Установка для изготовления заготовок методом послойной кристаллизации металла на затравку

 

Изобретение относится к специальной электрометаллургии, в частности к электронно-лучевым установкам для получения плоских длинномерных заготовок методом послойной кристаллизации жидкого металла на поверхность движущейся затравки. Целью изобретения является получение плоских заготовок. Установка содержит вакуумную камеру 1, тигель 2 для жидкого металла, механизмы вертикального перемещения и подпитки тигля жидким металлом с приводами 6 и 8, механизм горизонтального перемещения затравки относительно тигля 2, систему электронно-лучевого нагрева с электронными пушками 41 и 42. Плоские заготовки получают за счет того, что тигель 2 выполнен со сквозными диаметральными пазами 4 и 5, выполненными в его верхней торцовой части для размещения в них затравки. Кроме того, механизм перемещения затравки выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения затравки в пазах 4 и 5 относительно тигля 2 за счет снабжения установки гидроцилиндрами 12 и 13, связанными с затравкой. Кроме того, установка снабжена водоохлаждаемыми профильными валками, закрепленными в вакуумной камере 1 с возможностью взаимодействия с закристаллизовавшимися на затравке слоями 29 металла и с возможностью перемещения совместно с тиглем 2, а также охлаждаемыми пластинами, прикрепленными к боковым поверхностям затравки. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦ4АЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

1602879 А 1 (19) (11) (51)5 С 22 В 9/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯЫ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4499552/31-02 (22) 31.10.88 (46) 30.10.90. Soyuz. У 40 (7)) Институт электросварки . им. Е.О.Патона (72) Б.А.Мовчан, Н.P.Ìóçûêà, Н,А.Горба и В.А.Панна (53) 621.365(088.8) (56) Германн Э. Непрерывное литье.

M.: Металлургиздат, 1961, с.114-116.

Бадиленко Г.Ф. и др. Электроннолучевая установка для нанесения покрытий на металлическую ленту.—

Проблемы специальной электрометаплургии. Киев, ИЭС им. Е.О.Патона

АН УССР, 1987, 1(2. с,44, 45. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАГОТОВОК МЕТОДОМ ПОСЛОЙНОЙ КРИСТАПЛИЗАЦИИ МЕТАЛЛА НА ЗАТРАВКУ

-(57) Изобретение относится к специальной электрометаллургии, в частности к электронна -лучевым установкам для получения плоских длинномерных заготовок методом послойной кристаллизации жидкого металла на поверхность движу щейся затравки. Цель изобретения— получение плоских заготовок. Установка, содержит. вакуумную камеру I, тигель 2 для жидкого металла, механизмы вертикального перемещения и подпитки тигля жидким металлом с приводами 6 и 8, механизм горизонтального перемещения затравки относительно тигля 2, систему электронно- лучевого нагрева с электронными пушками 41 и

42. Плоские заготовки получают за счет того, что тигель 2 выполнен со сквозными диаметральными пазами, выполненными в его верхней торцовой части для размещения в них затравки.

Кроме того, механизм перемещения затравки выполнен с возможностью возl

1602879

45 вратно-поступательного перемещения затравки в пазах 4 и 5 относительно тигля 2 за счет снабжения установки гидроцилиндрами 12 и 13, связанными с затравкой, Кроме того, установка снабжена водоохлаждаемыми профильными валками, закрепленными в вакуум"

Изобретение относится к специальной электрометаллургии, в частности к электронно-лучевым установкам для получения плоских длинномерных заготовок методом послойной кристаллизации жидкого металла на движущуюся затравку. Бель изобретения — получение плоских заготовок.

На Фиг. 1 показана схема установки для изготовления заготовок методом послойной кристаллизации, вертикальное сечение; на фиг. 2— то же, горизонтальная проекция; на фиг. 3 — узел тигля с затравкой и охлаждающими пластинами, продольное сечение; на фиг, 4 — то же, поперечное сечение.

Установка содержит вакуумную камеру 1, тигель 2 с водоохнаждаемыми стенками 3, в которых выполнены два диаметрально противоположных паза

4 и 5, механизм вертикального перемещения тигля, включающий привод 6 и передачу 7 винт — гайка, механизм подпитки тигля, содержащий привод 8 и передачу 9 винт — гайка, подвижный элемент которой перемешает материал

10 подпитки, механизм воэвратнопоступательного перемещения затравки

i1, выполненный в виде двух гидроцилиндров 12 и 13, поршни 14 и 15 которых посредством штоков 16 и 17 и захватов 18 и 19 соединены с затравкой 11. Рабочие полости 20 и 21 гидроцилиндров соединены двумя параллельными магистралями с блоком 22 давления, причем в одной магистрали установлены обратные клапаны 23 и

24, а в другом — электромагнитные клапаны 25 и 26 и дроссели регулирующие 27. и 28.

