Устройство для получения непрерывнолитых полых биметаллических заготовок

 

Устройство относится к металлургии и направлено на создание высокопроизводительного и ресурсосберегающего процесса получения непрерывнолитых полых биметаллических заготовок. Устройство содержит кристаллизатор с двумя вертикальными стенками, совершающими возвратно-поступательное движение, и двумя наклонными в верхней части стенками, совершающими вращательное движение. Устройство дополнительно снабжено кожухом, установленным в кристаллизаторе коаксиально стержню, выполненному в виде усеченного конуса с пазами на наружной поверхности, при этом наружная поверхность кожуха параллельна стенкам кристаллизатора, высота его равна высоте части кристаллизатора, предназначенной для заполнения ее жидким металлом, а между стержнем и кожухом смонтированы пружинистые пластины. 2 ил.

Изобретение относится к литейному производству, в частности, к устройствам для получения непрерывнолитых заготовок.

Известно устройство для центробежного литья труб, содержащее металлические охлаждаемые изложницы, желоб с заливочным устройством и стержень [1, 2].

Недостатки устройства для центробежного литья труб заключаются в сравнительно большом браке заготовок по горячим трещинам, в развитии встречного фронта кристаллизации в процессе затвердевания заготовки и в повышенной загрязненности металла со стороны внутренней поверхности при литье крупногабаритных отливок. Кроме этого, в устройстве для центробежного литья возможно получение труб только ограниченной длины, а также периодический режим работы машины не позволяет увеличить производительность установки.

Известно устройство для полунепрерывного вертикального литья труб, содержащее литниковую систему, наружный и внутренний кристаллизаторы, стержень, систему разъема и опускания стола [3, 4].

Недостатки, присущие устройству для полунепрерывного вертикального литья труб, заключаются в следующем: 1. жесткие требования к технологии разливки; 2. наличие холодных и горячих трещин, газовых раковин; 3. ограниченная толщина стенки трубы, составляющая 7-30 мм.

Известно устройство для получения биметаллической ленты, содержащее контейнер с обжимными и правильными валками, механизм раздельной подачи в контейнер лент и систему обеспечения безокислительной атмосферы в контейнере [5].

Недостатки устройства для получения биметаллических лент заключаются в необходимости дополнительного принудительного подогрева в контейнере соединяемых металлов, невозможности получения заготовок произвольной формы и толщины.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для непрерывного литья биметаллических заготовок, содержащее разливочный ковш со стаканом, водоохлаждаемый кристаллизатор со стержнем и барабан с лентой [6].

Недостатки устройства для непрерывного литья биметаллических заготовок, кроме недостатков, присущих полунепрерывному вертикальному литью труб, дополнительно заключаются в следующем: 1. трудности управления процессом затвердевания на границе двух металлов; 2. невозможность получения биметаллической заготовки произвольной формы.

Предлагаемое устройство направлено на создание высокопроизводительного и ресурсосберегающего процесса получения непрерывнолитых полых биметаллических заготовок.

Технический результат, получаемый при использовании устройства, заключается в следующем: 1. Повышение производительности процесса получения полых биметаллических заготовок, надежности работы устройства; 2. Снижение затрат электроэнергии, необходимой для осуществления процесса получения заготовок; 3. Улучшение качества поверхности получаемой биметаллической заготовки; 4. Получение заготовок произвольной формы и толщины.

Устройство характеризуется следующими существенными признаками.

Ограничительные признаки: разливочный ковш со стаканом; водоохлаждаемый кристаллизатор; стержень; барабан с лентой.

Отличительные признаки: кристаллизатор выполнен с двумя вертикальными стенками, совершающими возвратно-поступательное движение, и двумя наклонными в верхней части стенками, совершающими вращательное движение; кожух, установленный коаксиально стержню; стержень выполнен в виде усеченного конуса с пазами на наружной поверхности; наружная поверхность кожуха параллельна стенкам кристаллизатора; высота кожуха равна высоте части кристаллизатора, предназначенной для заполнения ее жидким металлом; между стержнем и кожухом смонтированы пружинистые пластины.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков предлагаемого устройства и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.

Наличие в кристаллизаторе двух вертикальных стенок, совершающих возвратно-поступательное движение, исключает приваривание расплава к стенкам и уменьшает усилие, необходимое для проталкивания металла вниз кристаллизатора. При этом уменьшается мощность привода кристаллизатора, а соответственно расход электроэнергии. Улучшается качество наружной поверхности заготовки.

