Способ полунепрерывной разливки металла и установка для его осуществления

 

1. Способ полунепрерывной разливки металла, включающий подачу расплава в кристаллизатор, формирование в нем корки заготовки до заданной толщины, периодическое перемещение заготовки вниз с одновременньам периодическим возвратно-поступательным перемещением кристаллизатора относительно металлопровода, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества заготовок и обеспечения стабильности процесса литья, при перемещении заготовки и кристаллизатора вниз расплав подают в кристаллизатор до половины его объема, а после остановки кристаллизатора и заготовки производят заполнение кри .сталлизатора до объема соответствующего шагу перемещения заготовки, при зтсэм над мениском металла создают газовую подушку из инертного газа . 2.Установка полунепрерывной разливки металла, содержащая металлоприемник с металлопроводом, кристаллизатор с верхним и нюкним фланцами, систему охлаждения кристаллизатора, поддон, расположенный на приводной платформе, и гидропривод перемещения кристаллизатора, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества заготовок и обеспечения стабильности процесса литья, металлопровод выполнен длиной не менее длины кристаллизатора, верхний фланец кристаллизатора содержит уплотнение с механизмом, его прижатия к металлопроводу, а штоки гидроцилиндров привода перемещения кристаллизатора выполнены польоии. 3.Установка по п. 2, о т л ичающаяся тем, что торцовая поверхность металлопровода выполнена конусной. 4.Установка по п. 2, о т л ио: ) чающаяся тем, что в поддоне Х выполнены две расточки, одна из которых контактирует с торцовой поверх UD ностью металлопровода, а другая GO с торцовой поверхностью Hfc «него флан00 ца кристаллизатора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

k Автарснамм свидвтвльствм

Ю \

° °

°

ГОСУД БАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ CCCP

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (211 3373953/22-02 (221 22. 01. 82 (46) 30.01.84. Бюл. М 4 (72) Е.А.Коршунов, A.Ë.Èàêðóøèí, П.Н.Силаев, A.Ï.Ìî÷àëîâ, В.П.Костров, В.Л.Бастриков, В;С.Мушйиков и В.К.(0нышев (531 621. 746. 27 (088. 81 (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 600777, кл. В 22 В 11/08, 1976.

2. Германн Э. Непрерывное литье, M., 1961, с. 170-171, рис. 495. (54 ) СПОСОБ ПОЛУНЕПРЕРЫВНОИ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ полунепрерывной разливки металла, включающий подачу расплава в кристаллизатор, формиро-. вание в нем корки заготовки до заданной толщины, периодическое перемещение заготовки вниз с одновременным периодическим возвратно-поступательным перемещением кристаллизатора относительно металлопровода, о т л и.ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения качества заготовок и обеспечения стабильности процесса литья, при перемещении заготовки и кристаллизатора вниз расплав подают в крйсталлизатор до половины его объема, а после остановки кристаллизатора и заготовки производят заполнение кри„„SU„„.l 069933 А

ЗСЮ В 22 D 11/00 В 22 В 11/14,сталлизатора до объема соответствующего шагу перемещения заготовки, при этом над мениском металла создают газовую подушку из инертного газа

2. Установка полунепрерывной разливки металла, содержащая металлоприемник с металлопроводом, кристаллизатор с .верхним и нижним фланцами, систему охлаждения кристаллизатора, поддон, расположенный на приводной платформе, и гндропривод перемещения кристаллизатора, о т л и ч а ю щ ая с я тем, mо, с целью улучшения качества заготовок и обеспечения стабильности процесса литья, металлопровод выполнен длиной не менее длины кристаллизатора, верхний Я фланец кристаллизатора содержит уплотнение с механизмом его прижатия к металлопроводу, а штоки гидроцилиндров привода перемещения кристаллизатора выполнены полыми.

3. Установка по п. 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что торцовая поверхность металлопровода выполнена конусной.

