Способ горизонтальной непрерывной разливки металлов

 

1. СПОСОБ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛОВ, включающий форм 1рование заготовки в зонах первичного и вторичного охлаждения , периодическое вытягивание 13 (« I Iv -i Тг :.- ч ; -V; «ИбЛйОТЕЧА участка заготовки установленной мерной длины из кристаллизатора с образованием холодного спая между участками с последующим разделением заготовки на мерные длины по спаям, о тличающийся тем, что, с целью улучшения качества отдельных заготовок и снижения затрат энергии при их отделении, в период пауз между вытягиваниями заготовки из кристаллизатора ей обеспечивают стесненную усадку и в местах захоложенных спаев на части сечения заготовки создают напряжения изгиба величиной не менее предела текучести , после чего в зоне разделения мерные части заготовки скручивают по ранее ослабленному месту.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО14ИАЛИСТИЧЕСНИХ .РЕСПУБЛИН э В B 22 D 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

13, ВИЬДИдТЫ(17

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО делАм изоБРетений и ОтнРытьй (21) 2849401/22-02 (22) 20.12.79 (46) 15.08.84 ° Бюл. N- 30 (72) Е.А.Коршунов, А.Н.Кузнецов, М.Б.Оводенко, Г.Г.Кузьмин, В.П .Костров,А.Н.Тимофеев,В.Л.Бастриков и Т.В.Мещанинова (53) 621.746.047 (088 .8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке N 268 1085, кл. В 22 Ъ !1/00, 1978. (54)(57) 1. СПОСОБ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ

НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛОВ, включающий формирование заготовки в зонах первичного и вторичного охлаждения, периодическое вытягивание

„$0„„54 A участка заготовки установленной мерной длины из кристаллизатора с образованием холодного сная между участками с последующим разделением заготовки на мерные длины по спаям, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения качества отдельных заготовок и снижения затрат энергии при их отделении, в период пауз между вытягиваниями заготовки из кристаллиэатора ей обеспечивают стесненную усадку и в местах захоложенных спаев на части сечения заготовки создают напряжения изгиба величиной не менее предела текучести, после чего в зоне разделения мерные части заготовки скручивают по ранее ослабленному месту.

1107954

1О

15 месту.

2S

2. Способпоп. t отличаюшийся тем, что в зоне вторичного охлаждения стесненную усадку остывающей заготовки обеспечивают путем ее зажима в крайних точках зоны вторичного охлаждения.

3. Способ по п. 1, отличаюшийся тем, что напряжения изгиба в местах захоложенных спаев создают повторением поперечных знакопеременных усилий.

4. Способ по п. 3, о т л и ч а юшийся тем, что при создании

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов на установках горизонтального типа.

Известны способы горизонтальной непрерывной разливки металлов, при которых разделение непрерывнонитой заготовки на мерные части осуществляют одним из общепринятых методов— газовой резкой, пореэкой на дисковых пилах, резкой на ножницах.

Однако при газовой резке и порезке на дисковых пилах имеют место потери металла и неудобства в связи с необходимостью удаления окалины и стружки, а пореэка на ножницах треI бует дорогостоящее металлургическое оборудование, коэффициент использования которого низок.

Наиболее близким к изобретению является способ получения заготовок, включающий периодическое вытягивание участка заготовки определенной мерной длины из кристаллизатора с образованием холодного спая между участками с последующим разделением заготовки на мерные длгны по этим спаям С11.

Известный способ не обеспечивает высокого качества получаемых эаготовок

Цель изобретения — улучшение качества отделяемых заготовок и снижение затрат энергии при их отделении.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу непрерывной гоповторением поперечных знакопеременных усилий в местах захоложенных спаев усилия прикладывают последова тельно, сначала с диаметрально про тивоположных сторон, а затем точки приложения усилий перемещают на угол 15-90

5. Способ по и. 3, отличаюшийся тем, что при приложе-. нии к заготовке поперечных усилий место, по которому осуществляют впоследствии разделение заготовки, дополнительно охлаждают. риз онтальной разливки металлов, включающему формирование заготовки в зонах первичного и вторичного охлаждения, периодическое вытягивание участка заготовки установленной мерной длины из кристаллизатора с образованием холодного спая между участками с последующим разделением заготовки на мерные длины по этим спаям, в период пауз между вытягиваниями заготовки из кристаллизатора ей обеспечивают стесненную усадку и в местах эахоложенных спаев на части сечения заготовки создают напряжения изгиба величиной не менее предела текучести, после чего в зоне разделения мерные части заготовки скручивают по ранее ослабленному

В зоне вторичного охлаждения стесненную усадку остывающей заготовки обеспечивают путем ее зажима в крайних точках зоны вторичного охлаждения.

