Способ непрерывного горизонтального литья чугуна и установка для его осуществления

 

1. Спрсоб непрерывного горизонтального литья чугуна, включающий заливку чугуна в металлоприемник, подачу его в кристаллизатор, извлечение слитка методом протяжки по циклическому режиму с частотой циклов 1-10 Гц, ускорением движения в течение цикла 0,5-1,0 м/с, при времени остановки 0,2-5,0 времени движения слитка в течение цикла и длине протяжки за один цикл 0,01-0,06 длины кристаллизатора , при гидростатическом напоре расплава 2-15, охлаждение слитка в кристаллизаторе и вне его с заданной интенсивностью теплообмена и резку слитка на мерные заготовки, Kf о. тличающийся тем, что, с целью повьшения производительности процесса и качества слитка, к слитку прикладывают постоянное дополнительное усилие вытягивания, равное 0,1-0,9 усилия вытягивания Слитка из кристаллизатора.

(191 (И) C0lO3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

11 В 22 D 11/00; В 22 D 11/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО. ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛИРЫТИЙ

«;..„-,.», ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ;

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3584491/22-02 (22) 27.04.83 (46) 15.10.84.Бюл. N 38 (72) Е.И.Марукович, М.В.Жельнис, С.И.Акрамас, В.С.Кветинскас и С.В.Стрельцов

,(71) Могилевское отделение Физико .технического института АН БССР и КауЛ Л .насский завод "Центролит (53) 621.746.27(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 536007, кл. В 22 j) 11/00, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке и 3230831/ 22-02, кл В 22 3 11/04, 1982.

3. Патент Японии Ф 49-37329,,кц. В 22 2 11/10, 1978.

4. Патент ФРГ N 211548, кл.. В 22 Q 11/12, 1979. (54) СПОСОБ НЕПРЕР61ВНОГО .ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ЛИТЬЯ ЧУГУНА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ непрерывного горизонтального литья чугуна, включающий заливку чугуна в металлоприемник, подачу его в кристаллизатор, извлечение слитка методом протяжки по циклическому режиму с частотой циклов

1-10 Гц, ускорением движения в течение цикла 0,5-1,0 м/с, при времени остановки 0,2-5,0 времени движения слитка в течение цикла и длине протяжки за один цикл 0,01-0,06 длины кристаллизатора, при гидростатическом напоре расплава 2"15, охлаждение слитка . в кристаллизаторе и вне его с заданной интенсивностью теплообмена и резку .слитка на мерные заготовки, Я отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса и качества слитка, к слитку прикладывают постоянное дополнительное усилие вытягивания, равное д

0,1-0,9 усилия вытягивания слитка из кристаллизатора.

2; Установка непрерывного горизонтального литья чугуна, содержащая металлопрнемник, кристаллизатор, раму, затравку поддерживающие ролики, тянущую клеть с электрогидравлическим шаговым двигателеМ, механизмы резки и ломки слитка, дат- . чики положения захватов, захваты для вытягивания слитка, устройство воэ118477 врата захватов в исходное положение, отличающаясятем, что, она дополнительно снабжена тянущим устройством, выполненным в виде захватов с электродвигателями, подпружиненных с одной стороны, а с другой связанных тросами через вары электродвигателей с тянущими грузами., Изобретение относится к металлургии„ в частности к непрерывному горизонтальному литью металлов и сплавов.

Известен способ непрерывного литья серого чугуна, который регламентирует получение слитка из серого чугуна в графитовом кристаллизаторе (1) .

Недостатком этого способа является то, что он не позволяет получать 10 слитки из различных марок чугуна в металлическом кристаллизаторе при большой интенсивности теплоотвода.

Производительность процесса не преI вышает 0,7 м/мин. Структура слитка неоднородна по длине рывка.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, к предлагаемому является способ непрерывного горизонтального литья чугу- 2g на, включающий заливку чугуна в металлоприемник, подачу его в кристаллизатор, извлечение слитка методом протяжки по циклическому режиму с частотой циклов 1-10 Гц, ускорением 25 движения в течение цикла О, 5-1, 0 м/сек йри времени остановки 0,2-5,0 време ни движения слитка, в течение цикла и длине протяжки за один цикл 0,010,06 длины кристаплизатора, при гид- щ ростатическом напоре расплава 2"15, охлаждение слитка в кристаллизаторе и вне его с заданной интенсивностью теплообмена и резку слитка на мерные заготовки (2) .