4. Установка по и. 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что в поддоне выполнены две расточки, одна иэ которыхконтактирует с торцовой поверхностью металлопровода, а другая с торцовой поверхностью нк-кнего фланца кристаллизатора.

1069933

Изобретение относится к металлургии, в частности к полунепрерывной разливке металлов.

Известен способ полунепрерывной разливки металлов в заготовки, предусматривающий периодическое вытя гивание заготовки вверх иэ стационарно установленного кристаллиэатора на шаг не более длины кристаллиэатора (11..

Однако отливаемая согласно указанному способу заготовка имеет заранее обусловленное уменьшение прочности в сечениях, которые располагаются через каждый указанный шаг, предпочтительно равный мерной длине отливаемой 15 заготовки.

Наиболее близким к предлагаемому является способ полунепрерывной разливки металлов в заготовки непрерыв ной разливки, включающий подачу жид- 20 кого металла в кристаллиэатор, формирование в нем корки заготовки до заданной толщины, периодическое перемещение заготовки с поддоном вниз на заданный шаг с одновременными 75 периодическими возвратно-поступательными движениями кристаллизатора относительно металлопровода, подачу в кристаллизатор при перемещении заготовки вниз на заданный шаг жидкого металла и заполнение им кристаллизатора в объеме, соответствующем шагу перемещения заготовки.

Установка для осуществления способа содержит систему подачи жидкого . металла с металлопроводом, кристаллиэатор с верхним и нижним фланцами, систему охлаждения кристаллизатора, гидропривод перемещения кристаллизатора, поддон, помещенный на приводной платформе (21.

Недостатком известного способа является то, что при его использовании трудно разливать сплавы, имеющие . например большой интервал кристаллизации (шарикоподшипниковые сплавы, 45 некоторые алюминиевые сплавы и др.), нельзя вводить некоторые технологические приемы, например создавать повышенное давление на начально формируемую корку со стороны жидкого 50 металла, нельзя полностью исключить прорывы металла через корку заготовки.

Цель изобретения — улучшение качества заготовок и обеспечение 55 стабильности процесса литья.

Поставленная це,ль достигается тем, что согласно способу полунепрерывной разливки металла, включающему подачу расплава в кристаллизатор, 60 формирование в нем корки заготовки до заданной толщины, периодическое перемещение заготовки вниз с одновременным периодическим возвратнопоступательным перемещением кристаллизатора относительно металлопровода, при перемещении заготовки и кристаллизатора вниз расплав подают в кристаллизатор до половины его объема, а после остановки кристаллизатора и заготовки производят заполнение кристаллизатора до объема, соответствующего шагу перемещения заготовки, при этом над .мениском металла создают газовую подушку иэ инертного газа.

8 установке полунепрерывной разливки металла, включающей металлоприемник с металлопроводом, кристал- . лизатор с верхним и нижним фланцами, систему охлаждения кристаллиэатора, поддон, расположенныи на приводной платформе, и гидропривод перемещения кристаллиэатора, металлопровод выполнен длиной не менее длины кристаллиэатора, верхний фланец кристаллизатора содержит уплотнение с механизмом его прижатия к металлопроводу, а штоки гидроцилиндров привода перемещения кристаллизатора выполнены полыми, Торцовая поверхность металлопровода выполнена конусной.

В поддоне выполнены две расточки, одна из которых контактирует с торцовой поверхностью металлопровода, а другая — с торцовой поверхностью нижнего фланца кристаллиэатора.

При одновременном перемещении кристаллизатора и поддона отсутствует относительное перемещение металла, заливаемого в движущийся кристаллиэатор, что благоприятно сказывается на качестве начально формируемой корки заготовки. После образования затвердевшей корки в зоне кристаллиэатора начинаются продольная и поперечная усадки корки и становится возможным ее смещение относительно стенок кристаллиэатора на несколько миллиметров, например для алюминиевого сплава до 5-7 мм при длине формируемой в кристаллизаторе корки в один метр. Чтобы усадки не сказались на качестве формируемой в кристаллизаторе заготовки, во время пауз возвратно-поступательного перемещения кристаллизатора создают в корке сжимающее усилие за счет усилия сжатия, передаваемого со стороны поддона, при этом последний перемещает я вверх на величину усадки.