Кроме того, в зоне вторичного охпаждения в местах захоложенных спаев напряжения изгиба создают повторением поперечных знакопеременных усилий, причем указанные усилия прикладывают последовательно, сначала с диаметрально противоположных сторон, а затем точки приложения усилий перемещают на угол 15-90О

При приложении к заготовке поперечных усилий место, по которому впоследствии осуществляют разделение

° заготовки, дополнительно охлаждают.

1107954

Площадь переохлаждаемой и, следовательно, несвариваемой торцовой части заготовки принимается в пределах 10-60Х от площади сечения отливаемой заготовки для того, чтобы металл в оставшейся непереохлаждаемой части заготовки, составляющей

40-90Х площади сечения заготовки, бып хорошо свариваемым, способным без разрушения выдержать усилие вытягивания заготовки из кристаллизатора.

Периферийную торцовую часть (площадью в 10-60Х от площади сечения заготовки) охлаждают до температуры ниже 1/2 температуры плавления разливаемого металла потому, чтс именно такое переохлаждение позволяет избежать последующей сварки периферийных торцовых частей соседних участков заготовки после того, как эти участки будут вытянуты иэ кристаллизатора.

Стесненная усадка заготовки в зоне вторичного охлаждения позволяет локализовать усадочные деформации на участках, равных длине шага вытягивания, в месте наименьшей прочности заготовки. В данном случае пониженная прочность в заготовке будет в сечениях, которые расположены на границе соседних вытягиваемых участков, имеющих переохлажденные торцовые части. В результате такой локализации усадочных деформаций между участками возможно образование кольцевых трещин, величина которых в даль» нейшем увеличивается за счет приложения к заготовке энакопеременных усилий. Указанные приемы позволяют дополнительно снизить прочность заго.товки в местах ее разделения.

Поперечное направление создаваемых кольцевых трещин способствует получению улучшенной торцовой поверхности заготовки после ее скручивания, что в целом повышает качество заготовки.

На фиг. 1 представлена схема установки для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 — начальный период формирования корки заготовки в кристаллизаторе, на фиг. 3 — сформированная корка заготовки в кристаллиэаторе перед вытягиванием ее из кристаллизатора.

Схема установки (фиг. 1) включает герметичный предпочтительно обогреваемый металлоприемник 1 для разливаемого металла 2. На крышке 3 ме-. таллоприемника 1 размещен блок 4 с сообщающимися вертикальным 5 и гориэонтальным 6 каналами. К верти5 кальному каналу 5 подсоединен погружаемый в раэливаемый металл металлопровод 7, а к горизонтальному каналу

6 блока 4 через охлаждаемый элемент

8 подсоединен охлаждаемый кристаллиэатор 9 зоны первичного охлаждения.

В зоне вторичного охлаждения на схеме указаны устройство 10 для шагового вытягивания заготовки 11 иэ !

5 кристаллизатора 9, устройство 12 для создания знакопеременных поперечных усилий в заготовке 11 и механизм 13для зажима заготовки 11 во время паузы между вытягиваниями ее иэ крис20 таллизатора.

За механизмом 13 следует устройство 14 для скручивания мерной заготовки и отделенная мерная заготовка 15.

На фиг. 2 показаны начальные ус25 ловия формирования корки 16 очередного участка заготовки 11, длиной в кристаллизаторе 9 сразу после вытягивания иэ него ранее сформиро30 ванной корки 17 длиной 2 = Р1

Стрелки 18 на фиг. 2 указывают на то, что корка 16 формируется под избыточным давлением.

Перед вытягиванием о-чередного участка иэ кристаллизатора 9 изЗ5 быточное давление в жидкой фазе снято. Устройство 10 для шагового вытягивания заготовки из кристаллизатора через заготовку 11 прижимает торец 19 сформированной корки 16 к

40 охлаждаемому элементу 8 (фиг. 3) °

Позицией 20 показано переохлажденное и несваренное место стыка соседних мерных участков заготовки.

Технологический процесс разлив45 ки металла по предлагаемому способу включает следующие операции.

Первоначально в металлоприемник

1 через одно из отверстий в крышке

3 заливают жидкий металл и металло50приемник герметизируют. Далее с помощью устройства 10 для шагового вытягивания заготовки иэ кристаллизатора в кристаллиэатор 9 вводят затравку и прижимают ее к охлаждае55мому элементу 8.

Затем в металлоприемнике 1 над мениском жидкого металла 2 создают избыточное давление газа, достаточ1107954 ное чтобы по металлопроводу 7 и вертикальному каналу 5 металл поднялся до канала 6 и далее вошел в соприкосновение с затравкой(не покаэанно»»). Воздух из металлопрово- 5 да 7 и каналов 5 и 6 удаляется через небольшие отверстия в затрав— ке.

