Устройство для горизонтальной непрерывной разливки металлических сплавов

Устройство для горизонтальной непрерывной разливки металлических сплавов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙГ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ, преимушественно содержаших легируюшие элементы , расслаивающиеся в жидком состоянии, содержащее питатель с расположенным в нем электродом, соединенным с источником электрического тока, охлаждаемый . кристаллизатор, магнит, в поле которого размещен кристаллизатор, причем магнит . ное поле нап равлено параллельно горизонтальной плоскости и перпендикулярно продольной оси кристаллизатора, и тянушие валки, соединенные с источником электрического тока, отличающ е ее я тем, что, с целью получения качественных слитков и обеспечения заданного распределения легирующих ментов по высоте слитка, к{мсталл1 затор выполнен из пакета электрически изоли-. ровакных одна от друтчэй пластин, из теплопроводного материала, распрложе1шьос .перпевдикулярно оси слитка. Ф сл to

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТ н двто скомъ свидкткльствь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21} 2860985/22-02 (22) 29. 12,79 (46) 07.05.83. Бюл. ¹ 17

{72) Н. М. Рудницкий, И. С. Лунев, К. А. Вернер, 10. М. Гельфгат, М. 3, Соркин, С. И. Семин, Г. Я. Иукканен, А. В. Новиков, Г. Я. Мишин, Д. П. Ловцов, Н. А. Буше и В. И. Петровский (71} центральный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт, Институт физики AH Латвийской CCP и Институт Типроцветметобработка (53) 621.746.27 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 532198, кл. В 222 11/04, 1975. .2. Патент США № 4146078, кл. 164 49, 1979.

{54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ

МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ, преимущественно содержащих легирующие элементы, расслаивающиеся в жидком состоянии, содержащее питатель с расположенным в нем электродом, соединенным с источником электрического тока, охлаждаемый кристаллизатор, магнит, в поле которого размещен кристаллизатор, причем магнитное поле направлено параллельно горизонтальной плоскости и перпендикулярно продольной оси «ристаллизатора, и тянущие валки, соединенные с источником электрического тока, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью получения качественных слитков и обеспечения заданного распределения легирующих элементов по высоте слитка, кристаллизатор выполнен из пакета электрически изолированных одна от другой пластин. из теплопроводного материала, расположенных перпендикулярно оси слитка.

1016052

2 способности установки, Это явление делает невозможным использование рассматриваемого устройства для получения сплавов, компоненты -которых существенно ликвиq руют по удельному весу и когда для ликвидапии "àêîé ликваиии используются скрещенные электрические и магнитные .поля.

Ф

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов и сплавов с применением магнитного поля.

Известен способ удержания жидкого металла э.—.ект омагнитным полем в кристаллизаторе и р тройство для его осушествле ния, =-. .ëþ÷àþùeå индуктор, кристаллизатор, ты-ушую клеть { l j, Недостатко:... известного устройства 10 является низкий КПД вследствие бЬльших" потерь в кристаллизаторе, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устроиствэ для гоэизонтальной непрерывной разливки ме. "а.:лических сплавов, содер-. жащее питатель с расположенным в нем электродом, подключенным к источнику электрического тока, кристаллизатор, охлажцаемый по : оком текущей среды и раз» gp мешенный в магнитном поле, направленном лрачлельно горизонтальной плоскости и перпендикулярно направлению движени слитка, и тянущие валки, подключенные к источнику электрического тока «2.1 .

Недос.татком устройства является низкая теплоотводящая способность кристаллизатора, связанная с необходимостью применения материалов с низкой электропроводностью и, следовательно, с низкой теглопроводностью. При использовании материалов с высокой тепло и электропроводностью (например, меди) стенКи кристаллизатора шунтируют зону расплаиМНного машалла, что приводит к потере раббто35

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что пакет состоит из пластин двух различных наружных размеров, расположенных в чередующемся порядке.

3. Устройство поп, 1, о тл ич аю ш е е с я тем, что кристаллизатор выполнен замкнутым по периметру.

4. Устройство по п. 1, о т л и ч а— ю ш е е с я тем, что кристаллизатор выполнен в виде открытого сверху лотка.

5. Устройство по п. 4, о т л и ч а— ю ш е е с я тем, что поддон лотка выполнен из пакета пластин, a боковые стенки выполнены из материала с теплопроводностью меньшей, чем у материала пластин.

6, Устройство по и. 4, о т л и ч а— ю ш е е с я тем, что кристаллизатор снабжен сплошной крышкой П-образной формы в поперечном сечении, изолированной от боковых стенок.

