Предлагаемая конструкция устройства не допускает свободного истечения сжатого газа из кольцеобразной полости формы непосредственно в атмосферу, а обеспечивает предотвращение выпучивания пустотелой оправки путем создания .в кольцеобразной полости формы избыточного давления газа, поскольку кольцеобраэный элемент установлен относительно верхнего торца пустотелой оправки с образованием кольцеобраэной щели, препятствующей свободному, беэна порному истечению сжатого газа из кольцеобразной.полости; полную защиту расплавленного металла от взаимодействия с воздухом, поскольку за счет вогнутой поверхности, края которой наклонены к поверхности расплавленного металла в изложнице, движение сжатого газа стало прохо,дить над поверхностью расплавленного металла в изложнице, а затем вверх в непосредственной близости от струи металла, истекающей из разли- . вочного. ковша.

На чертеже показано устройство для получения полого слитка, разрез, Устройство содержит изложницу 1 с надставкой 2, внутри которых на поддоне 3 установлена пустотелая оправка 4, размещенный в оправке сердечник 5 с образованием кольцеобразной полости 6, соединенной магистралью 7 с источником 8 сжатого газа (газовым баллоном). через осевой канал 9 сердечника 5„ в верхней части сердечника 5 установлен кольцеобразный элемент 10, выполненный с вогнутой поверхностью 11, обращенной в сторону верхнего: торца пустотелой оправки 4. Края вогнутой поверхности 11 наклонены к поверхности расплавленного металла в

Изобретение относится к литейному производству, в частности к изготовлению полых слитков.

Известна .форма для отливки полых слитков, содержащая изложницу, внутри которой установлены пустотелая оправка и сердечник, размещенный в этой оправке с образованием кольцеобразной полости (1 ).

Недостатком известной формы является то, что из-за незначительной 10 теплопередачи излучением через воздушный зазор пустотелая оправка те-. ряет механическую прочность от воздействия расплавленного металла и поэтому выпучивается внутрь под 5 действием металлостатического давления, зажимая сердечник. Деформация пустотелой оправки от выпучивания не позволяет в большинстве случаев извлечь сердечник из полого слитка.

Это является одной из разновидностей брака. Другой разновидностью брака является сваривание сердечника с расплавленным металлом, что возможно при проплавлении пустотелой оправки и поступлении расплавленного металла к сердечнику.

Наиболее близкой к предлагаемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является форма для изготовления полого слитка, содержащая изложницу, внутри которой установлены пустотелая оправка и сердечник, а в кольцеобразной полости между ними размещены трубки для подачи сжатого газа от внешне- З5 го источника.

Благодаря подаче сжатого газа в кольцеобразную полость исключается лроплавление пустотелой оправки f2).

40 . Однако вследствие значительного зазора между пустотелой оправкой и сердечником снижается теплопередача. Величина этого зазора не может быть существенно уменьшена, посколь- 45 ку в нем размещены трубки для подачи.сжатого газа. В этой связи, имеет место выпучивание пустотелой оправки.

Наиболее существенным недостатком известной формы является высокая.50 себестоимость полых слитков, поскольку допускается непроизводительное истечение сжатого газа из кольцеобразной.полости непосредственно в атмосферу.

55 ,Й то же время при получении полых слиткой так же, как и при получении обычных слитков, зачастую. возникает необходимость защиты поверхности рас-, плавленного металла в изложнице и струи металла, истекающей из ковша 60 в изложницу, от взаимодействия с воздухом. Однако для защиты необходимо дополнительное устройство, также требующее использования сжатого газа. 65

1014634

15

35

45 изложнице 1. tlo верхнему торцу пустотелой оправки 4 равномерно. размещены прокладки 12, на которые опирается вогнутой поверхностью 11кольцеобразный элемент 10 с сердечником 5. Прокладки 12 предназначены для .образования кольцеобразной щели

13 между верхним торЦом пустотелой оправки 4 и кольцеобразным элементом 10 и выполнены иэ фольги или . жести толщиной 0,05-0,3 и шириной

1-3 мм. Для устойчивого положения сердечника 5 количество прокладок

12 должно быть не менее трех, а радиус вогнутости должен составлять

10-20% от внешнего диаметра пустотелой оправки.

Кольцеобразная щель 13 может быть образована и без прокладок 12, при этом на верхнем торце пустотелой оправки 4 или на вогнутой поверхности 11 кольцеобраэного элемента 10 могут быть выполнены радиальные па- зы (не показаны ). Однако использование прокладок 12 является предпочтительным, поскольку радиальные пазы усложняют изготовление пустотелой оправки 4 или кольцеобраэного элемента 10. На подводящей магистрали установлены предохранительный клапан 14 и манометр 15.

