Кристаллизатор для литья слитков из медных сплавов

 

1. КРИСТАЛЛИЗАТОР ДЛЯ ЛИТЬЯ СЛИТКОВ ИЗ МЕДНЫХ СПЛАВОВ, содержащий водоохлаждаемый корпус с отверстиями на внутренней, стенке и гильзу , установленную собсно с ним, которая выступает за нижний его торец и образует с ним сливную щель, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости гильзы за счет снижения термических напряжений в отливаемых слитках и сокращения времени на перестройку установки на другое сечение, корпус снаб жен полкой, закрепленной в торце корпуса, и кольцом, а гильза установлена на корпусе с возможностью свободного перемещения в горизонтальной плоскости, при этом выступающая за нижний торец корпуса часть гильзы выполнена в форме конуса с диаметром нижнего основания, равным 1,1-1,4 диаметра отливаемого слитка , и углом наклона образующей к горизонтальной плоскости 60-85 , при (Л чем кольцо установлено на полке корпуса и представляет собой в сечении трапецию с углом наклона к горизонтальной плоскости, равным 5-30°, а щель составляет 1,2-2,1 суммарного сече:ния отверстий на внутренней стенке корпуса. 2. Кристаллизатор по п. 1, о т ли . тем, что кольцо выполнено разъемным.

(19) (11)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) В 22 0 11 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPGH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

l (21) 3507617/22-02 (22) 03.11;82 (46) 07;02.84. Бюл. 9 5 (72) В.А.Измайлов, В.В.Барсуков, A.È.Ñóâîðîâ, В.A.Ãóòîâ, Л.Ф.Вьюгин и В.Ф.Головешко (71) Государственный научно-исследовательский, проектный и конструкторский институт сплавов и обработки цветных металлов и Ленинградское ордена Ленина и ордена Октябрьской

Революции .производственное объединение "Краеный Выборжец" (53) 621.746.27(088.8) (56) 1.. Кац A.Ì., Иадек Е.Г. Кристаллизаторы скольжения и системы вторичного охлаждения для непрерывного литья слитков иэ меди и ее сплавов. Обзорная информация, сер.

"Обработка цветных металлов и сплавов". М., 1981, с. 24,34.

2. Герман Э. Непрерывное литье.

N., Металлургиздат, 1961, с. 241.

3. Там же, с. 549. (54)(57) 1. КРИСТАЛЛИЗАТОР ДЛЯ ЛИТЬЯ

СЛИТКОВ ИЗ МЕДНЫХ СПЛАВОВ, содержащий водоохлаждаемый корпус.с отверстиями на внутренней стенке и гильзу, установленную соосно с ним, которая выступает эа- нижний его то- рец и образует с ним сливную щель, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости гильзы за счет снижения термических напряжений в отливаемых слитках и сокращения времени на перестройку установки на другое сечение, корпус снабжен полкой, закрепленной в торце корпуса, и кольцом, а гильза установлена на корпусе с возможностью свободного перемещения в горизонтальной плоскости, при этом выступающая эа нижний торец корпуса часть гильзы выполнена в форме конуса с диаметром нижнего основания, равным

1,1-1,4 диаметра отливаемого слит- Я ка, и углом наклона образующей к горизонтальной плоскости 60-85, при фф чем кольцо установлено на полке кор- ( пуса. и представляет собой в сечении трапецию с углом наклона к горизонтальной плоскости, равным 5-30, а щель составляет 1,2-2,1 суммарного сечения отверстий на внутренней стенке корпуса.

2, Кристаллизатор йо п. 1, о т л и.ч а ю щ, и и с я тем, что кольцо выполнено разъемным.

1071352

Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывной или полунепрерывной разливке медных сплавов.

Известен кристаллизатор для разливки сплавов на основе меди короб- 5 чатого типа с выходом воды на слиток СП .

Однако при разливке алюминиевых. бронз в.отливаемом сливке образуется неравномерная по сечению слитка 1Q структура.

Известны конструкции кристаллизаторов комбинированного типа, содержащие дополнительно.секцию спреерного типа охлаищеаия слитка, выходящего нэ рубашки, с устройствами для удаления воды со слитка при помощи пластин или потоков воздуха (21.

Известные конструкции относительно.сложйй,. требуют точной центровки слитка и экспериментального подбора площади орошения., давления и расхода. воды и воздуха для каждого. типоразмера слитка.

Наиболее близкой по технической сущности и .достигаемому результату является конструкция кристаллиэатора для отливки алюминиевых сплавов, состоящая из корпуса с центрированной соосно с ним и укрепленной к нему винтами гильзой, выступающей эа нижний торец корпуса, а нижняя кромка гильэк Фрезеруется .для получения фаски. В корйусе имеются два верхних и один нижний ряд отверстий для подачи воды, угол наклона 35 которых к оси слитка составляет 30., Виутренйяя полость корпуса призматическая 132.

