Стержень для получения полых слитков

 

Использование: при изготовлении полых слитков из стали для повышения качества слитка, упрощения конструкции стержня и повышения его надежности, Сущность изобретения: конструкция стержня состоит из г)олого корпуса 1, выполненного на рабочей поверхности многогранным с гранями, вогнутыми внутрь, основания 2 и центрального элемента-холодильника 3. Отношение периметра рабочей поверхности полого корпуса в поперечном сечении к длине окружности , описанной вокруг его граней, равно 1,02-1,03. Стрела прогиба грани равна 1-3 мм, а отношение ширины грани к стреле прогиба - 8-10. Полый слиток формируется без усадочных трещин.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 В 22 0 7/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 а

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4872081/02 (22) 25.06.90 (46) 07,10.92, Бюл. ¹ 37 (71) Волгоградский политехнический институт (72) Вс. Н. Орленко, Вит. Н. Орленко, Ю. И. Рубенчик и В. С, Дуб (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1130431, кл. В 22 D 7/04, 1983, (54) СТЕРЖЕНЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛЫХ

СЛИТКОВ (57) Использование: при изготовлении полых слитков из стали для повышения качества слитка, упрощения конструкции стержня и повышения его надежности, Сущность изобретения: конструкция стержня состоит из полого корпуса 1, выполненного на рабочей поверхности многогранным с гранями, вогнутыми внутрь, основания 2 и центрального элемента-холодильника 3. Отношение периметра рабочей поверхности полого корпуса в поперечном сечении к длине окружности, описанной вокруг его граней, равно 1,02-1,03. Стрела прогиба грани равна 1-3 мм, а отношение ширины грани к стреле прогиба — 8-10. Полый слиток формируется без усадочных трещин.

1766596,4

Изобретение относится к металлургическому производству, в частности к изготовлению полых слитков.

Известен стержень для получения полых слитков, содержащий пустотелую огравку, по оси которой установлен сердечник, а в зазоре между пустотелой оправкой и сердечником размещены трубки для подачи сжатого газа (акцептованная заявка Японии ¹ 50-28898, кл, В 22 0 25/00, 1975), Недостатками такого стержня являются вййучивание пустотелой оправки под воздействием температуры и металлостат14ческого давления жидкого металла, заливаемого в форму, что приводит к зажатию сердечника и образованию усвдочных трещин в слитке, деформированной внутренней поверхности слитка, потери размерной точности, неизвлекаемость оправки, а в большинстве случаев и сердечника нз слитка, необходимость механической обработки отверстия слитка. Применение пустотелой .оправки с увеличенной толщиной стенки для обеспечения прочности по отношению к металлостатическому давлению металла приводит к поражению слитка усадочными трещинами, Известен литейный стержень для получения полых отл :;вок, состоящий из основания, секций, расположенных с зазором одна относительно другой и установленных на основании с возможностью перемещения в радиальном направлении, защитных пластин, перекрывающих зазоры между секциями, упругих элементов, выполненных в виде пластин, жестко закрепленных одним торцом нв внутренней поверхности секций с зазором одна относительно другой по длийе секций с возможностью взаимот действйя другим торцом с поверхностью .полой цилиндрической вставки по касательной к ней и облицовочного слоя из огнеупорной смеси (а.с. СССР N 1082554, кл, В 22 D 15/00, 1983).

Недостатками такого стержня являются наличие подвижных секций, упругих элементов, что усложняет конструкцию стержня и защитных пластин на поверхности секций, перекрывающих зазоры между ними, Это искажает внешнюю конфигурацию стержня и требует нанесения облицовочного слоя огнеупорной смеси, толщина которого больше толщины защитной пластины, Наличие такого облицовочного слоя смеси на поверхности стержня резко уменьшает интансианбсть теплообмена между слитком и стержйем, что способствует ухудшению качества литого металла слитка.

Известен литейный стержень для получения полых отливок, состоящий-из отдельных секций, вкладышей между секциями в виде равнобокой трапеции и упругих элементов (а,с. СССР hL 1085098, кл, В 22 0 15/00, не публикуется).

