Способ непрерывного горизонтального литья полых слитков
СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ЛИТЬЯ ПОЛЫХ СЛИТКОВ, включающий подачу расплавленного металла в кольцевую полость между охлаждаемым дорном и кристаллизатором, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока эксплуатации дорна, охлаждение дорна производят воздухом, эжектируемым через полую отливку в направлении, противоположном ее вытягиванию. (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3503832/22-02 (22) 25. 10. 82 (46) 23 03 84. Бюл. 9 11 (72) В.С.Скотаренко, H.H.Õîðîõoðèí, В.К.Ханин, В.И.Тутов, В.A.Ãðèíáåðã, В.И.Шерстнев, В.С. Колунтаев и А.Е.Сарычев (71) Липецкий литейный завод "Центролит" им. 60-летия СССР и Белорусский политехнический институт (53) 621.746.047(088.8) (56) 1. Патент Франции М 205476, кл В 22 D 11/04, 1971.
2. Авторское свидетельство СССР
В 869941 кл. В 22 D 11/04, 1979.
3. Патент ФРГ Р 1408423, rut. В 22 D 11/04, 1972.
4. Авторское свидетельство СССР
9 346907, кл. В 22 D 11/14, 19691
„.ЯО„„дд}щщд и А
3(51) В 22 D 11 00 В 22 D 11 04 (54)(57) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО JIHTbH ПОЛЫХ СЛИТКОВ включающий подачу расплавленного металла в кольцевую полость между охлаждаемым дорном и кристаллизатором, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока эксйлуатации дорна, охлаждение дорна производят воздухом, зжектируемым через полую отливку в направлении, гротивоположном ее вытягиванию.
1080918
Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывному литью полых заготовок на установках горизонтального типа.
Известен способ охлаждения внутренней поверхности непрерывно-литой полой заготовки, при котором теплоотвод от формирующейся корочки осуществляется за счет охладителя, подаваемого через полый стержень Г13.
Недостатком данного способа являются температурные перепады по сечению стержня, что ведет к его разрушению.
Известен способ охлаждения внутренней поверхности непрерывно-литой полой заготовки, при котором теплоотвод осуществляется эа счет охладителя, подаваемого в металлическую оправку, находящуюся внутри пустотелого графитового дорна Г23 °
Недостатками способа являются температурные перепады по сечению графитового дорна, что ведет к его разрушению, сложность изготовления и сборки применяемого устройства.
Известен способ охлаждения внутренней поверхности непрерывно-литой полой заготовки, при котором теплоотвод осуществляется за счет подачи охладителя через полый дорн, при этом охладитель подается непосредственно на внутреннюю поверхность отли аемой заготовки ГЗ ).
Недостатком этого способа являются температурные перепады по сечению дорна, что может вести к его разрушению.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ непрерывного горизонтального литья полых слитков, включающий подачу расплавленного металла в кольцевую полость между охлаждаемым дорном и кристаллизатором 4 .
30
4р отливки 6, полый дорн 4 и далее на сброс. При прохождении засасываемого воздуха через полую заготовку, он нагревается до 300-500 С, при ,этом охлаждаются внутренние полос45 ти дорна 4 и вытягиваемой отливки 6.
0 .:При таком способе охлаждения исключаьотся резкие температурные перепады по сечению дорна 4 за счет пода-а, чи к нему нагретого воздуха от вытягиваемой отливки б, что ведет к увеличению срока эксплуатации дорна 4.
До того, как произойдет отделение затравки от отливки, охладитель циркулирует по схеме окружающая среда — затравка (не показана), в кото55 . рой для прохождения воздуха предусмотрены отверстия — полость заготовки — полый дорн и далее на сброс.
Патрубок для подачи сжатого воздуха в сторону, противоположную дви60 жению отливки, располагается непосредственно за металлоприемником.
При этом происходит эжекция воздуха по схеме окружающая среда — полая заготовка где происходит его нагрев о, 65 до 300-500 С - полый дорн и далее
Недостатком известного способа является возможность разрушения дорна в процессе разливки вследствие температурных перепадов по его сечению. Кроме того, недостатком является сложность устройства для осуществления этого способа.
Цель изобретения - увеличение срока эксплуатации дорна.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу непрерывного горизонтального литья полых слитков, включающему подачу расплавленного металла.в кольцевую полость между охлаждаемым дорном и кристаллиэатором, охлаждение дорна производят воздухом, эжектируемым через полую отливку в направлении, противоположном ее вытягиванию.
На чертеже изображен узел кристаллизации для осуществления способа, продольный разрез.
Узел кристаллизации для непрерывного литья полых заготовок содержит металлоприемник 1, к которому крепится воздухоохлаждаемая рубашка 2, во внутреннюю коническую поверхность которой вставляется наружная графитовая втулка 3. В наружной втулке 3 крепится на резьбе дорн 4. В этой же втулке 3 соосно ей крепится хвостовик 5, проходящий через весь металлоприемник 1. В дорне 4 и хвосто вике 5 имеется полость, соединяющая полость отливки 6 с пространством эа металлоприемником 1. В хвостовике 5 крепятся отводящая охладитель труба 7 а дополнительным патрубком 8 для подвода сжатого воздуха от магистрали, которые образуют
2О эжектор 9.