Подача жидкого металла в кристаллиэатор в объеме, меньшем объема, соответствующего шагу перемещения заготовки, при перемещении кристаллизатора вниз позволяет во время такого перемещения образовать над мениском жидкого металла газовую подушку предпочтительно из инертного газа. Это позволяет устранить эатекание жидкого металла в зазор между стенками перемещающегося кристал1069933 лнзатора и металлопровода в период . подачи металла в кристаллизатор.

Затекание металла в указанный зазор также устраняют за счет введения в него уплотнения, которое находится в верхнем фланце крнсталлиэатора и выполнено с воэможностью его прижатия к металлопроводу.

Введение в установку контргрузов, переуравновешнвающих поддон, платформу и отливаемую заготовку, позво- 10 ляет прикладывать к формируемой заготовке полезное сжимающее ее усилие после быстрого перемещения поддона (3-5 с) и как только в кристаллиэаторе образуется твердый каркас корки (через 8-10 с).

Выполнение привода присталлиаатора с воэможностью первоначального перемещения им платформы с поддоном и контргруэов на заданный шаг перед 20 началом подачи металла в кристаллиэатор в начале разливки обеспечивает надежное уплотнение нижнего торца кристаллиэатора в расточке, выполненной в подцоне, и исключает 25 вытекание жидкого металла в зазор между поддоном и торцом кристаллиэатора в начальный период подачи металла в кристаллиэатор.

Конструкция полых штоков гидроцилиндров привода перемещения кристаллиэатора позволяет испольэовать эти штоки для подачи охлаждающей жидкости в каналы охлаждения кристаллизатора, что упрощает систему подвода охладителя к кристаллизатору..

Конуская конструкция торцовой части концевого металлопровода не позволяет газовой подушке уйти из полости кристаллнэатора полностью, что практически устраняет эатекание 4О металла в зазор между кристаллизатором и металлопроводом.

Конструкция установки предусматривает постоянное наличение металлопровода в рабочей полости 45 кристаллиэатора.

На фиг. 1 показана схема установки, подготовленной к разливке, разрез; на фиг. 2 — узел 1 на фиг. 1; на фиг. 3 - положение платформы, поддона, металлопровода и кристаллизатора с формируемой в нем коркой заготовки после первого перемещения кристаллиэатора и поддона на шаг. перемещения заготовки, разрез,55 на фиг. 4 — сформированная корка первого участка заготовки после того, как кристаллизатор сдвинули вверх, разрез, на фиг. 5 — положение. поддона металлопровода, первого 60 участка заготовки и кристаллизатора с формируемым в нем вторым участком заготовки, разрез; на фиг. 6 вариант формы торцовой части конце-, вого участка металлопровода, разрез.

Установка имеет неподвижную пло- щадку 1 (фиг. 1), соединенную с колоннами 2 ° Снизу к площадке 1 подсоединен металлопровод .3, размещенный в кристаллизаторе 4, который через свой верхний фланец 5 (фиг. 2) соединен со штоками 6 гидроцилиндров 7 (фиг. 1) привода перемещения кристаллиэатора. Гидроцилиндры 7 установлены на площадке 1 таким образом, что их штоки 6 проходят через отверстия в площадке (возможен вариант крепления гидроцилиндров под площадкой, в этом случае штоки гидроцилиндров должны быть соединены с нижним фланцем крнсталлизатора).

@лину кристаллизатора 4 выбирают не менее, чем заранее установленный максимальный шаг периодического перемещения отливаемой заготовки.

Соответственно перемещению кристал,лизатора 4 выбирают геометрические размеры гидроцилиндров 7 .

