Стержень для получения полого слитка

 

1. СТЕРЯЕНЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛОГО СЛИТКА, содержащий полую оболочку и сердечник, размещенный в ней с кольцевым зазором, сообщенным с источником охла адак1дего агента, от личающийся тем, что. с целью расширения его технологических возможностей путем уравновешивания металлостатического давления по высоте оболочки стержня, он снабжен тарельчатыми пружинами и .втулками , установленными с чередованием на сердечнике, и мexaнизмo сжатия тарельчатых пружин, причем шаг тарельчатых пружин увеличивается снизу вверх. 2.Стержень по п.1, отлича-. ю щ и и с я тем, чтошаг тарельчатых пружин равен 0,2-1,0 внутреннего дишиетра оболочки. 3,Стержень по п.1, отличаю щ и и с я тем, что механизм сдатия тарельчатых пружин выполнен в виде упругого элемента, установленного на верхнем конце сердечника.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЬ(Й КОМИТЕТ CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3302483/22-02 (22) 19.06.81 (46) 30.01.84. Бюл. М 4 (72) В.И.Коваленко (71) Краматорский научно-исследовательский и проектно-технологический институт машиностроения (53) 62.74.043 (088 ° 8) (56) 1.Акцептованная заявка Японии

9 50-28898, кл. В 22 gl 25/00, опублик. 19?5.

2.Авторское. свидетельство СССР

М 954151, кл. В 22 9 7/04, 1981, (54) (57) 1. CTEPX(EHb ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ

ПОЛОГО СЛИТКА, содержащий полую оболочку и сердечник, размещенный в ней с кольцевым зазором, сообщенным с источником охлаждающего агента, отличающийся тем, что, „.GU„„l 069928 А

8(Я) В 22 D 7/04 В 22 Э 15/00 с целью расширения его технологических возможностей путем уравновешивания металлостатического давления по высоте оболочки стержня, он снабжен тарельчатыми пружинами и втулками, установленными с чередованием на сердечнике, и механизмом сжатия тарельчатых пружин, причем шаг тарельчатых пружин увеличивается снизу вверх.

2. Стержень по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что шаг тарельчатых пружин равен 0,2-1,0 внутреннего диаметра оболочки.

3. Стержень по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что механизм сжатия тарельчатых пружин выполнен в виде упругого элемента, установленного на верхнем конце сердечника.

1069928

60

Изобретение относится к литейному производству, в частности к изго товлению палых слитков.

Известна форма для,изготовления полых слитков, содержащая изложницу с пустотелой оправкой, по оси которой установлен сердечник, а в зазоре между пустотелой оправкой и сердечником размещен>> трубки для подачи сжатого газа t,13

Однако получаемый в указанной форме полый слиток имеет де >екты в виде трецин со стороны пустотелой оправки, а также деформированную внутреннюю поверхность. Это связано с тем, что по мере заливки расплавленного .металла в изложницу пустотелая оправка нагрева теряет механическую прочность и поэтому выпучивается внутрь под действием металлостатического давления, зажимая сердечник. Деформация пустотелой ,оправки от выпучивания в большинстве случаев не позволяет извлечь сердечник из полого слитка и одновременно снижает размерную точность его внутренней поверхности.

Использование пустотелой оправки с увеличенной толциной стенки для обеспечения прочности по отношению к металлостатическому давлению, приводит к поражению слитка внутренними трещинами от затруднения усадки корочки затвердевающего металла.

Кроме того, наличие значительного зазора между пустотелой оболочкой и сердечником снижает теплопередачу от пустотелой оправки к сердечнику и поэтому увеличивает время нарастания корочки затвердевающего металла на пустотелой оправке. Величина зазора не может быть существенно уменьшена, поскольку в нем размецены трубки для подачи сжатorо газа.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемаму результату является устройство для получения полого слитка, содержащее изложницу и установленный в ней стержень в виде полой оболочки с сердечником, который размещен в ней с кольцевым зазором и сообщен с источником охлаждающего газа. Устройство снабжено перегородками, расположенными в кольцевом зазоре и раз" деляющими его по высоте на изолированные камеры, каждая из которых сообщена с магистралью сжатого газа, через регуляторы давления (23

Известное устройство не позволяет без существенного усложйения койструкции обеспечить равномерное по высоте уравновешивание металлостатического давления. Это является пр:ичииой локальных деформаций стерж ня, эатрудняюцих его удаление из формы.!