Однако согласно известному способу слитки с большими массами на высоких.частотах не получают иэ-за проскальзывания роликов .тянущей клети и медленного разгона слитка во вре- 40 мя начала цикла движения. Это не по зволяет использовать преимущества высокой частоты вытяжки и приводит к нестабильности процесса литья, снижению производительности и образованию неравномерной структуры металла по длине слитка.

Известна установка для непрерывной разливки металла, включающая направляющие, ползуны, гидроцилиндры, захваты, датчики положения и систему управления. Ползуны с захватами перемещаются по направляющей.с помощью гидроцилиндров до,гределов, ограниченных датчиками положения. Захваты по очереди захватывают и перемещают слитокf3) .

Недостатком данной установки является то, что она не исключает проскальзывания слитка в захвате, не обеспечивает высоких частот вытяжки, не имеет устройств для создания постоянного дополнительного усилия вытягивания слитка из кристаллизатора, не позволяет получить качественные слитки большой массы.

Наиболее близкой по технической. сущности и достигаемому результату к предлагаемой является установка непрерывного горизонтального литья чугуна, содержащая металлоприемник, кристаллиэатор, раму, затравку, поддерживающие ролики, тянущую клеть с электрогидравлическим .шаговым двигателем, механизмы резки и ломки слитка, датчики положения захватов,. захва- ты для вытягивания слитка, устройство возврата захватов в исходное положение(4$.

Недостаток, известного устройства— проскальзывание между тянущими валками и слитком, в результате кото1118477 рого слиток начинает двигаться слишком медленно, а при больших массах слитка может не перемещаться вообще.

Это уменьшает максимальную частоту вытяжки слитка, деформирует поверх-5 ность слитка, требует установки дорогостоящего электрогидравлического двигателя большой мощности.

Цель изобретения — повышение каче- ства слитка и производительности процесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу непрерывного горизонтального литья чугуна, включающему заливку чугуна в металлоприем.15 ник, подачу его в кристаллизатор, извлечение слитка методом протяжки по циклическому режиму с частотой цик,лов 1-10 Гц и ускорением движения в течение цикла 0,5-10 м/с при време- 2б

2 ни остановки О, 2-5,0 времени движения слитка в течение цикла и длине протяжки за один цикл 0,01-0,6 длины кристаллизатора, при гидростатическом напоре расплава 2-15, охлаждение 25 слитка в кристаллизаторе и вне его с заданной интенсивностью теплообмена и резку слитка на мерные заготовки к слитку прикладывают постоянное дополнительное усилие вытягивания, равное О, 1-0,9 усилия вытягивания слитка из кристаллизатора.

Поставленная цель достигается также .:.тем, что установка непрерывного горизонтального литья чугуна, со35 держащая металлоприемник, кристаллизатор, раму, поддерживающие ролики, тянущую клеть, электрогидравлический шаговый двигатель, механизмы резки и ломки слитка, затравку, захваты для вытягивания слитка, датчики положения захватов, .устройство возврата захватов в исходное положение дополнительно снабжена тянущим устройством, выполненным

45 в виде захватов с электродвигателями, подпружиненных с одной стороны, а с другой связанных .тросами через валы электродвигателей с тянущими грузами.

Г 50

Слиток извлекается из кристаллизатора под действием двух сил. Одна из сил является основной, изменяющейся по циклическому режиму, а вторая — дополнительной, приложенной к. 55 слитку постоянно. Дополнительное усилие вытягивания, постоянно воздейст-. вуя на слиток, преодолевает силы

4 инерции и поддерживает слиток в постоянной стартовой готовности. Однако дополнительное усилие вытягивания самостоятельно не может привести слиток в движение. При наступлении момента, когда к слитку прикладывают основное усилие вытягивания, слиток начинает движение мгновенно, так как силы инерции нейтрализованы. В период паузы (остановки слитка) дополнительное усилие вытягивания опять преодолевает силы инерции и подготавливает слиток к следующему циклу, движения и т.д. Это обстоятельство очень важно при литье с частотой циклов более 1 Гц, когда время движения слитка в течение цикла составляет доли секунды. При известном способе литья слиток мгновенно не приходит в движение, а некоторое время. стоит пока преодолеваются силы инерции. Вследствие этого фактический режим извлечения слитка отличается от заданного, что приводит к . снижению производительности и качества слитка. В предложенном способе заданный режим вытяжки соответствует фактическому. В силу того, что на слиток действует постоянное дополнительное усилие вытягивания он приходит в движение мгновенно при включении основного усилия вытя- гивания. Таким образом, обеспечивается стабильность режима вытягивания (постоянные шаг и частота). и, как следствие, повышение производительности процесса.и качества слитка.

