Устройство для получения непрерывнолитых полых биметаллических деформированных заготовок

 

Изобретение относится к черной металлургии. В предлагаемом устройстве кристаллизатор содержит пару вертикальных и пару наклонных стенок. В наклонных стенках кристаллизатора изготовлены водоохлаждающие каналы. Вертикальные стенки выполнены в виде тепловых труб с электрическими нагревательными элементами и термопарами. Две ленты из металла, инородного разливаемому, располагаются вдоль наклонных стенок, концы которых соединены в замок с двумя отверстиями. Разливочный стакан выполнен глуходонным с четырьмя выходными отверстиями. Угол β расположения двух отверстий в горизонтальной плоскости, направленных в сторону каждого стержня, связан с расстоянием L между осями стержней и наружным диаметром D₁ стержня соотношением (1,2-1,4)D₁/L = sinβ. Стержни закрепляются на платформе с окнами, установленной на двух прижимных вертикальных плитах. В каждом стержне выполнено сквозное отверстие. Ширина наклонной стенки b, наружный диаметр стержня D₁ и стакана D₂, расстояние L между осями стержней связаны между собой соотношениями b/(L+D₁) = 1,2-3; L/(D₁+D₂)= 1,5-5. Изобретение позволяет повысить надежность работы устройства, качество заготовок, расширить сортамент. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

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

Известно устройство для получения непрерывнолитых полых биметаллических заготовок [1. Патент N 2108891 RU. Устройство для получения непрерывнолитых полых биметаллических заготовок /В. В. Стулов, В. И. Одиноков. Опубл. 20.04.98. Бюл. N 11], содержащее разливочный ковш со стаканом, водоохлаждаемый кристаллизатор с парой вертикальных стенок с возможностью возвратно-поступательного движения и парой наклонных стенок с возможностью вращательного движения, стержень и барабан с лентой.

Недостаток известного устройства заключается в возможности получения полых биметаллических заготовок только с одним отверстием. Кроме того, отсутствие данных о расположении разливочного стакана в кристаллизаторе и соотношений между шириной получаемой заготовки и диаметрами стержней затрудняет настройку кристаллизатора.

Заявляемое устройство направлено на создание высокопроизводительного процесса получения непрерывнолитых полых биметаллических заготовок.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого устройства, заключается в: - повышении надежности работы устройства; - повышении качества получаемых полых заготовок; - расширении сортамента получаемых заготовок.

Устройство характеризуется следующими существенными признаками.

Ограничительные признаки: разливочный ковш со стаканом; водоохлаждаемый кристаллизатор с парой вертикальных стенок с возможностью возвратно-поступательного движения и парой наклонных стенок с возможностью вращательного движения; стержень; два барабана с лентой.

Отличительные признаки: водоохлаждающие каналы изготовлены в наклонных стенках; вертикальные стенки выполнены в виде тепловых труб с электрическими нагревательными элементами и термопарами; две ленты из металла, инородного разливаемому, располагаются вдоль наклонных стенок; концы лент соединены в замок с выполненными под стержни двумя отверстиями; разливочный стакан выполнен глуходонным с четырьмя выходными отверстиями; угол β расположения двух отверстий в горизонтальной плоскости, направленных в сторону каждого стержня, связан с расстоянием L между осями стержней и наружным диаметром D₁ стержня соотношением (1,2-1,4)D₁/L = sinβ; стержни закрепляются на платформе с окнами, установленной на двух прижимных вертикальных плитах; в каждом стержне выполнено сквозное отверстие; ширина наклонной стенки b, наружный диаметр стержня D₁ и стакана D₂, расстояние L между осями стержней связаны между собой соотношениями b/(L+D₁) = 1,2 - 3; L/(D₁+D₂) = 1,5 - 5.

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

Изготовление водоохлаждающих каналов только в наклонных стенках обеспечивает поддержание их при температуре, обеспечивающей затвердевание разливаемого металла.