Цель изобретения - расширение технологических возможностей путем урав навешивания металлостатического давления по высоте оболочки стержня.

Поставленная цель достигается . тем, что стержень для получения полого слитка, содержащий полую оболочку и сердечник, размещенный в ней с кольцевым зазором, сообщенным с источником охлаждающего агента, с набже н тар ельч а тыми .пружи нами и втулками, установленными с чередованием на сердечнике, и механизмом сжатия тарельчатых пружин, причем шаг тарельчатых пружин увеличивается снизу вверх.

При этом шаг тарельчатых пружин равен 0,2-1,0 внутреннего диаметра оболочки.

Механизм сжатия тарельчатых пру20 жин выполнен в виде упругого элемента, установленного на верхнем конце с ердеч ни ка.

Исходя и з при ня тых з наче ний ша г ов между двумя нижними и двумя верхни25 ми тарельчатыми пружинами остальные

{ промежуточные >, тарельчатые пружины устанавливаются с шагам, прямо пропорционально возрастающим снизу вверх.

30 Верхняя тарельчатая пружина связана с винтовым механизмом сжатия.

На чертеже изображен стержень, размещен ный в и зложнице.

Ъ стройство содержит изложницу 1

З5 с надставкой 2, внутри которых на поддоне 3 установлена оболочка 4 стержня с сердечником 5, размещенным в ней с кольцевым зазором 6.

В кольцевом зазоре на сердечнике

40 установлены тарельчатые пружины 7 и втулки 8. Верхняя из тарельчатых пружин связана через тарированную пружину 9 и шайбы 10 с винтовым механизмом, представляюцим собой резьбовую часть 11 сердечника и гайку 12. Нижняя из тарельчатых пружин упирается в бурт 13 сердечника.

Тарельчатые пружины 7 имеют с сердечником зазоры 14 и контактиру50 ют скругленными образую>.",ими с оболочкой. Втулки 8 размещены по отношению к оболочке с кольцевыми зазорами 15 °

С целью предупреждения коробления сердечника и создания охлаждающего эффекта внутри оболочки сердечник выполнен с осевым 16 и радиальными 17 и 18 каналами для подвода охлаждающего газа. При этом в радиальном канале размещен патрубок 19, связанный с внешним источником охлаждающего газа.

Оболочка зафиксирована относительно надставки тягой 20. Для предупреждения попаданий брызг металла

1069928

3 и шлака оболочка перекрыта сверху куполообраз ной крышкой 21, имеюцей окна 22 под патрубок, предназначенные одновременно для свободного выхода горячего газа из оболочки стержня.

Сердечник оснащен рым-болтом 23, предназначенным для монтажных операций и, служащим одновременно заглушкой осевого канала. Над надставкой размещен раэливочный ковш 24. 10

Стрелками показано направление движения охлаждающего газа.

Устройство работает следующим образ ом..

Условия монтана и демонтажа. тре- 15 буют, чтобы при вводе в оболочку тарельчатых пружин и при их извлечении из нее между оболочкой и тарельчатыми пружинами был кольцевой зазор; После установки тарельчатых 2О пружин на стержень кольцевой зазор требуется устранить.-Для этого с помощью винтового механизма тарельчатые пружины сжимаются и они по наибольшему диаметру входят в контакт с оболочкой.

В подготовленную форму из разливочного ковша 24 заливают расплавленный металл, а для создания охлаждающего эффекта внутри оболочки

4 в ее,нижнюю часть одновременно подают охлаждающий газ через каналы 16-18 сердечника 5 и патрубок 19.

Материал оболочки выбирают в зависимости от,материала отливаемо. го попого слитка. Если отливаемый полый слиток стальной, то и оболоч ку,стержня выполняют стальной. Предпочтительно, чтобы марка стали пусто-, телой оправки соответствовала марке стали отливаемого слитка. Отклонения допускаются в случае, когда внутренняя поверхность полого слитка будет проходить механическую обработку. материалом для изготовлейия тарельчатых пружин служат, сплавы с карбидным упрочнением ВУС-6 и

ВУС-6А, упруго воспринимающие нагрузку при температуре до 800ОC.