Недостатки конструкции кристал лиэатора-прототипа - наличие Фаски 4р на нижней части гильзы и призматическая форма корпуса способствуют . надежной подаче всей охлаждающей водй на слиток. Это усиливает ох.лаждение слитка после его выхода 45 нз кристаллнзатора и способствует, тем самым, появлению в нем термических напряжений; жесткое кренление гильзы кристаллизатора к корпусу приводит к короблению гильзы в процессе отливки длинномерных слитков и преждевременному выходу кристаллизатора из строя.

Цель изобретения - повышение стойкости гильзы эа счет снижения герметических напряжений B отлива- 55 емых слитках и сокращение, времени на перестройку усТановки на другое сечение.

Поставленная цель достигается тем, что в кристаллизаторе для литья 6п слитков иэ медных сплавов, содержащем.водоохлаждаемый корпус с отверстиями на внутренней стенке и гильsy, установленную соосно с ним, которая выступа за нижний его то- 65 рец н образует с ним сливную щель, корпус снабжен полкой, закрепленной в торце корпуса, и кольцом, а гильза установлена на корпусе с возможностью свободного перемещения в горизонтальной плоскости, при этом выступающая за нижний торец корпуса часть гильзы выполнена в форме Конуса с.диаметром нижнего основания, равным 1,1-1,4 диаметра отливаемого слитка, и углом наклона образую; щей к горизонтальной плоскости 6085, причем кольцо установлено на полке корПуса и представляет собой в сечении трапецию с углом наклона к горизонтальной плоскости, равным 5-30, а щель составляет 1 2 2 1 суммарного сечения отверстий на внутренней стенке корпуса.

Кроме этого кольцо выполнено разъемным..

На чертеже представлен кристаллизатор, продольный разрез.

Кристаллизатор содержит гильзу

1, которая опирается своим фланцем

2 на верхнюю торцовую поверхность корпуса 3 и центрируется с ним соосно например, специальными упорами 4. На внутренней поверхности корпуса 3 выполнены отверстия 5 с осями, расположенными в горизонтальной плоскости. Во внутренней части корпуса íà его нижней торцовой поверхНосТН выполнена полка 6, на которуго установлено кольцо 7 трапецеидального сечения.

Кристаллиэатор работает следующим образом.

Из наполненной водой полости корпуса 3 через отверстие 5 на его внут- . рейней стенке вода орошает наружную поверхность гильзы 1 и стекает через щель, образованную гильзой 1 .и кольцом 7, на внешнюю поверхность конусной части гильзы 1. Далее вода свободно падает вдоль .слитка. Другай часть воды, отраженная.от стенки гильзы, попадает на внутреннюю стенку-корпуса и кольца и тоже стекает на внешнюю поверкность конусной части гильзы, образуя сплошную единую водяную завесу вдоль слитка.

Повышение площади сливной щели над сечением всех внутренних отверстий корпуса в. 1,2-2,1 раза создает условия для свободного орошения гильзы струями воды, истекающими иэ отверстий 5, перпендикулярно образующей гильзы. Это создает условия эФфективности разрыва паровой пленки на ее внешней поверхности и, тем самым, увеличения теплоотвода от гилъзы. Кроме того, свободное орошение гильзы позволяет устанавливать ее в корпусе без специального жесткого крепления, так как в этом случае охлаждающее гильзу пространство не заполнено водой и

1071352

10.свободная Установка гильзы предотвращает преждевременный выход из строя 35

30 чения сливной щели на нижней торцовой поверхности корпуса имеется полка, на которой свободно устанавливается трапецекдальное .кольцо с ..40 углом наклона его внутренней поверхности к горизонтальной плоскости 5ЗО . Это кольцо концентрирует поток воды со стенок корпуса и направляет его ка конусиую часть гильзы крис- 45 таллиэатора, способствует созданию: сплошной водяной завесы и более эф-, Фективному использованию.воды.: Изменяя внутренний диаметр этого кольца, можно менять сечеике сливкой щелк. .1 она не проникает в зазоры между фланцем гильзы и верхним торцом корпуса, между которыми можно дополнительно установить эластичную прокладку ° Такая установка гильзы .кристаллизатора позволяет использовать общий корпус для,отлквки однотк юях слитков с близ:кими размерами например, Ф 175 и 200 мм; ф 250 и 300 мм и т.д. Это резко сокращает время. перехода на отливку дру гого сечения слитков, так как .про» изводятся смена только гильэь..крис . таллизатора и кольца. Кроме .того, крксталлизатора из-эа децентровки траверсы машины к кристаллизатора,. а также коробления длинномерного . слитка в процессе его охлаждения.