Выполнение вертикальных стенок в виде тепловых труб [2. Тепловые трубы с металловолокнистыми капиллярными структурами. Семена М.Г., Грешуни А.Н., Зарипов В.К. К.: Вища школа. Головное изд-во, 1984. 215 с.] обеспечивает их необходимую термостабилизацию в строго заданном интервале температур в процессе разливки металла.

Выполнение в вертикальных стенках электрических нагревательных элементов позволяет разогреть их перед разливкой до температуры кристаллизации разливаемого металла, что предотвращает затвердевание на ней металла и улучшает процесс деформации заготовки. Установка в вертикальных стенках термопар позволяет контролировать их температуру и исключает перегрев разливаемого металла при своевременном выключении электрических нагревательных элементов.

Расположение двух лент из металла, инородного разливаемому, вдоль наклонных стенок обеспечивает получение биметаллических заготовок и предотвращает преждевременный износ наклонных стенок. Кроме этого, обеспечивается необходимое переохлаждение разливаемого металла.

Соединение концов лент в замок исключает необходимость использования специального приспособления-затравки и предотвращается выливание металла из кристаллизатора в процессе разливки.

Выполнение в замке лент двух отверстий позволяет заводить в них стержни перед разливкой металла.

Выполнение разливочного стакана глуходонным исключает проникновение расплава в глубь кристаллизатора и проплавление корочки заготовки. Выполнение разливочного стакана глуходонным с четырьмя отверстиями обеспечивает равномерное распределение расплава в горизонтальной плоскости кристаллизатора.

Уменьшение соотношения L/(D₁·sinβ) < 1,2 (где β - угол расположения двух отверстий в горизонтальной плоскости, направленных в сторону каждого стержня, L - расстояние между осями стержней, D₁ - наружный диаметр стержня) приводит к натеканию разливаемого металла на стержень и необходимости его более интенсивного охлаждения для исключения перегрева.

Увеличение соотношения L/(D₁·sinβ) > 1,4 приводит к недопустимому натеканию металла, вытекающего из отверстий, на наклонную стенку с разогревом и подплавлением формирующейся на стенке корочки. В результате ухудшается процесс деформации заготовки, обусловленный неравномерностью толщины корочки.

Закрепление стержней на платформе с окнами обеспечивает возможность их перемещений при настройке кристаллизатора и расширения сортамента получаемых полых биметаллических заготовок.

Установка платформы с окнами на двух прижимных вертикальных плитах обеспечивает жесткость конструкции и исключает возможные искривления стержней. Кроме этого, облегчается извлечение стержней из кристаллизатора при переливах металла и вынужденной остановке разливки.

Выполнение в каждом стержне сквозного отверстия обеспечивает возможность его охлаждения, что исключает возможное приваривание к нему разливаемого металла и повышает его прочность. В результате улучшается качество получаемой полой заготовки.

Уменьшение соотношения b/(L+D₁)<1,2 (где b - ширина наклонной стенки) приводит к возможности скопления закристаллизовавшегося металла в угловых зонах между стержнем и вертикальной стенкой. В результате нарушается равномерность процесса деформации корочки и ухудшается качество заготовки.

Увеличение соотношения b/(L+D₁)>3 приводит к необходимости увеличения мощности привода кристаллизатора по причине увеличения ширины получаемой заготовки. Кроме этого, затрудняется расположение и закрепление на платформе двух стержней и стакана. Уменьшение наружного диаметра стержня уменьшает его прочность и ухудшает охлаждение.

Уменьшение отношения L/(D₁+D₂)<1,5 (где L - расстояние между осями стержней, D₁ и D₂ - наружный диаметр стержня и стакана) затрудняет закрепление на платформе стержней и установку разливочного стакана.

Увеличение отношения L/(D₁+D₂)>5 уменьшает сортамент получаемых полых заготовок по причине необходимости уменьшения диаметра стержня D₁. Кроме того, уменьшается производительность процесса разливки при соответствующем уменьшении диаметра стакана D₂. В свою очередь, увеличение расстояния между осями стержней L приводит к соответствующему увеличению ширины заготовки и мощности привода кристаллизатора.