Иеталлопровод 3 имеет внешнюю трубу S„ форма сечения которой соответствует рабочему сечению кристаллизатора 4 и длина которой не менее длины кристаллизатора. В трубе 8 размещены теплоизоляция 9 и внутренняя труба 10, проходящая через отверстие в площадке 1 и соединенная с системой питания кристаллизатора 4 жидким металлом (не показана).

Подвижная платформа 11, выполнен" ная с возможностью перемещения относительно колони 2, снабжена поддоном 12. В поддоне 12 выполнены две расточки, одна из которых соответствует площади неркаего фланца 13 кристаллизатора 4, а другая - торцу металлопровода 3.

В исходном положении кристаллизатор 4 и концевой участок металлопровода 3 прижаты к расточкам, причем прижатие кристаллизатора 4 осуществляется от его привода перемещения, в данном случае от гидроприводов 7, а прижатие торца металлапровода 3за с зт неуравновешенной массы контргруэов- 14, которые тросами 15 через блоки 16 связаны с подвижной платформой 11. Вес контргрузов 14 выбирают C таким расчетом, чтобы можно было уравновесить вес платформы, поддона, отливаемой заготовки и создать заданное усилие продольного сжатия заготовки.

Подвижная платформа 11 соединена с тросом 17, который через блок 18 соединен с лебедкой (не покарана) привода перемещения платформы вниз.

Штоки 6 гидроцилиндров 7 выполнены полыми-и одним концом через верхний фланец 5 кристаллизатора 4 соединены с каналами системы охлаждения кристаллиэатора 4, а другим концом через поршни 19 — с патрубкамн 20, 10ЬЧ»»3

В 1;ечение небольшой паузы, например 5-10 с, кристаллизатором 4 удерживают поддон,12 и платформу 11 от 60 перемещения их вверх за счет неуравновешенной массы контргрузов 14.

После того, как в кристаллизаторе

4 корка заготовки достигнет толщины

5-10 мм, n;.yi»»c:c ri»x»»»» r ра.»уплотн анис.:. 65 подводящими охладитель к кристаллиэатору и отводящими его от него.

Патрубки 20 выполнены с возможностью перемещения их в отверстиях верхних крышек 21 гидроцилиндров 7.

Крышки 21 снабжены соответствующими стандартными уплотнениями.

На верхнем фланце 5 кристаллиза,тора 4 размещено уплотнение 22, взаимодействующее через кольцо 23 с элементом 24 зажима (йиг. 2)..

Установка снабжена устройством

25 вторичного охлаждения (фиг. 4).

Разливку жидкого металла согласно предлагаемому способу на предлагаемой .установке осуществляют сле- 15 дующим образом.

Сначала платформу 11, поддон 12 и кристаллизатор 4 с помощью контргру" эов 14 устанавливают в верхнем краинем положении (фиг. 1), причем поддон 12 о прижимают к торцу металлопровода 3, а кристаллизатор 4 — к поддону 12 с помо. щью гидроцилиндров 7. Между нижним фланцем 13 кристаллизатора 4 и расточ-. ,кой в поддоне 12, к которой прижимают ! кристаллизатор 4, помещают уплотнение, 22 (фиг. 2 ), Далее в трубу 10 подают жидкий металл и кристаллизатор 4 с помощью гидроцилиндров 7 »»еремещают вниз на установленное расстояние, которое не должно быть больше длины металлопровода 3 (фиг. 3) и должно соответствовать заданному шагу периодического перемещения заготовки. При пере- 5 мещении кристаллизатора 4 вниз опускаются поддон 12 за счет толкающего усилия движущегося вниз кристаллизатора 4 и платформы 11, а контргрузы

14 поднимаются. При этом жидкий металл 26 падается в кристаллизатор 4 и вэависимости от скорости перемещения последнего заполняет полностью или частично объем между опускающимся поддоном 12 и торцом концевого участка мсталлопровода 3. 45