Наличие конусной части нижней гильзы кристаллизатора предотвращает. сток воды непосредственно на слиток и организует сплошную водя.ную sasecy по периметру слитка на всей его длине. Естественное дробление струй этой завесы приводит к появлении мельчайших брызг,.которые, попадая на слиток, испаряются и создают паровоздушкый туман по. всей длине слитка:. Это способствует более рав номерному охлажденин} слитка после выхода его иэ кристаллизатора, предотвращает закалку сплава и появление термических напряжений в слитке.

С целью создания идентичных ус-. ловий при переходе на отливку слитков других сечений и регулировки се-.

I . Для Удобства установки этого трапецеидального кольца, особенно, когда его внутренние размеры меньше .максимальных размеров конусной части гильэы.кристаллкзатора, оно выполняется разъемным. Это йоэъоляет использовать кольцо прк небольших .сечениях..сливкой щели и больших сечениях нижней частк гильзы кристаллкзатора. Следует отметить,. что при отливке слитков максимального для данного .корпуса сечения роль кольца, регулирующего сечение сливной щели к направляющего поток води на

65 конусную часть гильзы, может выполнять полка для установки кольца.

Пределы изменения размеров гильзы и кольца определены следующим образом. . Для создания надежной паровоэ.душной атмосфери вокруг слитка необходимо ее организовывать иа расстоянии 0,015-0,30 см слитка. При сокращении этого расстояния меньше

0,015 и оток воды за счет естественного дробления и витания части капель попадает на поверхность слитка и черезмерно охлаждает его. Этб приводит к появлению термических напряженкй в слитке. При увеличении этого

1 аастояния больше 0,03 и нарушается сплошность потока. воды вокруг слит» ка. Это снижает эфФективность охлаждения слитка паровоздушной средой, появляется опасность прорыва металла и,. таким образом, снижается скорость литья. Учитывая, что способом непрерывного литья производят слитки алюминиевых бронз сечением у О, 150,30 м, максимальный диаметр конусной части гильзы, формирующий паровоздушную среду;,.охлаждения, .составляет 1,1-1,4 диаметра отливаемого слитка. Причем при производстве слитков малого сечения следует использовать диаметр этой конусной части в пределах 1,3-1,4 диаметра слитка, а при производстве слитков большого сечения — 1,1-1,2 диаметра слитка. Кроме .того, меньшие размеры следует испольэовать для отливки слитков короче 2,5 м, а большие— при отливке длинномерных слитков °

Минимальное значение угла наклона образующей конусной части гильзы к горизонтальной плоскости (угол выбирается иэ условия минималь- . ного отражения свободно падающей струи воды на конусную поверхность гилвзы. Это условие обычно выполняется при падении струи воды на поверхность под углом 304 . В этом слуЧае угол должен быть не меньше 60 для наиболее неблагоприятного случая — максимального диаметра конусиой части гильзы, формирующей слой паровоэдушной среды вокруг слитка размером 0,03 м. . Максимальное значение угла Ы. определяетея кз условия формирования в этих условиях минимальной толщины паровоэдушной среды — 0,015 м. Учи-.. тывая, что толщина стенки гильзы для отливки медных слитков составляет О,ОО8-0,012 м, можно определить угол м., который равен 81.-85 . Максимальное значение этого угла принято 85 .

Пределы значения угла р (накло-, на внутренней поверхности кольца1 выбираются из Условия встречи по-токоз воды на поверхности конуса

1071352

Составитель Э. Шитов

Редактор Т. Парфенова ТехредМ.Гергель Корректор С. Шекмар

Заказ 13/6, 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 гильзы и потока воды с внутренней поверхности кольца прд углом меньше 90 . В этом случае угол должен быть равен 90 -4., следовательно максимальное значение угла равно 30, а минимальное - 5 .

Минимальное сечение сливной щели выбирается из условия постоянного и полного опорожнения объема между корпусом и гильзой. Учитывая, что расход воды прямо, пропорционален давлению, а давление, используемое для отливки медных сплавов, колеблется в пределах 1,,1-2,0 атм, сечение сливной щели в этом .случае должно превышать,.„суммарное сечение всех отВерСтйй:.корпуса в 1,2-2,1 раза.

- Технико-эусоиомические преимущества предлагаемого кристаллизатора по сравнению с базовым объек.том, заключаются в простоте его конструкции, возможности его использования без дополнительной модернизации литейных машин, возможности быстрой переналадки оборудования на выпуск слитков близких сечений, повы.шения стойкости гильзы кристаллизатора, возможности регулировки конструктивных параметров кристаллизатора и самое главное, в возможности производства слитков алюминиевой

3ронзы без предварительного их отжига перед разрезкой на мерные за1О готовки при удовлетворительной производительности литейной машины.

Применение предлагаемого кристаллизатора снижает расходы, связанные с предварительным отжигом слитков, 15 снижает количество слитков с поверхностными и внутренними .трещинами, снижает затраты на изготовление кристаллизаторов и обслуживание литейных машин, повышает маневренность литейных агрегатов. Ожидаемый экономический эффект составляет 4,5

5,0 руб/т слитков.