Выполнение двух стенок кристаллизатора наклонными в верхней части и совершающими в процессе работы вращательное движение, обеспечивает условие захвата, обжатия и проталкивания металла вниз кристаллизатора. При этом отпадает необходимость наличия дополнительного устройства для вытягивания заготовки, а соответственно уменьшаются затраты времени на обслуживание устройства, повышается надежность его работу.

В вертикальных и наклонных в верхней части стенках кристаллизатора выполнены вертикальные сквозные каналы для подвода охлаждающей воды. Вода, поступающая из коллекторов в каналы стенок и выходящая из них, дополнительно охлаждает заготовку на выходе из кристаллизатора.

Наличие кожуха, установленного в кристаллизаторе коаксиально стержню, позволяет подводить металлические ленты в середину кристаллизатора без контакта с жидким металлом.

Выполнение стержня в виде усеченного конуса, с одной стороны, облегчает условие введения в них металлических лент за счет меньшего угла их подачи, а с другой стороны, позволяет регулировать расстояние между поверхностью стержня и кожуха при подаче лент различной толщины.

Наличие на наружной поверхности стержня профрезерованных пазов заданных размеров и конфигурации позволяет подводить по ним ленты в зону обжатия кристаллизатора в строго заданном направлении. В результате исключается возможный перекос лент. Кроме этого, выполнение пазов исключает затекание разливаемого металла за ленту.

Выполнение наружной поверхности кожуха параллельно стенкам кристаллизатора выравнивает условия охлаждения и обжатия металла по высоте кристаллизатора за счет создания слоя жидкого металла по периметру равной толщины.

Изготовление кожуха высотой, равной высоте части кристаллизатора, предназначенной для заполнения ее жидким металлом, исключает возможную деформацию кожуха и перекрытие им металлов в зоне деформации.

Установка между стержнем и кожухом пружинистых пластин исключает возможное прогибание лент перед их входом в зону обжатия металлов.

На фиг. 1 и 2 приведен внешний вид устройства для получения непрерывнолитых полых биметаллических заготовок.

Устройство состоит из разливочного ковша 1 со стаканом 2, опоры 3 для крепления стержня 4 и кожуха 6, вводимых лент 5 с барабанами 10, пружинистых пластин 7, пазов 8, водоохлаждаемого кристаллизатора 9, вертикальных 11 и наклонных в верхней части стенок 12.

Буквами A, B и C на фиг. 1 соответственно обозначено: A - высота зоны жидкого металла в кристаллизаторе; B - высота зоны обжатия металлов; C - высота калибровочного участка.

Работа устройства заключается в следующем.

Предварительно в кристаллизатор 9 через кожух 6 вдоль пазов 8 стержня 4 заводятся ленты 5 с барабанов 10 до калибровочного участка C, в который дополнительно вставляется затравка, обеспечивающая сцепление с заливаемым металлом.

Жидкий металл из ковша 1 через погружные стаканы 2 поступает в пространство, образованное стенками кристаллизатора 9 и наружной поверхностью кожуха 6, закрепленного на регулируемых тягах на опоре 3. После заполнения металлом зоны обжатия B кристаллизатор включается в работу. При этом вертикальные стенки 11 совершают возвратно-поступательное движение, а наклонные в верхней части стенки 12 - вращательное движение с обжатием металла и лент 5. Одновременно с работой кристаллизатора включается привод барабана 10 и подача лент 5 в пазы 8 стержня 4. Для обеспечения равномерного обжатия затвердевающего металла в зоне B жидкий металл заполняет зону A и постоянно поддерживается в ней на заданной высоте. В процессе обжатия жидкого металла и лент 5 между стенками 11 и 12 со стержнем 4 происходит выталкивание формирующейся биметаллической заготовки на калибровочный участок C кристаллизатора, где заготовка окончательно приобретает форму наружной и внутренней поверхности.

В процессе износа пазов стержень поворачивают вокруг своей оси на 90^o и ленты вводятся вдоль другой пары пазов.

Формула изобретения

Устройство для получения непрерывнолитых полых биметаллических заготовок, содержащее разливочный ковш со стаканом, водоохлаждаемый кристаллизатор со стержнем и барабан с лентой, отличающееся тем, что оно снабжено кожухом, установленным в кристаллизаторе коаксиально стержню, выполненному в виде усеченного конуса с пазами на наружной поверхности, кристаллизатор имеет вертикальные стенки, выполненные с возможностью возвратно-поступательного движения, и две наклонные в верхней части стенки, выполненные с возможностью вращательного движения, при этом наружная поверхность кожуха параллельна стенкам кристаллизатора, его высота равна уровню заполнения жидким металлом кристаллизатора, а между стержнем и кожухом смонтированы пружинистые пластины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2