Недостатками такого стержня является наличие подвижных секций, упругих элементов, что усложняет конструкцию стержня и его большая жесткость (неподатливость) усадочным деформациям в затвердевшем вокруг стержня слое металла, т.к. перемещение секций под действием усадочных деформаций в затвердевающем слитке может происходит только после вытеснения секциями вкладышей, расположенных в зазорах между ними, Кроме того, вытеснения трапециевидного вкладыша из зазора между секциями осуществляется давлением секций на боковые поверхности вкладыша, что может привести к их кузнечной сварке и превращению стержня в жесткую конструкцию, способствующую появлению в слитке усадочных трещин.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результа;у является устройство для отливки полого слитка, содержащее стержень, состоящий из оболочки, выполненной многогранной с гранями, вогнутыми внутрь, стакана и центрального элемента, при этом зазор между стаканом и центральным элементом заполнен материалом высокой теплопроводности, а зазор между стаканом и оболочкой заполнен огнеупорным материалом. Оптимальное значение стрелы прогиба каждой грани определяется по формуле f =, где f — стрела прогиба и грани,м; Dcp — средний диаметр наружной трубы, м; n — количество граней (а,а. СССР

N 1130431, кл, В 22 0 7/04, 1983).

Недостатками данного стержня являются наличие огнеупорного материала между оболочкой и стаканом, резко снижающего интенсивность охлаждения слитка со стороны стержня, что снижает качество литого металла слитка, сложность конструкции стержня и его сборки, неизвлекаемость оболочки стержня из полого слитка, существенное искажение геометрии отверстия полого слитка.

Целью изобретения является повышение качества слитка, упрощение конструкции стержня и повышение его надежности.

Указанная цель достигается тем, что стержень для получения полых слитков, содержащий полый корпус, выполненный на рабочей поверхности многогранным с rpa1766596 нями, вогнутыми внутрь, и центральный ширины грани к стреле прогиба, равного элемент-холодильник, выполнен с отноше- 8-10, при этом существенно не улучшая геонием периметра рабочей поверхности поло- метрию отверстия в слитке. Выполнение го корпуса в поперечном сечении к длине стрелы прогибагранинаглубинуболее3мм окружности, описанной вокруг его граней, 5 нецелесообразно, т.к. снижается надеж-!

- ! равным 1,02-1 03, ность в работе стержня и искажается геоПричем стрела прогиба грани равна 1-3 метрия отверстия в слитке, Выполнение мм, а отношение ширины грани к стреле отношения ширины грани к стреле прогиба, прогиба — 8-10, Выполнение отношения пе- равного более 10, не гарантирует полного риметра рабочей поверхности полого кор- 10 протеканияусадочныхдеформацийвстенке пуса в поперечном сечении к длине слитка и может способствовать образоваокружности, описанной вокруг его граней, нию усадочных трещин. Выполнение этого равно 1,02-1,03, и стрелы прогиба грани 1-3 параметра величиной менее 8 снижает намм при отношении ширины грани к стреле дежность в работе стержня, связанную с прогиба 8-10 придает неподатливому ме- 15 формированием геометрии отверстия в таллическому стержню новое свойство, за- слитке по хордам вогнутых пазов. ключающееся в том, что он способствует На фиг. 1 изображен стержень в разрепротеканию усадочных деформаций в за- зе; на фиг. 2 — поперечное сечение стержня твердевшей вокруг него корочке металла и затвердевающий вокруг него металл в исбез образования в ней усадочных трещин, 20 ходном состоянии; на фиг,3 — тоже, в конечне уменьшая при этом своих размеров в ном состоянии. радиальном направлении под действием Стержень состоит из полого корпуса 1, усадочных деформаций. Свободное проте- выполненного на рабочей поверхности мнокание усадочных деформаций в затвердев- гогранным с гранями, вогнутыми внутрь, усшем вокруг стержня слое металла 25 тановленногонаосновании2,центрального происходит не за счет уменьшения разме- элемента-холодильника 3 и защитного поров стержня в радиальном направлении, а крытия 4. При этом отношения периметра за счет уменьшения в поперечном сечении рабочей поверхности полого корпуса в попериметра затвердевшего слоя металла по перечном сечении к длине окружности, опидлине вогнутых пазов на рабочей поверхно- 30 санной вокруг его граней 5, равно 1,32-1,03, сти стержня путем перемещения его из вог- а стрела прогиба грани равна 1-3 мм, при нутого паза к его хорде до принятия им отношении ширины грани к стреле прогиразмеров хорды за счет сжатия затвердева- ба — 8-10. За счет разности периметра рабоющим вокруг стержня слоем металла цент- чей поверхности полого корпуса стержня в ральной зоны стенки затвердевающего 35 поперечном сечении и длины окружности, слитка, описанной вокруг его граней, в результате