7. Устройство по п. 6, о т л и ч аю ш е е с я тем, что крышка выполнена из материала с теплопроводностью, равной теплопроводности материала пластин.

8. Устройство по п. 6, о т л и ч а— ю ш е е с я тем, что крышка кристаллизатора выполнена из материала с меньшей теплопроводностью, чем материал пластия.

Uemü изобретения — получение качественных слитков и обеспечение заданного распределения легирующих элементов по высоте слйтка.

Uerbsü достигается тем, что в устройстве, содержащем питатель с расположенным в нем электродом, соедин иным с источником электрического тока, охлаждаемый кристаллизатор, магнит, в по,пе которого размешж кристаллизатор, причем магнитное поле направлено параллельно горизонтальной плоскости и перпендикулярно продольной оси кристаллизатора, и тянущие валки, подключ нные к источнику электрического тока, кристаллизатор выполнен из пакета электрически изолированных одна от другой пластин из теплопроводного материала, расположенных перпендикулярно оси слитка.

Пакет состоит из пластин двух разл ;и ых наружных размеров, расположенчых в чередующемся порядке.

Кристаллиза эр выполнен замкнуть:м по периметjy, Кристаллизатор выполнен в виде от-крытого сверху лотка.

1016052

Поддон лотка выполнен из пакета пластин, а боковые стенки выполнены нз материала с теплопроводностью меньшей, чем материал пластин.

Кристаллизатор снабжен сплошной крышкой П-образной формы в попереч- . ном сечении, изолированной от боковых стенок.

Крышка лотка выполнена из материала с теплопроводностью, равной тепло- 10

Nj проводности мате1риала пластин.

Крышка кристаллизатора выполнена из материала с меньшей теплопроводностью, чем материал пластин. На фиг. 1 показано, устройство, пра- Ю дольное сечение, на фиг. 2 — сечение .

А-А на фиг. 1; "на фиг. 3 — вариант выполнения лотка из пакета пластин и разрез Б-Б; на фиг. 4 - вариант выполнения поддона лотка из пакета пластин и М разрез B-В; на фйг. 5 — вариант выполнения лотка с крышкой и разрез Г-Г.

Устройство для горизонтальной непрерывной разливки сплавов содержит питатель 1: для заливки расплава 2, кристал- И лизатор 3, охлаждаемый потоком текущей среды 4, и электрод 5, расположенный в питателе. Электрод 5 подключен к источнику 6 электрического тока. Кристаллизатор 3 размещен в магнитном поле, ко- -jO торое образовано, например, полюсами магнитов 7 и 8. Для изменения напря-. женности магнитного поля магниты 7 и 8 могут быть установлены с переменным зазором по высоте или по длине кристаллйзатора. При этом для уменьшения на33 пряженности магнитного поля в верхней части кристаллизатора над кристаллиза« тором может быть установлен экран.:Маг. нитное поле направлено параллельно гори- 49 . зонтальной плоскости 9 и перпендикулярно направлению движения слитка, показанному стрелкой 10. Устройство имеет тя нущие валки 11, подключенные к источнику 6 электрического тока, который электрически соединен с.шиной 12 с электродом 5.

Кристаллизатор выполнен в виде пакета электрически изолированных изоляторами 13, пластин .14 и 15 из тенлопровсдного материала например из меди. Пластины 14 и 15 расположены перпендикулярно к оси слитка, расположенной в плоскости 9. Наружный размер пластин 15 больше наружного размера пластин 14. Пластины 14 и 15 располо жены в чередующемся порядке и могут быть выполнены замкнутыми по периметру (фиг. 2), Устройство работает следующим образом.

Расплав 2 через питатель 1 попадает в кристаллизатор 3, в котором происходит его охлаждение и кристаллизация.

Отвод тепла от кристаллизующегося слиъка производится потоком текущей среды 4, омывающей наружные поверхности пластин 14 и 16. Одновременно через расплав и слиток с помощью источника 6, соединенного с электродом 5 и тянущими валками 11, пропускается электрический ток. Кристаллизатор же размещаю в магнитном поле, создаваемом между полюсами магнита 7 и 8 и направленном параллельно горизонтальной плоскости и перпендикулярно направлению тока. В результате взаимодействия пропускаемого. вдоль слитка электрического тока и магнитного поля, созданного между полюсами магнитов 7 и 8, на расплав действуют электромагнитные силы, направленные в сторону действия силы тяжести.