Над надставкой 2 размещен разливочМый ковш 16. Стрелками показаны направления движения газа. В качестве газа используется аргон.

Работа устройства-заключается в .следукицем.

Перед заливкой в форму расплавленного металла через осевой канал

9 в кольцеобразную полость 6 подают от источника 8 сжатого газа по магистрали 7 аргон. Из-кольцеобразной полости 6 аргон направляется через кольцеобразную щель 13 внутрь изложницы 1 и вытесняет иэ нее воздух, а избыток аргона поднимается из излож-. ницы 1 вверх, в том числе и под днище разливочного .ковша 16. Поэтому при выпуске.из разливочного ковша 16 расплавленноГо металла его струя и поверхность залитого в изложницу 1 металла оказываются изолированными аргоном от взаимодействия с воздухом. Направление движения аргона. внутрь изложницы 1 осуществляется благодаря тому, что он, проходя че.рез минимальное сечение кольцеобразной щели 13, набирает максимальную скорость движения и, отражаясь на своем пути от вогнутой поверхности

11 кольцеобразного элемента 10, при- 60 обретает направление движения вниз.

Этому способствует также и то, что края вогнутой поверхности 11 направлены к поверхности расплавленного металла в изложнице 1. 65

При этом кольцеобразный элемент

10 служит не только для изменения направления движения аргона, но и способствует созданию в кольцеобразной полости 6 избыточного давления аргона, поскольку он установлен относительно верхнего торца. пустотелой оправки 4 с кольцеобразной щелью 13 и поэтому препятствует свободному, беэнапорному истечению аргона. Избыточное давление в коль.цеобразной полости 6 создает противодавление металлостатическому давлению и тем самым препятствует выпучиванию пустотелой оправки 4 внутрь.

Однако, если давление аргона— будет превышать металлостатическое давление, то пустотелая-оправка 4 будет выпучиваться наружу. Чтобы этого избежать, давление аргона должно составлять 0,6-0,.8 от максимального металлостатического давле.ния в изложнице 1. При этом учитывается, что один метр высоты жидкой стали имеет максимальное металлостатическое давление 0,07 ИПа. Поэтому. при высоте полого стального слитка равной 1300 мм максимальное металлостатическое давление составляет

0,0945 ИПа, а давление аргона в кольцеобраэной полости 6 должно составлять 0,058-0,075 МПа. Для поддержания такого давления на магистрали

7 установлен предохранительный клапан 14.

Таким образом, по мере заполнения изложницы 1 расплавленным металлом аргон одновременно обеспечивает.охлаждающее действие(непосредственное охлаждение сердечника 5 и пустотелой оправки 4); противодавление (внутри пустотелой оправки 4 создается давление аргона, противостоящее металлостатическому давлению)-и защиту (поверхность расплавленного металла в изложнице Ъ и струя расплавленного металла защищаются от взаимодействия с воздухом аргоном, истекаю1цим из кольцеобразной щели 14)

Заливку расплавленного металла в изложницу производят при избыточном давлении аргона в кольцеобразной полости 6, которое поддерживают в течение времени, определяемого по формуле

Т = 5,4(Н 0 Р+ 3, где Т вЂ” время, мин;

Н вЂ” высота полого слитка, м;

0 — наружный диаметр пустотелой оправки.

При высоте полого слитка 1,3 и наружном диаметре пустотелой оправки 0,4 м время Т составляет 4,5 мин

За это время на внешней стороне пустотелой оправки 4 образуется корка металла, способная противостоять металлостатическому давлению.

10М 34

Техред М. Коштура Корректор И. Мулла

Редактор Л. Филь

Тираж 813 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Эаказ 3080/8

Филиалл ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

При температуре полого слитка . 750-900 С из него извлекают сердечо ник 5, а затем извлекают полый слиток, из изложницы 1.

С..наибольшей эффективностью пред лагаемая форма применима для получения полых слитков высотой до двух метров .

Все детали формы, кроме пустотелой оправки 4, используются для изготовления последующих полых слит- >0 ков (последняя становится внутренней поверхностью полого слитка ).

Сравнительный анализ показывает, что по сравнению с известным устройством предлагаемое обеспечивает повышение эксплуатационной надежности формы благодаря предупреждению выпучивания пустотелой оправки; повышение качества полого слитка благодаря возможности использования податливой пустотелой оправки вместо жесткой; сокращение расхода металла на полый слиток в результате повышения размерной точности его внутренней поверхности и повышение выхода годного по полым слиткам вследствие предотвращения взаимодействия расплавленного металла с воздухом.

Годовой экономический эффект от максимального объема использования изобретения составляет 79200 р.