Увеличение отношения периметра ра- усадочных деформаций в затвердевшей кобочей поверхности полого корпуса в попе- рочке металла происходит выпрямление дуг речном сечении к длине окружности, вогнутыхгранейдоразмеровиххордзасчет описанной вокруг его граней, на величину 40 обжатия затвердевающего металла слитка. менее 1,02 не гарантирует свободного про- Рабочая поверхность стержня имеет защиттекания усадочных деформаций в слитке ное покрытие из огнеупорной краски, при его охлаждении после затвердевания. Корпус стержня 1 и центральный элеПревышение этого отношения на величину мент-холодильник 3 имеют рым-болты (не более 1,03 нецелесообразно из-за необос- 45 показаны), необходимые для их извлечения нованного усложнения трудоемкости изго- и транспортировки, Центральный элементтовления стержня. Увеличение данного холодильник 3 выполняется сменным в проотношения от величины 1,02-1,03 является цессе затвердевания слитка. Корпус радиальным запасом, гарантирующим сво- стержня выполняется с небольшим конусом бодное протекание усадочных деформаций 50 для облегчения извлечения стержня из слитв затвердевшем и охлаждающемся вокруг ка, стержня слое металла без существенного Минимальная стрелка прогиба грани искажения геометрии отверстия слитка rio целесообразнадля малыхдиаметровстержсравнению с величиной этог этого отношения, неи. Ширина грани определяется после выравной 1,02, 55 бора стрелы прогиба грани (от 1 до 3 мм) с

Выполнение стрелы прогиба грани на учетом, что отношение ширины грани к глубину менее 1 мм резко усложняет трудо- стрелке прогиба находится в пределах от 8 емкость изготовления стержня, связанную до 10, Выбрав стрелу прогиба грани и опрес необходимостью нанесения б сения большего ко- делив ее ширину определяют количество личества пазов ля соблю н

A дения отношения гранеи путем делен,я длины окружности, 1766596 описанной вокруг граней стержня, на ширину грани. Например, при диаметре стержня

200 мм стрела прогиба равна 2 мм, а отношение ширины грани к стреле прогиба 10, тогда ширина грани равна 2 х 10 = 20 мм, а 5 количество граней равно 3,14 200/20 =31,4, т.е. округлив в сторону увеличения количества граней, получают 32 грани, Стержень работает следующим о6разом. 10

При затвердевании слитка в затвердевающем на поверхности стержня слое металла начинают действовать усадочные деформации. Свободному протеканию их в радиальном направлении к оси стержня 15 препятствует жесткая конструкция полого корпуса 1 стержня. Усадочные деформации. в затвердевшем слое металла (уменьшение периметра затвердевающего вокруг рабочей поверхности стержня с продольными 20 вогнутыми гранями металла) протекают за счет уменьшения его размеров, при выходе корочки из вогнутой внутрь грани и принятия ею размера хорды грани путем обжатия металла в центральной зоне стенки слитка 25 между затвердевающими слоями со стороны стержня и изложницы, Такое протекание усадочных деформаций в затвердевшем вокруг стержня слое металла при постоянном положении корпуса стержня способст- 30 вует получению в слитке отверстия, соответствующего размера рабочей поверхности стержня, выполненной хордами вогнутых внутрь граней без образования усадочных трещин. После затвердевания слитка производят извлечение стержня путем подрыва изложницы со слитком, Предлагаемый стержень по сравнению с известными, в т.ч. и с прототипом, способствует повышению качества слитка, надежности в работе стержня за счет упрощения

его конструкции и устранению в слитке усадочных трещин, Формула изобретения

1, Стержень для получения полых слитков, содержащий полый корпус, выполненный на рабочей поверхности многогранным с гранями, вогнутыми внутрь, основание и центральный элемент-холодильник, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения качества слитка, упрощения конструкции стержня и повышения его надежности, отношение периметра рабочей поверхности полого корпуса в поперечном сечении к длине окружности, описанной вокруг его граней, равно 1,02-1,03.

2. Стержень по и, 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что стрела прогиба грани равна 1-3 мм, а отношение ширины грани к стреле прогиба равно 8-10, 1766596

35

50

Составитель 8,Орленко

Техред М.Моргентал Корректдр С.Пекарь

Редактор

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

Заказ 3504 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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