Постоянное дополнительное усилие вытягивания равно О, 1-0,9 усилия вытягивания слитка иэ кристаллизатора. При постоянном дополнительном усилии, меньшем О,! усилия вытягивания слитка. не обеспечивается нейтрализация сил инерции покоя слитка и применение способа малоэффективно. При постоянном дополнительном усилии вытягивания большем

0,9 усилия вытягивания слитка при колебаниях нагрузки,. возможен переход от циклического режима вытягиванйя слитка к непрерывному, что недопустимо., На фиг 1 приведена схема установки для осуществления способа, на фиг.2 — схема устройства для создания постоянного дополнительного усилия вытягивания.

i 118477

Установка содержит металлоприемник 1 (фиг. 1), кристаллизатор 2, ра-. му 3, поддерживающие ролики 4, тянущую клеть 5, электрогидравлический шаговый двигатель 6, механиз 5 мы 7 резки и ломки слитка, устройство 8 для сдэдания постоянного дополнительного усилия вытягивания слитка, затравку 9, устройство 8 .для создания постоянного дополнительного усилия вытягивания слитка содержит захваты 10 и 11 (фиг.2), устройства

12 и 13 возврата. захватов 10 и 11 в исходное положение, электродвигатели 14 и 15, датчики 16 и 17 положе- 15 ния захватов 10 и 11, тянущие грузы

18 и 19, тросы 20 и 21.

В установке для осуществления способа на раме 3 (фиг,1) установлены металлоприемник 1 с кристаллизатором 2, поддерживающие ролики 4, тянущая клеть 5, электрогидравлический шаговый двигатель 6, механизм 7 рез» ки и ломки слитка. Между тянущей клетью 5 и механизмами 7 резки и лом- 5 ки слитка на раме 3 установлено устройство 8 для создания постоянного дополнительного усилия вытягивания слитка, выполненное в виде линейного электродвигателя. 30

В механическом устройстве для создания постоянного дополнительного усилия вытягивания слитка по фиг.2, захваты 10 и 11 установлены на раме

3 установки с возможностью поочередного захвата затравки (слитка) 9.

С- одной стороны захваты 10 и 11 соединены с устройствами 12 и 13 возврата захватов 10 и 11 в исходное по- 40 ложение, закрепленными на раме 3.

С другой стороны захваты 10 и 11 соединены с тросами 20 .и 21 которые через валы электродвигателей !4 и 15 соединены с тянущими грузами 18 и 19. 4>

Установка работает следующим образом.

Металлоприемник 1 (фиг.1) с крйсталлизатором 2 устанавливается на раме 3, затравка 9 вставляется в крис-, таллизатор 2, зажимается в клети 5 и соединяется с устройством 8. Расплав заливается в.металлоприемник 1 и формируется в слиток в кристаллизаторе 2. Слиток и затравка 9 (в дальнейшем, только слиток) извлекаются из кристаллизатора 2 по поддерживающим роликам 4 с помощью электрогидравлического шагового двигателя 6, тянущей клети 5 и устройства 8 для создания постоянного дополнительного усилия вытягивания Слиток проходя через механизмы 7 резки и лом- ки, ломается на заготовки требуемой длины.

Усилие вытягивания состоит из двух слагаемых сил. Одна из них является циклической„.задается электрогидравлическим шаговым двигателем 6 и передается через валки тянущей клети 5 на слиток. Вторая сила действует постоянно и прикладывается к слитку со стороны устройства 8 для создания постоянного дополнительного усилия вытягивания слитка. Так как по величине постоянное дополнительное усилие вытягивания меньше, чем усилие сопротивления движению со стороны слитка, то движение слитка возможно лишь при одновременном приложении основного и дополнительногь усилий вытягивания, т.е. слиток двигается циклически в соответствии с работой электрогидравлического шагового двигателя 6. Причем слиток приводится в движение мгновенно при включении электрогидравлического шагового двигателя 6, так как силы инерции нейтрализованы усилием, создаваемым устройством 8 для создания постоянного дополнительного усилия вытягивания. В этом случае режим извлечения слитка точно соответствует задаваемому электрогидравлическим шаговым двигателем. Величина постоянного дополнительного усилия вытягивания изменяется с помощью регулирования напряжения питания на обмотках линейного электродвигателя 8. При включенном.линейном электродвигателе 8 его электромагнитное поле взаимодействует со слитком, в результате чего создается .постоянное дополнительное . усилие вытягивания, направление которого совпадает с направлением вытягивания слитка.