Устройство работает следующим образом.
Из металлоприемника 1 жидкий металл поступает в кольцевое пространство, образованное наружной графитовой втулкой 3 и полым дорном 4, в котором происходит формирование полой отливки б, В процессе разливки при выходе заготовки из кристаллизатора подают сжатый воздух через патрубок 8 в отводящую охладитель трубу 7 в сторону, противоположную направлению извлечения слитка. При этом происходит эжекция воздуха через полости отливки б и дорна 4, т.е. создается направленный поток воздуха, засасываемый из окружающей среды в полую отливку 6, на сходящую с дорна внутреннюю поверхность
1080918 где
Расход воздуха м /с
Внутренний диаметр отливки, равный диаметру дорна, м
Площадь сечения полости дорна, м2
Диаметр полости дорна, мм
0,045
0,040
0,005
0,050
"0,068
0,01
0,060
0,075
0,090
0,02
0,080
0,100 на сброс. Учитывая, что турбулентное движение отличается большей интенсивностью теплообмена, чем ламинарное, то для отбора тепла воздухом от дорна (в рабочей зоне ) целесообразно использовать турбулентное
5 движение. Для хорошо развитого турбулентного движения число Рейнольдса Re = 10000.
M д
Re = —, — о
С
«) — скорость движения среды, м/с; коэффициент кинематической вязкости среды, при температуре воздуха t<; = 15
300 < С, М с = 40 10 6м /с, d — диаметр полости дорна, м.
Поскольку отношение внутреннего и наружного диаметров дорна должно находиться в пределах 0,77-0,84, то примем среднее значение 0,8, тогда для существующей номенклатуры размеры внутренней полости дорна будут такими, как указано во втором столбце таблицы.
Преобразуя формулу (1) к виду йеМо
<Л и принимая Re = 10000, получим для каждого диаметра скорости, при которых будет развитое турбулентное движение. Зная потребную 30 скорость воздуха, можно определить
его расход
3= » Fw (2) где <» - безразмерный коэффициент, принимаем p. = О, 9; 35
F — площадь сечения полости дорна, F =УП, м ; иг - скорость протекания воздуха в рабочей зоне, м/с.
Расход воз,цуха для каждого сече- 4О ния приведен в четвертом столбце таблицы.
Для обеспечения вычисленнЫх значений расхода воздуха достаточно испольэовать цеховую магистраль с давлением сжатого воздуха Р = б атм. Размеры подводящих сжатый воздух из магистрали каналов не имеют принципиального значения. Для контроля расхода охладителя (или его скорости перед патрубком ) для 50 подачи сжатого воздуха необходимо установить расходомер. При необходимости для увеличения скорости протекания отсасываемого воздухаохладителя подачу сжатого воздуха в патрубок за металлоприемником можно производить газодувками различных марок.
Пример. Методом горизонтального непрерывного литья получали полую заготовку ф 126 х 90. В металлоприемник заливали чугун следующего химического состава, Ъ: С 3,53,6; Si 1,9-2,1; Мп 0,4-0,5; Р до
0,2р S до 0,05, Температура чугуна в металлоприемнике поддерживалась в пределах 1330-1370 С, Отливку ф126 х,ф 90 вытягивали из неподвижного кристаллизатора. Ритм движения отливки — периодический: вытягивание — остановка. Скорость литья составляла 0,2-0,3 м/мин, При всех этих равных условиях охлаждение отливки производили по двух вариантам, В первом варианте охладитель подавали непосредственно через металлоприемник к рабочей полости дорна. При этом наблюдались большие перепады температуры, меняющиеся от температуры кристаллизующегося жидкого металла (1330-1370 С ) до температуры воздуха (20 С). Средняя стойкость дорна из графита марки "NoHorpaH" составила 1,5-3 ч.
Во втором варианте в трубопровод, проходящий через металлоприемник, подавали сжатый воздух в .направлении, противоположном движению отливки. В результате этого охладитель за счет эжекции поступал в рабочую полость через полую отливку, при прохождении через которую он нагревался до 300-500 С. При этом происходило выравнивание температуры дорна и наблюдался умеренный режим охлаждения отливки. Скорость. литья осталась практически неизменной. Средняя стойкость графитового дорна при данных условиях составила 3-5 ч.
Таким образом, предложенное техническое решение позволяет существенно повысить стойкость дорна при малых капитальных затратах.
1080918
Продолжение табли
0,110
0,125
0i100
0,03
О, 120
0,150
0,045
0,062
0,130
0,175
0,140
0,160
0,200
0 i080 0,180
0,160
Составитель В.Балашов
Техред О.Heing Корректор И,Муск
Редактор A.Øèøêèíà
Филиал IIIHI "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4
Закаэ 1423/8 Тираж 775 Подписное
ВНИИНИ Росударственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