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

Устройство состоит из разливочного ковша 1 со стаканом 2, барабана 3 с лентой 4, стержнем 5 с отверстием 6, водоохлаждаемого кристаллизатора 7 с парой вертикальных стенок 8 и парой наклонных стенок 9, платформы 10 с окнами 11, закрашенной на двух неподвижных прижимных вертикальных плитах 12. В наклонных стенках 9 изготовлены водоохлаждающие каналы 13, а вертикальные стенки 8 выполнены в виде тепловых труб 14 с электрическими нагревательными элементами 15, термопарой 16 и коллектором 17 с патрубками 18. Концы лент 4 соединены в замок 19 с двумя отверстиями 20. В стакане 2 выполнено четыре отверстия 21.

Работа устройства заключается в следующем.

Предварительно в кристаллизатор 7 с барабанов 3 заводятся ленты 4, концы которых соединяются в замок 19. На неподвижных прижимных вертикальных плитах 12 устанавливается платформа 10, в окнах 11 которой закрепляются стержни 5. Концы стержней 5 заводятся через отверстия 20 в замок 19. Стакан 2 устанавливается на необходимой глубине в кристаллизаторе 7. Установка отверстий 21 стакана 2 в горизонтальной плоскости показана на фиг. 3. Включаются электрические нагревательные элементы 15 в вертикальных стенках 8, которые выключаются после достижения стенками необходимой температуры, контролируемой термопарами 16. Включается подача воды в водоохлаждающие каналы 13 наклонных стенок 9 и водовоздушной смеси в отверстия 6 стержней 5. Устройство готово к разливке.

Жидкий металл из ковша 1 через стакан 2 поступает в кристаллизатор 7 и заполняет его. После достижения расплавом определенного уровня и образования корочки заготовки вдоль наклонных стенок 9 кристаллизатор 7 включается в работу. При этом наклонные стенки 9 совершают вращательное движение с обжатием корочки и лент 4 на стержне 5 и захватыванием заготовки, а вертикальные стенки 8 совершают возвратно-поступательное движение с выталкиванием заготовки. Одновременно с работой кристаллизатора 7 включается подача лент 4 с барабанов 3.

Тепловые трубы 14 в вертикальных стенках 8 обеспечивают термостабилизацию температуры поверхности и затвердевания металла на стенках 8 не происходит. При превышении температуры вертикальных стенок 8 выше допустимых значений по показаниям термопар 16 включается подача воды в коллекторы 17 через патрубки 18 с охлаждением зоны конденсации тепловых труб 14.

Формула изобретения

1. Устройство для получения непрерывнолитых полых биметаллических деформированных заготовок, содержащее разливочный ковш со стаканом, кристаллизатор, в стенках которого выполнены водоохлаждающие каналы, при этом одна пара стенок кристаллизатора выполнена вертикальной с возможностью совершения возвратно-поступательного движения, а другая выполнена наклонной и с возможностью совершения вращательного движения, стержни и два барабана с лентами, выполненными из инородного разливаемому металла, отличающееся тем, что водоохлаждающие каналы выполнены в наклонных стенках кристаллизатора, а его вертикальные стенки выполнены в виде тепловых труб с электрическими нагревательными элементами и термопарами, ленты из инородного разливаемому металла введены вдоль наклонных стенок, а их концы соединены в замок с выполненными под стержни двумя отверстиями, при этом разливочный стакан выполнен глуходонным с четырьмя выходными отверстиями, при этом sinβ = (1,2-1,4)D₁/L, где β - угол расположения двух отверстий стакана в горизонтальной плоскости, направленных в сторону каждого стержня, L - расстояние между осями двух стержней, D₁ - наружный диаметр стержней.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что стержни закреплены на платформе с окнами, установленной на двух прижимных вертикальных плитах, в каждом стержне выполнено сквозное отверстие, причем b/(L + D₁) = 1,2 - 3,0, где b - ширина наклонной стенки, а L/(D₁ + D₂) = 1,5 - 5,0, где D₂ - наружный диаметр стакана.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3