При выполнении устройства 8 для создания постоянного дополнительного усилия вытягивания слитка по фиг.2 передачу тянущего усилия осуществля-. ют посредством захватов 10 и 11, устройств 12 и 13 возврата захватов

10 и 11 в исходное положение, электродвигателей 14 и 15 датчиков .16 и 17 положения, грузов 18, 19 и тросов 20 и 21. Две кинематические цеlll8477 пи, включающие элементы 10, 12, 14, 16, 18, 20 и 11, 13, 15, 17, 19 и 21 работают по очереди. Во время когда захват 11 включен, электродвигатель 15 отключен, груз 19 поднят, 5 и тяговое усилие через захват 11 передается к слитку 9. В то же время захват 10 отключен, электродвигатель

14 включен и осуществляет подъем гру-» за 18, а устройство 12 возврата эах- 10 ватов 20 возвращает. захват 10 и датчик 16 в исходное положение.

Расстояния, на которые перемещаются захваты 10, 11 и грузы 18 и 19 задаются с помощью датчиков 16 и 17 по- 15 ложения. Установка обеспечивает строго заданный .режим вытягивания слиткаиз крнсталлизатора, исключает проскаль. зывание слитка в тянущей клети, что позволяет получать .однородные струк- 20 туры и свойства по длине слитка .и повысить производительность процесса.

Стоимость любой установки непрерывного литья определяется в основном стоимостью сложных и мощныхмеханизмов, >5 циклического вытягивания слитка. Применение устройств для создания постоянного дополнительного усилия вытягивания слитка позволяет уменьшить мощность основного привода, упрос- 30 тить схему его управления и тем самым снизить стоимость установки в целом, Само же устройство для создания постоянного дополнительного усилия вытяЪд гивания имеет высокую надежность и незначительную стоимость.

Пример.. Заливают чугун марки . СЧ 15 в графитовый кристаллизатор сечением-200х100 мм и длиной 250 мм. 40

Циклическое усилие составляет 0,6 от усилия сопротивления слитка движению и равняется 420 Н. Постоянное дополнительное усилие составляет

0,4 от усилия сопротивления слитка 45 движению и равняется 180 Н. Циклическое движение передается от электрогидравлического шагового двигателя через валки тянущей клети к .слитку;

Постоянное усилие прикладывается со стороны устройства для создания постоянного дополнительного усилия вытягивания слитка, выполненного в виде линейного, электродвигателя. Напряжение на обмотках линейного электродвигателя для создания тягового усилия в 280 Н равняется 120 В.

При извлечении слитка проскальзывание между слитком и валками клети не наблюдается. Максимальнаа частота вытяжки подобных по массе слитков увеличилась с 0,5 до

3,5 Гц при сохранении диапазона регулирования времени движения слитка относительно времени цикла. Скорость вытяжки слитка увеличилась с.

0,25 до 0,3 м/мин. Получают слиток высокого качества с равномерной структурой.

Предлагаемый .способ непрерывного горизонтального литья чугуна и установка для его осуществления. обеспечивают получение качественных загото- ,вок больших сечения из чугуна с.за-. данными структурой и свойствами.

Производительность процесса по сравнению с существующей увеличивается в 1,2 раза.

Применение предлагаемого устройства для создания постоянноro дополнительного усилия вытягивания слитка в установке непрерывного литья чугуна позволяет повысить частоту вытяжки слитков с большими массами, ликвидировать проскальзывание между слитком и тянущими валками клети, повысить качество слитка и уменьшить стоимость установки за счет, уменьшения мощности дорогостоящего электрогидравлического шагового двигателя.

Применение предлагаемого изобретения позволит получать слитки большой массы и более высокого качества, уменьшить деформацию поверхности слитка, повысить производительность установки и уменьшить ее стоимость.

11!8477 Чж Я

Составитель Р.Васильева .Техред Л.Иикеш . Корректор В. Синицкая

Редактор И.Ковальчук

Тирам 774 Подписное

ВНИИПЙ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7331/9

Филиал ППП "Патент", r. Ушгород, ул. Проектная, 4