Дорн для отливки полых слитков из деформируемых алюминиевых сплавов

 

1. ДОРН ДЛЯ ОТЛИВКИ ПОЛЫХ СЖТКОВ ИЗ ДЕФОРМИРУЕМЫХ АЛКМ1НИЕВЫХ СПЛАВОВ, содержащий стакан, наружмая поверхность которого выполнена с переменной конусностью и который имеет по периметру в донной части отверстия для выхода охладителя на слиток, и крышку с трубой для подвода охладителя, отличающийс я тем, что, с целью повьшения выхода годного при отливке крупногабаритных слитков, он снабжен направляющим элементом.

СОКИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3 (51) В 2? 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 36 11399/22-02 (22) 05.05.83 (46) 30.09.84. Бюл. ))- 36 .(72) Г.В.Черепок, Г.Г.Шадрин, Б.С.Долженков и В.П.Косарев (53) 621.746.27(088.8) (56) 1. Шварц.)айер. Непрерывная разливка. И., 1962, с. ?10, 211.

2. Авторское свидетельство СССР

N - 137239, кл. В 22 D 21/04, 1960. (54) (57) 1. ДОРН ДЛЯ ОТЛИВКИ ПОЛЫХ

СЛИТКОВ ИЗ ДЕФОРМИРУЕМЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ

СПЛАВОВ, содержащий стакан, наруж- ная поверхность которого выполнена с переменной конусностъю и который имеет по периметру в донной части отверстия для выхода охладителя на слиток, и крьнику с трубой для подвода охладителя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения выхода годного при отливке крупногабаритных слитков, он снабжен направляющим элементом.

1715847

2. Лорнпоп. 1, отличаюшийся тем, что направляющий элемент выполнен в виде дополнительного стакана, установленного вверх дном концентрично основному стакану.

3, Дорн по пп. 1 и 2, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, направляющий элемент смонтирован с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси дорна.

Изобретение относится,к металлургии, а именно к полунепрерывному литью однослойных полых слитков, преимущественно из алюминиевых сплавов.

При отливке полых слитков деформируемых сплавов применяют охлаждаемые водой дорны с конусной наружной поверхностью. Они выполняются в виде стакана с отверстиями по периметру гильзы последнего в непосредствен- 7р ной близости от дна и имеют крышку с трубой для подвода охлаждающей воды, которая подается внутрь стакана дорна и через систему отверстий в гильзе поступает на внутреннюю поверхность слитка, способствуя охлаждению и кристаллизации последнего С11.

Наличие конусности по всей высоте стакана дорна приводит к образова-! нию больших ликвационных наплывов вследствие заполнения маточным расплавом зазора между слитком и дорном, что требует дополнительной механической обработки внутренней поверхиости слитка.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является дорн для отливки полых слитков, содержащий стакан, наружная поверхность которого выполнена с переменной конуснос" тью, с отверстиями по периметру в донной части и крышку с трубой для подвода охладителя. Цилиндрическая

35 часть поверхности стакана занимает

2/3 высоты и обеспечивает формирование внутренней поверхности слитка в процессе усадки С21.

4. Дорн по пп. 1-3, о т л и ч а— ю шийся тем, что сумма сечений отверстиИ для выхода охладителя на слиток меньше площади сечения кольцевого отверстия, образованного дном направляющего элемента и внутренним торцом стакана.

5. Дорн по пп. 1-4, о т л и ч а юшийся тем, что отверстия в донной части дорна расположены под углом 15-45 к вертикальной оси дорна.

Однако при использовании данного дорна фронт кристаллизации очень крутой, вследствие чего имеет место усадочная пористость и большие термические напряжения, приводящие к

/ повышенному браку по радиальным трещинам. Кроме этого, известные конструкции обладают неравномерным охлаждением гильзы дорна как по высоте, так и по периметру вследствие наличия застойных зон для охлаждения воды внутри дорна, особенно в верхней его части. Неравномерное и недостаточно интенсивное охлаждение гильзы, а следовательно, и слитка, особенно неблагоприятно сказывается при отливке крупногабаритных слитков, а также слитков нз высокопрочных алюминиевых сплавов.

Целью изобретения является повышение выхода годного при отливке крупногабаритных слитков и расширение технологических возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что дорн для отливки полых слитков из деформируемых алюминиевых сплавов, содержащий стакан, наружная поверхность которого выполнена с переменной конусностью, с отверстиями по периметру в донной части и крышку с трубой для подвода охладителя, снабжен направляющим элементом.

Направляющий элемент выполнен в виде дополнительного стакана, установленного вверх дном концентрично основному стакану.

