Устройство для отливки стальных слитков

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к конструкциям изложниц с прибыльными надставками. Устройство содержит изложницу с прибыльной надставкой, металлический кожух которой выполнен с переменной толщиной стенки и имеет поперечное сечение рабочей полости у верхнего основания в виде окружности, а у нижнего основания в виде эллипса. Нижнее основание имеет наружную полку, выполненную U-образного профиля, для заполнения ее охладителем. Использование изобретения обеспечивает сокращение времени образования подприбыльного моста и увеличение выхода годного. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к устройствам для отливки стальных слитков с прибыльной надставкой.

Известно устройство для отливки стальных слитков, описанное в патенте ФРГ №1224449, 1966 г., в котором используется прибыльная надставка, а на стыке между изложницей и прибыльной надставкой установлено снаружи уплотняющее кольцо или уплотнение паз-выступ, при этом паз заполняют теплоизолирующим элементом. Это устройство помогает дольше сохранять тепло в прибыли с образованием в ней усадочной раковины, уходящей в тело слитка.

Известно устройство прибыльной надставки (взятое за прототип), защищенное авторским свидетельством №1222401, В 22 Д 7/10, 1983 г. Эта прибыльная надставка содержит конусный металлический кожух с переменной толщиной стенки, причем рабочая полость в поперечном сечении у верхнего торца выполнена в виде окружности, а у нижнего торца - в виде эллипса, и малая ось эллипса составляет 1,0-3,0 диаметра окружности. Известное устройство прибыли дает возможность сформировать подприбыльный мост из плотного металла, и по массе выбрана такой, чтобы обеспечить время, необходимое для образования моста, а не на полную кристаллизацию слитка. Наличие плотного моста предотвращает окисление металла образовавшейся в слитке осевой рыхлости во время его нагрева под ковку.

Целью заявляемого устройства является сокращение времени образования подприбыльного моста за счет ускоренного теплоотвода и увеличение выхода годного.

Для достижения поставленной цели в устройстве для отливки стальных слитков, включающем поддон, изложницу и прибыльную надставку с металлическим кожухом, выполненным с переменной толщиной стенки и имеющим в поперечном сечении рабочей полости у верхнего основания окружность, а у нижнего основания эллипс, согласно изобретению нижнее основание металлического кожуха снабжено наружной полкой, выполненной с U-образным профилем, для заполнения в необходимый момент охладителем, например водой.

Вместо воды может быть использован свинец, имеющий повышенную теплоемкость.

Кузнечные слитки, используемые для полых поковок, особенно длинномерных (типа полых валов или труб), рекомендуется отливать с минимальным объемом прибыльной части, снижая ее до 7-9% от массы слитка. Вместе с тем, возможно дальнейшее уменьшение объема прибыльной части до 5-6%. Для этого нужно усилить теплоотвод на стыке тела слитка с его прибылью. Это достигается за счет дополнительного охлаждающего элемента, например воды, свинца или другого охладителя, размещенного в полости с U-образным сечением нижней внешней части кожуха прибыльной надставки.

Для пояснения заявляемого устройства приведен чертеж (фиг.1), на котором изображен общий вид устройства в сборе. Устройство содержит изложницу 1, поддон 2, прибыльную надставку с металлическим кожухом 3, снабженным наружной полкой 4 у основания с U-образным профилем для заполнения охладителем 5, например водой.

На фиг.2 приведен чертеж прибыльной надставки; А-А - вид снизу, Б - вид сверху. Внутренняя полость прибыльной надставки в верхнем сечении ограничивается окружностью, а в нижнем сечении - эллипсом, причем малая ось эллипса равна или превышает диаметр окружности, ограничивающей верхнюю часть внутренней полости. При этом стенки прибыльной надставки, ограничивающие ее внутреннюю полость, имеют переменную толщину: минимальную по сторонам максимальной оси эллипса и максимальную по сторонам его минимальной оси.

Более толстые стенки прибыльной надставки в наиболее узком нижнем сечении ее внутренней полости дополнительно ускоряют кристаллизацию металла в нижней части прибыли, что и требуется для образования закрытой усадочной раковины в теле слитка.

Реализация заявляемого устройства осуществляется следующим образом. Для отливки стального слитка проводят сборку устройства. На поддон 2 устанавливают изложницу 1, а на нее устанавливают прибыльную надставку с кожухом 3, имеющим внешнюю U-образную полку 4. Устройство готово под разливку. После окончания наполнения изложницы металлом заполняют U-образную полку 4 охладителем 5, например водой. Металл слитка, охлаждаясь, отдает тепло, в т.ч. кожуху 3 прибыльной надставки, который разогревается. Избыточное тепло кожуха расходуется на нагрев и выпаривание воды 5. Кожух 3 при этом теряет тепло, что увеличивает его теплоемкость и способствует ускоренной кристаллизации подприбыльного моста плотного металла, который сформируется на более ранней стадии, чем в прототипе и разобщит объемы металла слитка и прибыли. Поэтому объем прибыльной части можно снизить.

Из металла одной плавки отлили 6 удлиненных слитков, при этом 3 слитка (№№1, 2, 3) в соответствии с прототипом, а 3 слитка (под №№4, 5, 6) с использованием заявляемого устройства. Через 30 минут после окончания разливки в U-образные полости слитков №№4, 5, 6 залили по 12 литров воды. Полученные характеристики слитков были обработаны и сведены в таблицу.

Анализ металла полученных слитков показал, что в слитках наблюдается осевая рыхлость. В слитках №№4, 5, 6, отлитых с использованием предлагаемого устройства, образовалась узкая вторичная усадочная раковина, которая расположена под прибыльным мостом. Расположение дефектов осевой зоны по диаметру не превышало 5% от диаметра тела слитка. При дальнейшей обработке слитка на полую заготовку осевая зона будет удалена и получится качественный плотный металл в кузнечной заготовке, что подтвердил УЗК при исследовании поковки.

Использование предлагаемого изобретения позволит получить экономию за счет уменьшения массы прибыли и увеличения выхода годного.

Таблица характеристик слитков, отлитых с использованием предлагаемого устройства, в сравнении с характеристиками слитков, полученных с использованием прототипа
№ слитка	Масса слитка, т	Относительный объем прибыли, мм	Диаметр верха прибыли, %	Большая ось нижнего сечения прибыли, мм	Малая ось нижнего сечения прибыли, мм/кратность к величине верхнего диаметра	Выход годного, %:
1	2	3	4	5	6	7
1	9,620	6,2	330	655	330/1,0	72,0
2	9,618	6,18	165	655	330/2,0	73,3
3	9,616	6,16	110	655	330/3,0	73,5
4	9,54	5,25	330	655	330/1,0	74,0
5	9,52	5,23	165	655	330/2,0	74,2
6	9,50	5,21	110	655	330/3,0	74,6

1. Устройство для отливки стальных слитков, содержащее поддон, изложницу и прибыльную надставку, металлический кожух которой выполнен с переменной толщиной стенки и имеет поперечное сечение рабочей полости у верхнего основания в виде окружности, а у нижнего основания - в виде эллипса, отличающееся тем, что нижнее основание металлического кожуха снабжено наружной полкой, выполненной U-образного профиля, для заполнения ее охладителем после наполнения изложницы сталью.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве охладителя использована вода.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве охладителя использован свинец.