Способ непрерывного литья металлов

Способ непрерывного литья металлов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ МЕТАЛЛОВ, включающий подачу расплава в кристаллизатор и вытягивание слитка, при этом кристаллизатор и слиток вращают вокруг оси кристаллизатора, отличающийся тем, что, с целью повышения качества металла, кристаллизатору и слитку сообщают дополнительное планетарное движение относительно оси, параллельной оси кристаллизатора . 2.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что угловые скорости вращения кристаллизатора вокруг его оси и планетарного движения направлены в противоположные стороны, 3.Способ ПОПП.1 и 2,отличающийся тем, что планетарное движение кристаллизатора осуществляют с эксцентриситетом, равным 0,2-1,5 среднего размера сечения слитка. СО 4 ю 00 ч1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН..$0„„11 42

4(51) В 22 D»/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ :

:; i (К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГООУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3676313/22-02 (22) 11. 10. 84 (46) 15.01.85. Бюл. Р 2 (72) . 10.В. Будников, М.Я. Бровман, И.К.Марченко и Ю.Н.Бешко (7 1) Краматорский научно-исследова. тельский институт машиностроения (53) 621.746.5 (088.8) (56) 1.Ïàòåíò CUA Р 3669182, кл. В 22 D » /00, 1971.

2.Патент ФРГ В 1483630, кл. В 22 D 11/04, 1972. (54) (57) 1. СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО

ЛИТЬЯ МЕТАЛЛОВ, включающий подачу расплава в кристаллизатор и вытягивание слитка, при этом кристаллизатор и слиток вращают вокруг оси кристаллизатора, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения качества металла, кристаллизатору и слитку сообщают дополнительное планетарное двнжение относительно оси, параллельной оси кристаллизатора.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что угловые скорости вращения кристаллизатора вокруг его оси и планетарного движения направлены в противоположные стороны.

3. Способ по пп.1 и 2, о т л и— ч а ю шийся тем, что планетарное движение кристаллизатора осуществляют с эксцентриситетом, равным

0,2-1,5 среднего размера сечения слитка.

1134287

Изобретение относится к черной и цветной металлургии и может быть использовано при непрерывном литье металлов, преимущественно в крупные слитки для кузнечного и прокатного 5 производства, а также в расходуемые электроды для переплава.

Известен способ непрерывной разливки металлов, включающий операцию вращения кристаллизатора. Данный 10 способ позволяет улучшить условия кристаллизации за счет улучшения охлаждения слитка И .

Недостатком данного способа является низкое качество металла 15 вследствие получения пористостк и длинной усадочнай раковины.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности -и достигаемому результату является способ не- 20 прерывного литья металлов, при котором в процессе вытягивания слитка из кристаллизатора слиток вращают вокруг его оси симметрии вместе с кристаллизатором, при этом улучша- 25 ются структуры слитка, ускоряются кристаллизация жидкой фазы в нем, получают лучшее качество поверхности слитка.

Недостатком известного способа является получение остаточной осевой пористости в слитке, которая приводит при последующей ковке или прокатке к расслоению и окислению металла. Пористость возникает в результате отсутствия перемешивания жидкой фазы слитка в его центре во время вращения при кристаллизации. Кроме того, центробежные силы отбрасывают тяжелые фракции слитка к периферии, что способствует .образованию пористости и сосредоточению в центре неметаллических включений, что снижает механические свойства металла осе вой зоны.

Цель изобретения — повышение качества металла.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу непрерывного литья металлов,вк"ючающему по- 59 дачу расплава в кристаллизатор и вытягивание слитка, при этом кристаллиэатор и слиток вращают вокруг оси кристаллизатора, кристаллизатору и слитку сообщают дополнительное 55 планетарное движение относительно

3 оси, параллельной оси кристаллизатора.

При этом угловые скорости вращения кристаллнзатара вокруг его ocu планетарного движения направлены в противоположные стороны.

Кроме того, планетарное движение кристаллизатора осуществляют с эксцентриситетом, равным 0,2-1,5 среднего размера сечения слитка.

На фиг. 1 и 2 изображена схема, иллюстрирующая предлагаемый способ; на фиг. 3 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 — разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 и 6 — варианты устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 7 — разрез В-В на фиг. 6.

Устройства, осуществляющее предложенный способ, содержит планшайбу 1, на которой с эксцентриситетом Р относительно оси вращения планшайбы

0 установлен кристаллизатар 2 с возможностью вращения относительно асн 01, жестко соединенный со штоком

3, установленным в направляющей 4, закрепленной шарнирно на неподвижной стойке 5.

Внутри кристаллиэатара полуокруж. настями 6 обозначена форма мениска жидкой фазы слитка 7, нижний конец которого закреплен в затравке 8, установленной с возможностью враще" ния в траверсе 9.