1 l l 5847 4 теля, а следовательно, и требуемую интенсивность охлаждения стакана по высоте..

Направляющий элемент смонтирован ! с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси дорна.

Сумма сечений отверстий для выхода охладителя на слиток меньше пло- 5 щади сечения кольцевого отверстия, образованного дном направляющего элемента и внутренним торцом стакана.

Отверстия в донной части дорна расположены под углом 15-45 к вертиб кальной оси дорна.

На чертеже изображен дорн, разрез (стрелками показано движение охладителя внутри стержня).

Дорн состоит из цилиндрического стакана, 1, наружная поверхность 2 которого выполнена с переменной конусностью. По периметру гильзы стакана 1 выполнены отверстия 3 в непосредственной близости от дна 4, которые служат для подачи охлаждающей жидкости (воды) на внутреннюю поверхность слитка (условно не показан).

Во внутрь стакана 1 через отверстие в дне 4 стакана введены направляющий 5 элемент, выполненный в виде полого цилиндра 5 с дном 6. Он установлен вверх дном и образует внутри дорна полость 7 для пристенного движения охлаждающей воды (показано стрелками) вдоль гильзы стакана 1. Элемент

5 имеет возможность вертикального перемещения относительно стакана 1, например посредством резьбового соединения, что позволяет регулировать величину кольцевого зазора 8 для подачи воды в полость 7. Резьбовое соединение взято как один из возможных вариантов подвижного соединения.

Сверху стакан 1 закрыт крышкой

9, которая снабжена трубой 10 для подачи охладителя.

Дорн. работает следующим образом.

Дорн вводят внутрь кристаллизатора и в зазор между ними подают жидкий металл. Внутренняя поверхность полого слитка формируется по наружной поверхности стакана.

Охладитель подается внутрь стакана

1, где благодаря наличию направляющего элемента 5 создается направлен- 0 ное пристенное движение его, что повышает равномерность и интенсивность охлаждения стакана, так как охладитель подается к его верхней части, ликвидируя застойные зоны. Выполнение направляющего элемента подвижным позволяет подбирать оптимальную скорость пристеннного движения охладиПри этом по сравнению с известными конструкциями пояс непосредственного охлаждения слитка водой поднимается при равных высотах гильз, что благоприятно сказывается как на качестве поверхности слитка, так и на уменьшении "клонности к трещинообразованию слитков. Подъем пояса непосредственного охлаждения внутренней поверхности слитка способствует уменьшению глубины лунки, а следова тельно, приводит к выравниванию фронта кристаллизации и уменьшению усадочных напряжений за счет обеспечения более равномерного градиента температур по толщине слитка.

Охладитель через отверстия 3 поступает для непосредственного охлаждения внутренней поверхности полого слитка, при этом сечение кольцевого канала для поступления охлаждающей ввды в любом случае должно быть больше суммарного сечения отверстий для подачи воды непосредственно на слиток. Это обеспечивает пода- у охладителя на слиток с давлением, равным давлению подаваемого ь стержень охладителя.

Угол наклона отверстий выбирают из условий создания оптимального теплоотвода поверхности слитка. По опытным данным угол наклона отверстий к оси слитка должен быть в пределах 15-45 о

Значения угла расположения отверстий к оси дорна, близкие к нижней границе интервала (1.5 ), целесообразно принимать при отливке высоколегированных сплавов. Снижение значения угла ниже этой границы резко снижает скорость кристаллизации и в результате возможны проливы металла и увеличения ликвационного слоя

Значения угла. расположения отверстий к оси дорна, близкие к верхней границе интервала (45 ), целесообразно принимать при отливке низколегированных сплавов. Повышение значений угла выше этой границы приводит к нежелательному повышению пояса вторичного охлаждения, а как следствиек возможному росту брака по трещинам.

Предложенная конструкция дорна обеспе ивает техническую возможность

Составитель В.Балашов

Редактор Н.Горват ТехредЛ.Мартяшова КорректорО.Тигор. Заказ 6822/9 Тираж 774 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11303$, Москва, Ж-3$, Раушская наб., д. 4/5

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

S получения крупногабаритных круглых полых слитков из алюминиевых деформируемых сплавов. Испытание в промышленных условиях показало, что предложенный стержень при использо.вании для непрерывной отливки круглых полых слитков позволяет снизить себестоимость деформированных полу1115847 4 фабрикатов за счет повышения выходов годного в литейном цехе на 3-5Х которое обеспечивается уменьшением радиальных трещин при литье и припуска на мехообработку за счет уменьшения ликвидационных, наплывов

1 на внутренней поверхности слитка.