После этого с помощью устройства

10 для шагового вытягивания затрав- 10 ки из кристаллизатора затравку перемещают на установленный шаг вытягивания, равный мерной длине отделяемой заготовки. Шаг вытягивания не должен превышать длину кристаллизатора.

В процессе вытягивания затравки из кристаллизатора происходит заполнение кристаллизатора металлом.

Скорость вытягивания принимают 20

100 — 300 мм/с.

Далее наступает пауза между вытягиваниями заготовки из кристаллиэатора, продолжительность которой определяется расчетом, в зависимости 25 от размера сечения отливаемой заготовки и протяженности зоны вторичного охлаждения. По времени пауза может быть в пределах 10-60 с и более. 30

В период паузы давление газа в металлоприемнике увеличивают до заданной величины, например при разливке алюминиевых сплавов — до

2-3 атм. Это позволяет формировать в кристаллизаторе качественную корку 16 в стационарных условиях, прижимая ее к стенкам кристаллизатора 9 и к промежуточному охлаждаемому эл :менту 8 (фиг. 2) .

В конце периода паузы, примерно за 3 — 8 с до начала вытягивания заготовки из кристаллизатора, избыточное давление в металлоприемнике 1 снимают и через затоавк (а в последующем через отлитую заготовку 11, фиг. 3) с помощью устройства 10 для шагового вытягивания заготовки из кристаллизатора торец 19 затвердевшей корки прижимают к охлаждаемому элементу 8 и периферийную его часть

50 охлаждают до температуры ниже 1/2 температуры плавления разливаемого металла. Площадь охлаждения торцовой периферийной части участка заготовки должна составлять 10 — 607 от пло55 щади сечения заготовки.

Затем затравку (в последующем только заготовку) вместе с вновь сфорMHPoB>H» »»M Y acY» o» 3a»-оТр» стр „ ством 10 для шагового вытягивания заготовки из кристаллизатора пере— мещают на очередной шаг вытягивания и одновременно с этим в кристаллизатор подают очередную порцию жидкого металла.

Далее операции по формированию очередных участков заготовки в кристаллизаторе и по охлаждению их торцовой периферийной части повторяют.

В результате отливается заготовка, в которой через шаг вытягивания имеются ослабленные сечения.

Чтобы в указанных сечениях прочность заготовки перед разделением на мерные части понизить еще больше, в паузах между вытягивания"..и заготовки из кристаллизатора заготовку зажимают между устройством 10 для шагового вытягивания заготовки из кристаллизатораи механизмом 13 для зажима заготовки (фиг. 1). При этом происходит стесненная усадка заготовки, причем усадочные деформации локализируются в ослабленных сечениях заготовки. Если»например, расстояние между зажимающими устройствами при— нять 2-3 м, шаг вытягивания заготовки из алюминиевых сплавов будет равен 500 мм, и температуру заготовки в зоне вторичного охлаждения снизить в среднем на l00-200 С, то в результате стесненной усадки на поверхности заготовки в ослабленном сечении появится кольцевая трещина размером до 1 мм.

По предлагаемому способу дополнительное уменьшение прочности в ослабленном сечении заготовки обеспечивают также путем приложения к заготовке в зоне вторичного охлаждения (в конце зоны вторичного охлаждения)знакопеременных поперечных усилий, которые создают устройством

12 для создания знакопеременных поперечных усилий (фиг. 1). При приложении к заготовке поперечных уси— лий в ней возникают напряжения изгиба, превышающие прочность поверхностных слоев в ослабленном сечении заготовки. В результате этого глубина трещины увеличивается и прочность ослабленного сечения заготовки понижается.

Следует заметить, что в ряде случаев в процессе отливки заготовок не требуется введение всего

1107954

7б

1б

Составитель А.Попов

Техред Л. Иикеш Корректор Л.Пи .Пилипенко

Pедактор H.Келемеш

Заказ 5815/10 Тираж 775 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул . Проектная, 4 комплекса операций, предусматривающих уменьшение прочности в ослабленном сечении заготовки .

Заготовку с ослабленным до необходимой величины сечением, по, которому производится разделение заготовки, подают в зону ее разделения на мерные части (флг. 1) в период очередного вытягивания заготовки из кристаллизатора. При этом отделяемая часть заготовки проходит через губки механизма 10 зажима заготовки. Далее в паузу между вытягиванием заготовки иэ кристаллиэатора еще неотделяемую часть заготовки зажимают механизмом 10 зажима заготовки, после чего с помощью устройства

14 для скручивания мерной эarотовки мерную заготовку 15 отделяют от не10 прерывной заготовки 11 и направляют к месту складирования.