Планшайба 1 оборудована зубчатым венцом, который зацепляется с шестерней 10, установленной на приводе 11.

Траверса 9 подвешена на винтах

12 которые установлены в подшипниках, вмонтированных во вращающемся основании 13, установленном на подшипниках в планетарной шестерне 14, которая закреплена неподвижно. Привод 15 вращения винтов 12 установлен неподвижно. Вращение от привода

15 передается через вал 16 на шестерню 17 и колесо 18, а затем через колесо 19 на шестерни 20 и 21. Во внутреннюю полость кристаллизатора введен разливочный стакан 22.

Планшайба 1 связана направляюпрлми 23 с основанием 13. В подшипниках, вмонтированных в планшайбу 1 и основание 13, установлен трансмиссионный вал 24, на конце, которого закреплено зубчатое колесо 25, зацепляющееся с планетарной шестерней

1134287

14. С траверсой 9 совместно пере- ° двигается по трансмиссионному валу

24 скользящая шестерня 26, эацепляю= щаяся с колесом 27, закрепленным на валу затравки 8. 5

На фиг. 5 изображен вариант устройства для реализации, способа, вклю чающего планшайбу 28, связанную через зубчатый венец и шестерню 29 с приводом 30. Установлены два кристал- 10 лиэатора 31 и 32 с возможностью вращения относительно собственных осей (технологических осей). На основании

33 установлены тянущие клети 34 и 35 также с возможностью вращения отно-. сительно технологических осей.

На основании .33 установлен дополнительный привод вращения кристаллизаторов 36 и тянущих. клетей, кинематическая связь между которыми осу- 2п ществляется через шестерню 37, зубчатое колесо 38, вал 39, установленный в подшипниках основания 33 и планшайбы 28, на котором закреплены шестерния 40-41., закрепляющиеся с 25 венцами кристаллизаторов 42 и 43 и венцами тянущих клетей 44 и 45.

Планшайба 28 и основание 33 жестко связаны между собой связью 46.

На планшайбе 28 устанавливается разливочное устройство 47.. Слитки обозначены позицией 48, 49.

Иа фиг. 6 представлен еще один вариант устройства для осуществления способа.При этом варианте платформа 50

35 установлена на эксцентриках 51 и 52, закрепленных на .горизонтальном валу

53, который установлен в подпжпниках и на его консольном конце закреплено зубчатое колесо 54, эацепляюще- 40 еся с шестерней 55, установленной на валу 56 привода 57.

На,платформе 50 установлены ме- . таллоприемиик 58, горизонтальный кристаллиэатор 59 и тянущая клеть 60.

В металлоприемник входит залнвочный стакан 61. Слиток обозначен позицией

62.

Стрелкой Q показано направление вращения кристаллизатора с твердой 50 фазой (оболочкой слитка). Стрелкой

Qi показано найравление вращения ппаншайбы 1, а стрелкой ц - направление поворота жидкой фазы слитка, при этом стрелкой F . показано накрав- 55 ление действия центробежной силы на слиток и его.жидкую фазу в данный момент.

Эксцентриситет р выбирают в пределах 0,2-1,5 среднего размера сечения слитка.

Предлагаемый способ непрерывного литья металлов осуществляют со следующей последовательностью операций.

В кристаллизатор 2, с предварительно введенной в него затравкой 8 через разливочный стакан 22 подают жидкий металл.

По достижению жидким металлом уровня отстоящего на 100-120 мм от. верхнего края кристаллизатора 2, сообщают вращение планшайбе 1. При этом планшайба 1, вращаясь, сообщает кристаллизатору 2 круговое движение относительно оси расположенной параллельно оси симметрии слитка 0 с эксцентриситетом p, но поскольку кристаллизатор установлен на планшайбе 1 с возможностью вращения относительно оси 0 (т.е. собственной оси), а также имеет дополнительную кинематическую связь через шток

3, направляющую 4 и стойку 5 с неподвижными частями конструкции, то он вместе со слитком вращается вокруг общей оси симметрии 0, получает дополнительное планетарное движение, вращаясь относительно другой оси 0 параллельной указанной оси симметрии

При этом угловые скорости вращения слитка относительно оси симметрии и планетарного движения направлены в разные стороны, соответственноЯ н Q a

Вращение планшайбе 1 сообщают от электродвигателя через шестерню 10 и венец . выколненный заодно с планшайбой 1. Поскольку планшайба 2 с помощью стоек 23 связана с основанием 13, то.последнее также. вращается в подшипниках планетарной шестерни, которая закреплена стационарно.