При кристаллизации сплавов, распадаюшихся при охлаждении жидкого,,раствора на отдельные фазы еще до начала кристаллизации матрицы, плотность тока, пропускаемого через слиток, оказывается не одинаковой в различных фазах возника.— ющей в процессе охлаждения эмульсии или суспензии. Напримзр, в сплавах алюминия или цинка, соде@наших свинец, плотность тока, проходящего через выпадающие из жидкого раствора включения . жидкого свинца, из- эа их худшей электропроводности будет меньше, чем через остальной расплав. В.результате на вклю-, ячения свинцовой фазы расплава. действу ют меньшие электромагнитные силы, возникающие в результате взаимодействия пропускаемого вдоль слитка тока и созданного магнитного поля, а на включение алюминия действуют большие электромагнитные силы. В результате этого достигается сближение кажущихся удельных весов отдельных фаз расплава, благодаря чему снижается ликвидация рассматриваемых расплавов.

Использование кристаллйэатора, вы- полненного в виде пакета электрически изолированных друг от друга пластин из теплопроводного материала, например из меди, позволяет обеспечить быстрый отвод тепла от кристаллизирующегося слитка. При этом, благодаря наличию изоляторов 1ф электрический ток, пропускаемый через слиток, не ответвляется стенками кристал лизатора и создаются услввия, обе ечива1

5 10160 ющие получение наиболее равномерной плотности тока по всему сечению слитка и, следовательно, одинакового по сечению слитка уравновешивания кажущихся удельных весов отдельных фаз расплава, Й ре- 3 зультате появляется возможность изготовления качественных слитков из сплавов, которые не могу-. быть получены в промышленных условиях с применением известных способов разливки.

Для облегчения вытягивания слитков из кристаллизатора последний может быть выполнен в виде лотка 16, образованного пакетом электрически изолированных друг от друга пластин 14 и 15 (фиг. 3), 1

Б этом случае кристаллизация слитка про»исходит в вертикальном направлении. Лоток может быть закрыт сплошной. крышкой

17 П-образной формы в поперечном сечении, изолированной. от указанных пластин о (фиг. 5). Крьппка 17 кристаллизатора может быть выполнена из теплопроводного маI териала, например из меди, Это требуется в тех случаях, когдалегирующие элементы, например свинец в алюминневых или цин- 25 ковых сплавах, желательно сосредоточить в средней по высоте части слитка, наппимеp при изготовлении вкладышей подшипников, Г!ри том можно использовать магнитное по:; со снижающейся с увели- 30 чением высеть напряженностью. Такое асп ..,еделение напряженности магнитного логи может бь1ть достигнуто за счет изменения зазоров меж у полюсами магни т".,в:.1ибо при.,:енения магнитньг. экранов, Напряженность магнитного поля выбираетя при э::ом такой, чтобы обеспечить всплыьание выпадающих при охлаждении расплава фаз в нижней части слитка и их -.са бдение в верхней части, Оседанию указанных фаз в верхней части слитка способствует выполнение кристаллизатора е виде лотка со сплошной крышкой из материала с высокой электропроводностью, 52 6 например из меди..В этом случае благодаря шунтирующему эффекту крышки снижается плотность пропускаемого по cram ку тока в верхней его части, что приводит в этой зоне к снижению кажущегося удельного веса основной массы расплава и увеличению скорости осаждения включе-ний свинца, При отливке сравнительно тонких слитков с целью сосредоточения легирующих элементов в средней части удобней использовать магнитное поле, снижающееся в направлении движения слитка. Кристаллизация слитков в этом случае должна быть направленной снизу вверх. При этом кристаллизатор должен быть выполнен в виде открытого лотка либо тока, накрытого крышкой из материала с низкой теплопроводностью, например из графита. При такой разливке сплавов обеспечивается снижение расхода дефицитных компонентов сплавов в слитках малой тошцины и

Из пакета электрически изолированных друг от друга пластин может быть выполнен только поддон 18 лотка, а боковые стенки 19 лотка могут быть выполнены из материала.с меньшей теплопроводностью, например из маринита (фиг. 4).

Такое выполнение кристаллизатора способствует снижению ликвидации слитков, имеющих форму бруса. Это достигается благодаря снижению отвода тепла от слитка в горизонтальном направлении.

Таким образом изобретение обеспечивает возможность получения слитков с равномерным или с другим заданным распределением легирующих элементов, ликвирующих по удельному весу.

Ожидаемый экономический эффект от используемого изобретения, заключающийся в замене олова свинцом в алюмини ..вых антифрикционных сплавах, составляет сумму 1 млн, руб. в год.

1016082

Ю Я

Фиг

Составитель А. Попов

Редактор Л. Авраменко Техред М.Коштура Корректор М. Шароши

Заказ 3278/11 Тираж 813 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитееа СССР но делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4