В качестве заменителей могут быть использованы пружинные сплавы . высокой теплостойкости, такие как, 7ОНХБМЮ, 52НКХБИЗ, XH77TIOP (ЭИ437), ХН68ВКТЮ (ЭП578 J ХН67ВИТЮ (ЭП202 .

Данные сплавы применимы для упругих элементов, работакщих при 550-700 С. о

Благодаря подаче сжатого газа внутрь пустотелой оправки создается охлаждающий эффект, ограничивающий нагрев тарельчатых пружин до 300

400 С. В связи с этим возникает возможность многократного использо-. вания этих пружин.

От взаимодействия с расплавленным металлом оболочка нагревается и частично теряет механическую прочность.

С увеличением высоты сТолба расплавленного металла в изложнице 1 возрастает металлостатическое давление на оболочку 4, однако она не выпучивается внутрь, поскольку поддерживает-. ся изнутри тарельчатыми пружинами 7, которые охлаждаются сжатым газом.

В процессе заливки металла в изложницу металлостатическое давление 45 через оболочку передается тарельча:тым пружинам, каждая из которых частично уменьшаясь в диаметре, способствует увеличению осевого габарита всего набора тарельчатых пружин 50 и сжатию упругого элемента, размещенного между гайкой и верхней тарельчатой пружиной.

От охлаждающего воздействия сжатого газа температура оболочки стерж- 55 ня постепенно снижается и на ее наружной поверхности образуется увеличивающаяся с течением времени корочка затвердевающего металла. С ростом толщины этой корочки происходит усад-6О ка полого слитка, которая возможна благодаря размещению втулок 8 с колв цевым зазором 15 по отнсшению к оболочке 4, а также упругой деформации . тарельчатых пружин 7 и пружины 9.

С истеченйем времени, определяемого по формуле Т=5,4(IID/2+ 3, где

Т вЂ” время, мин, Н - высота полого стержня, м 3 - наружный диаметр оболочки, м, подачу сжатого газа внутрь оболочки 4 прекращают и па» трубок 19 отсоединяют от сердечника 5. Затем снимают крышку 21, гайку 12 отвинчивают на край сердечника 5, захватывают его за рым-болт 23 и извлекают краном из полого слитка.

За это время на внешней стороне оболочки 4 образуется корка металла, способная противостоять мЕталлостатическому давлению.

При.температуре полого слитка

750-900 С его извлекают из изложницы. 1.

При извлечении сердечника гайку отвинчивают, в результате чего упру гий элемент удлиняется, а тарельчатые пружины уменьшаются в диаметре и между ними и пустотелой оправкой появляется кольцевой зазор. Естественно, что вследствие уменьшения диаметра оболочки, величина этого зазора становится меньшей, чем при монтаже.

Предлагаемая форма может быть использована для отливки различных по высоте, внутреннему и наружному диаметру полых слитков.

На основе экспериментальных данных и расчетоэ получены данные по толщине оболочки стержня для различных полых слитков, представленные в таблице.

1069928! I 1

Показатели

Толщина оболочки. стержня, мм

8-10 15 30

2800 3900 . 5500

Высота полого слитка, мм

210

1,5

Масса полого слитка, т

Составитель В.Николаев

Техред Т.фанта .Е

Редактор A.Лежнина

Корректор А. Ференц

Заказ 11 15/15 Тираж 775 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.ужгород, ул.Проектная,4

В качестве газа используют азот,: теплопроводность которого при О ОС и при давлении 101325 Н/м составля-, ет 0,244 Вт/м.град., а при 1000 С и при том же давлении достигает

0,7215 Вт/м.град.. Гаэ подают йод1 давлением 0,08-0,1 ИПа, его расход составляет 1-1, 5 M 3/ми н 1.

Параметры тарельчатых пружин определяют по методике, изложенной в приложении 1 ГОСТ 3057-79 "Пружины тарельчатые. Технические условия".

Экономический эффект от использования изобретения составляет не менее 4,56 руб. на каждую тонну полых слитков..