При этом вращаются и остальные элементы устройства, смонтированные на планшайбе 1 и основании 13 °

После сообщения слитку планетарного движения его вытягивают. Вытягивание слитка 7 осуществляется при вращении винтов 16, которые пееемеща. ют траверсу "9 вместе с затравкой 8 °Привод вращения винтов t2 осуществляют от стационарно установленного двигателя t5 через коническую пару

17 и 18. Коническое колесо 18 переда ет вращение шестерне 19. Их общий вал проходит через центр основания

5 1134287 б

13 и вращается независимо от вращения основания 13. С шестерни 19 вращение через зубчатые колеса 20 и 21 передается на винты 18. Таким образом, перемещение траверсы 9 осущест- 5 вляется независимо от вращения планшайбы 1 и основания 13 и скорость его можно регулировать изменением .. оборотов двигателя 15.

Поскольку кристаллизатор 2 вращается со слитком вокруг общей оси сим. метрии 0< и получает дополнительное планетарное движение вращаясь относительно другой оси 0, то и затрав. ка 8 вращается по этому же закону.

Это достигается путем обкатки зубчатого колеса 25, которое вращает трансмиссионный вал 24, а тот, в свою очередь, через скользящую шес терню 26 и колесо 27 вращает затрав- 20 ку. Необходимая скорость вращения затравки согласовывается передаточным отношением 1:1 в парах 14 и 25 и

26 и 27.

При вращении кристаляизатора 2 со слитком относительно общей оси симметрии и сообщении им дополнительного планетарного движения путем вращения относительно другой оси, параллельной указанной оси симмет- ЗО рии, возникают, следующие явления..

Жидкая фаза слитка вращается в направлении Q противоположном на2 правлению вращения кристаллиэатора

Я, и твердой фазы слитка 7 и совпадающим с направлением планетарного движения Ы . I

Мениск жидкой.фазы приобретает форму 6 с волной, бегущей.а направ40 ленни М

Это заставляет жидкую фазу слитка активно перемешиваться, что вызывает ускорение снятие перегрева рас45 плава жидкой фазы, замедления роста твердой корки слитка и тем самым увеличивается отвод тепла через стенку кристаллизатора, что. благоприятно сказывается на стойкости твердой обо лочки, так как уменьшается вероятность образования ужимин и продольных трещин. Возникает механическая эррозия фронта кристаллизации, на которую влияет также центробежная сила

Г, сопровождаемая разрушением денд} ритов, обломки которых ускоряют кристаллизацию металла.

Все это способствует образованию мелкозернистой структуры слитка без раковин и неметаллических включений, без трещин и с хорошей поверхностью, т.е. улучшается качество.

Отводу тепла от центра слитка, а, следовательно, и улучшению процесса кристаллизации, способствует н бегущая волна в направлении сд на менис 2 ке 6.

Величина силы Г}, необходимая для создания смещения фронта кристаллизации и возникновения бегущей волны в направлении, зависит от расстояния О (эксцентриситета) между осью планетарного движения О и центром слитка и кристаллиэатора 0, а также от массы и скорости вращения. При этом при воздействии на слиток сила

F> не вызывает разрушение или выпу« чивание корки (твердой фазы 7) слитка. Необходимую величину силы Г позволяет создать выбор } в пределах 0,2-1,5 среднего размера сечения слитка.

При величине р меньше 0,2 среднего размера сечения слитка эффективность воздействия центробежных сил низкая, а при Ро большим 1,5 среднего размера сечения слитка усложняется конструкция машины и возможно разбрызгивание металла.

Пример . На лабораторной установке, схема которой изображена на фиг. 1-4, быпи получены слитки ф 150 мм иэ стали 45 длиной до

1000 мм по предлагаемому способу.При этом скорость планетарного вращенйя достигала 40-60 об/мин, высота бегу-. щей волны достигала 40 мм. В статическом состоянии уровень жидкого металла в кристаллиэаторе бып ниже его верхнего края на 100 мм. Скорость вытягивания составляла около 2,5 в минуту. Эксцентриситет составлял

P(} Оь 5 °

Полученный слиток имел поверхность, на которой отсутствовали трещины и ужимы, осевая пористость в головной и донных частях слитка не нрослеживалась. На кузнечном переделе слиток бып прокован без расслоений и других дефектов. Слиток того же размера, полученный известным способом, расслоился. Таким образом, при примене134287

7 1 иии предлагаемого способа может бшть получен слиток улучшенного качества.

Использование изобретения позволяетт уменьшить отходы металла при переделе слитков, а также получать более качественные иэделия нэ них. Снижение потерь от брака на машинах непрерывного литья составляет 3-4Х. При производительности одной машины 100 тыс. т в год может быть создана экономия

3000 т стали в год.

1134287

Фиг. е

1134287

1134287

Тираж 746 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1ОООЗ/9

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

Составитель В.Сирота

Редактор Н.Воловик Техред Т.Маточка

Корректор M.Màêñèìèøèíåö