Затравка 11 представляет собой плоскую пластину, изготовленную из листового материала. По обе стороны от тигля 2 установлены с воэможностью контактирования с кристаллизую15

ЗО

50 ной камере I с возможностью взаимодействия с закристаллизовавшимися на затравке слоями 29 металла и с возможностью перемещения совместно с тиглем 2, а также охлаждаемыми пластинами, прикрепленными к боковым поверхностям затравки. 4 ил. щимися слоями 29 на затравке 11 во" доохлаждаемые валки 30-35, размещенные с двух сторон затравки 11 и с ее торцов и связанные с тиглем 2. Установка снабжена также охлаждаемыж пластинами 36 и 37, расположенными над тиглем и служяцими для зашемления между ними затравки 11 по всей длине, причем внутренние полости пластин 36 и 37 соединены гибкими шлангами 38 с регулятором 39 расхода охлаждающей среды, поступающей из блока 40 давления. Система электронно-лучевого нагрева установки включает в себя электронные пушки 41 и 42.

Установка работает следующим образом.

Исходный материал 10 (слиток) размещается на подвижном элементе механизма подпитки тигля 2. Затравка !1 защемляется между двумя охлаждаемыми пластинами 36 и 37, размещается между охлаждаемыми валками 30-35, устанавливается в радиальных газах 4 и 5 тигля 2 и закрепляется в захватах 18 и 19 штоков 16 и 17 гидроцилиндров 12 и 13. С помощью электронных лучей

41 и 42 исходный материал 10 в тигле подвергается плавке. Одновременно во внутренние полости валков 30-35, стенки 3 тигля 2 и пластины 36 и 37 подается охлаждающая вода. Путем регулирования протока воды через пластины 36 и 37 устанавливается температура торцовой поверхности затравки 11, соответствующая режиму послойной кристаллизации. Кроме того, пластины 36 и 37 препятствуют депланации затравки от действия температурных напряжений. Включением блока 22 давления осуществляется периодическая подача рабочей среды под давлением в полости 20 и 21 гидроцилиндров 12 и

13, осушествляющих возвратно-поступательное перемещение затравки: при подаче рабочей среды в полость 20 гидроцилиндра 12 поршень !4 смешается

1 . 1. Установка для изготовления заготовок методом послойной кристаллизации металла на затравку, содержащая вакуумную камеру с размещенным в ней тиглем для жидкого металла, механизмы вертикального перемешения и подпитки тигля жидким металлом, механизм горизонтального перемещения затравки относительно тигля, систему электронно-лучевого нагрева, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью получения плоских заготовок, в верхней торцовой части тигля выполнены сквозные диаметральные пазы для размещения в них затравки, причем механизм перемещения затравки выполнен с возможностью возвратнопоступательного перемещения затравки в пазах относительно тигля.

2. Установка по и. 1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что; с целью получения заданного профиля слоев и их охлаждения, она снабжена водоохлаждаемыми профильными валками, закрепленными в вакуумной камере с возможностью взаимодействия с нижней торцовой частью затравки перемещения совместно с тиглем.

3. Установка по пп. 1 и 2, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что, с це- . лью предотвращения деформации затравки и регулирования ее температуры, она снабжена охлаждаемыми пластинами, прикрепленными к боковым поверхностям затравки.

5 16028 влево, увлекая за собой затравку 11, одновременно с этим перемещается в ту же сторону поршень 15 второго гидроцилиндра 13, сброс рабочей среды из полости 21 которого в блок 22 давления осушествляется через электромагнитный клалан 26 и дроссель 28; регулирующий проток рабочей среды, поскольку обратный клапан 24 закрыт. 10

При подаче рабочей среды в гидроцилиндр 13 через -обратный клапан 24 электромагнитный клапан 26 закрыт, а электромагнитный клапан 25 открыт, вследствие чего происходит сброс ра- 15 бочей среды из полости 20 гидроцилиндра 12, Дроссели 27 и 28 отрегулированы на такой расход рабочей среды, когда осуществляется некоторое торможение перемещения затравки 11, 20 в результате чего затравка находится в натянутом состоянии, что особенно важно при изготовлении заготовок иэ затравок, имеющих малую жесткость.

Перемещением тигля 2 в направлении затравки 11 последняя вводится в соприкосновение с жидким металлом 43, уровень 44 которого вследствие уменьшения величины сил поверхностного натяжения под действием электронных лу- 30 чей пушек 41 и 42 в зоне их воздействия на расплав металла повышается и становится выше расположения пазов 4 и 5, чем обеспечивается контактирование затравки 11 с металлом, в результате чего начинается кристаллизация слоев металла 29 на торце затравки 11, совершающей возвратно-поступательные движения. По мере послойной кристаллизации металла на затравке осушествля- 1О ется перемещение тигля 2 в направлении от затравки 11, чем поддерживается постоянный контакт уже закристаллизовавшихся слоев 29 металла на затравке с поверхностью жидкого металла в тигле. 45

Одновременно с этим осуществляется поддержание уровня металла в тигле путем подачи материала 10 механизмом подпитки на плавку. Контактированием охлаждаемых валков 30-35 с кристалли- 50 зующимися слоя"и 29 металла осуществляется получение заданного профиля заготовки и повышение скорости процесса кристаллизации. Кроме того, обеспечивается гарантированное прохождение затравки сквозь пазы 4 и 5 в тигле 2, выполняющие роль своеобразных фильер.

Таким образом, установка позволяет получать плоские заготовки с эакрис. таллизованным слоевым соединением требуемого материала, что особенно важно для инструментальной промышленности, в частности для получения износостойких нил.формула изобретения

1602879

Составитель И.Чепикова .

Редактор И. Киштулинец Техред М.дидык

Корректор С.Шевкун

Закаэ 3361

Тираж 492

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101