После опускания кристаллизатора 4 и поддона 12 на установленное расстояния вводят в действие зажимной элемент 24, расположенный в верхнем фланце кристаллизатора 4, через уп- 50 лотнение 22 осуществляют фиксацию последнего относительно концевого участка металлопровода 3 и в паузу до следующего возвратно-поступательного перемещения кристаллизатора 4„осуще- 55 ствляют в нем формирование корки 27 заготовки до заданной толщины. кристаллизатора 4, нлодя и л».н»-»ин зажимной элемент 24, который «ерез уплотнение 22 разуплотняет кристаллизатор 4, и прекращает удержание платформы 11 и поддона 12 кристаллизатором 4. С этого момента поддон

12 и платФорму 11 удерживает от перемещения вверх формирующаяся корка

27 заготовки, которую при этом сжимают между поддоном 12 и торцом концевого участка металлопровода 3 действием неуравновешенной массы контргруэов 14.

Как только корка 27 заготовки достигнет заданной толщины, например 20-50 мм, осуществляют возвратно-поступательные перемещения кристаллизатора 4, при этом последний снаЧала поднимают в крайнее положение (фиг. 4), а затем сразу опускают но уже одновременно с опусканием платформы 11 и поддона 12.

При опускании кристаллизатора 4 и поддона 12 в кристаллизатор 4 подают очередную порцию жидкого металла 26 (фиг. 5).

Платформу 11 и поддон 12 в данном случае перемещают вниз на заданный шаг Г., перемещения заготовки при помо»1 и лебедки через трос 17. Скорость их перемещения устанавливают равной 100-200 мм/с.

Скорость перемещения кристаллизатора 4 принимают большей на столько, чтэбы в конце перемещения он переместился на расстояние Р,, которое на несколько миллиметров (10-20 мм) больше, чем расстояние Р . Этим самым обеспечивают некоторое сжатие корки заготовки, которая начинает формироваться в перемещающемся кристаллизаторе 4. При этом не допускают перемещения кристаллизатора 4 на расстояние большее, чем длина металлопровода 3.

После возвратно-поступательного перемещения кристаллиэатора 4 вновь вводят в деиствие зажимной элемент 24 и через уплотнение 22 уплотняют зазор между трубой 8 и внутренними стенками кристаллиэатора 4 и вновь после того, как корка нового. участка заготовки сформируется до толщины -10мм, прикладывают к корке сжимающее усилие. Для этого снимают натяжение в троссе 17, что позволяет контргрузам

14 создать указанное сжимающее усилие. Далее операции повторяют до момента, когда поддон 12 с платформой 11 периодически не переместят формируемую заготовку до установленной длины. При последнем перемещении кристаллизатора 4 вниз трубу 9 мет:»ллопровода 3 освобождают от жидкого металла 26.

Далее неподвижную заготовку 2i формируют до полного ее:»атRF

1069933

1О

15 фиг. 1.п. lkll >г <. инни разливки. Пе- .

;. с л уд бдением г< т<>воп заготовки крисгаллиэатор 4 среиещают вверх в исходное положение, а платформу 11 с поддоном 12 опускавт на такое расстояние, чтобы верхний торец 5 заготовки опустился ниже фланца кристаллизатора 4.

После удаления заготовки с линии разливки платформу 11 и поддон 12 поднимают в исходное положение с помощью неуравновешенной массы контргруэов 14. Скорость их перемещения вверх ограничивают путем натяжения троса 17, который сматывают с барабана лебедки с заданной скоростью, например 200-500 мм/r..

Экономическая эффективность ис пользования предлагаемых способа и установки заключается в том, что исключается окисление металла при

его подаче из миксера в кристаллизатор, уменьшается число горячих трещин в поверхностном слое заготовки и увеличивается выход годного за счет исключения механообработки наружной поверхности заготовки.

При отливке по предлагаемому способу алюминиевых заготовок экономия составляет в среднеи 40-100 руб. эа тонную

1 )ь з фио, 3

1069933 фие.б

Тираж 775 Подписное

Заказ 11615/15

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и .открытий

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

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

Составитель В. Сирота

Редактор А. Лежнина Техред Ж.Кастелевич Корректор И ° Эрдейи