Установка для отливки слитков из вакуумированной стали

Установка для отливки слитков из вакуумированной стали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТАНОВКА ДЛЯ ОТЛИВКИ СЛИТКОВ ИЗ ВАКУУМИРОВАННОЙ СТАЛИ, содержащая разливочный ковш-вакууматор со скользящим затвором, изложницу, устройство для охлаждения слитка и устройство с головками и волноводами .,- i;t2;, для ультразвуковой обработки расплава,i отличающаяся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, повышения эксплуатационной надежности и улучшения качества металла путем увеличения скорости кристаллизации расплава, устройство для ультразвуковой обработки расплава выполнено в виде диаметрально расположенных по периметру изложницы ультразвуковых головок с возможностью их вертикального и горизонтального перемещений, волноводы которых установлены с возможностью контактирования с пазами, выполненными в с изложнице, а устройство для Охлаждения слитка снабжено охлаждаемой обо (Л лочкой, экранирующей ультразвуковые головки и волноводы от теплового воздействия изложницы.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (l9) (Н ) 4(5t) С 21 С 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3617 1 46/22-02 (22) 08.07.83 (46) 07.05.85. Бюл. й- 17 (72) В.Т.Бондаренко, В.И.Чесноков, Л.Я.Глухих и А.В.Царев (71) Научно-производственное объединение "Атомкотломаш" (53) 669.18.27(088.8) (56) 1. Ангелов Г.С. и др. Применение ультразвука в промышленности.

M., "Машиностроение", 1975, с. 65, рис. 37.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 416156, кл. В 22 D 27/02, 1974. (54)(57) УСТАНОВКА ДЛЯ ОТЛИВКИ СЛИТКОВ ИЗ ВАКУУМИРОВАННОИ СТАЛИ, содержащая раэливочный ковш-вакууматор со скользящим затвором, изложницу, устройство для охлаждения слитка и устройство с головками и волновадами для ультразвуковой обработки расплава,:, отличающаяся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, повышения эксплуатационной надежности и улучшения качества металла путем увеличения скорости кристаллизации расплава, устройство для ультразвуковой обработки расплава выполнено в виде диаметрально расположенных по периметру изложницы ультразвуковых головок с воэможностью их вертикального и горизонтального перемещений, волноводы которых установлены с возможностью контактирования с пазами, выполненными в изложнице, а устройство для охлаждения слитка снабжено охлаждаемой оболочкой, экранирующей ультразвуковые головки и волноводы от теплового (:: воздействия изложницы.

1154ЗИ

Изобретение относится к металлургии, а именно к оборудованию для производства качественных слитков, и может быть использовано в металлургическом производстве различных от- 5 раслей машиностроения, в частности

В энергомашиностроении для получения высококачественных слитков, применяе.мык в качестве поковок ответственных деталей энергооборудования типа рото- 10 ров паровых и гидравлических турбин, корпусных элементов атомных реакторов, корпусов главных циркуляционных насосов и др.

Получение качественных слитков из вакуумированной стали является наиболее прогрессивным процессом в металлургии. Однако в процессе охлаждения (кристаллизации) слитка в излож-, "I нице ввиду склонности большинства марок сталей к дендритной кристаллизации структура металла по сечению слитка получается неоднородной и вследствие замедленного образования центров кристаллизации естественное 25 э-.твердевание слитка протекает медленно (что и способствует образованию дендритной структуры).

Проведенные исследования по интенсификации процесса кристаллизации З0 слиткОВ показывают что для ускорен ного образования центров кристаллизации, а следовательно, улучшения структуры, наиболее перспективной является ультразвуковая обработка, так как под действием ультразвука наблюдается многократное измельчение структуры (многократное уменьшение размера зерен). Ультравуковая обработка позволяет повысить однородность слитка (повышается плотность слитка и механические свойства). В зависимости от интенсивности (мощности) ультразвуковых колебаний можно увеличивать прочность на растяжение, предел 4$ текучести и твердости, увеличить или .уменьшать пластические свойства стали и др.

Однако наибольшую техническую трудность при ультразвуковой кристал- 0 лизации сталей представляет метод введения ультразвука в расплавы, хотя известны два наиболее пригодных для промышленного использования вида обработки: введение волновода источника ультразвука (магнитострикционного преобразователя) непосредственно в металлический расплав и контактного или бесконтактного возбуждения ультразвука в расплаве через керамические и металлические формы (тигли, кокили, изложницы).

Известна установка для ультразвуковой кристаллизации слитков, например установка для ультразвуковой обработки металла при полунепрерывном литье, содержащая кристаллизатор для формирования слитка, ультразвуковые преобразователи с волноводами, систему охлаждения и ковш для заливки металла )1) .

Недостатком установки является, то, что волиоводы вводятся непосредственно в металлический расплав и, следовательно, должны быть выполнены нз дорогостоящего сплава, а ультразвуковые преобразователи необходимо защищать от воздействия высоких тем,ператур сложной системой охлаждения.

Кроме того, в силу конструктивных особенностей установки для перемещения кристаллизатора необходимо использовать дополнительное транспортирующее устройство.

Наиболее близкой по техчической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является установка для отливки слитков из вакуумированной стали, содержащая разливочный ковшвакууматор со скользящим затвором, изложницу, устройство для охлаждения слитка и устройство с головками и волноводами для ультразвуковой обработки расплава.

Известная установка обеспечивает воздействие ультразвуковых колебаний иа обрабатываемый металл беэ непосредственного контакта источника ультразвука с металлическим расплавом j2) .

Недостатками известной установки являются громоздкость обусловленная зависимостью конструкции устройства от формы и размеров кристаллизатора, невозможность переналадки источников электромагнитных колебаний (кольцевых сердечников) на обработку слитков разных типоразмеров, что ограничивает технологические возможности неносрецственное воздействие теплового . излучения кристаллиэатора на источ ник ультразвуковых колебаний, что снижает эксплуатационную надежность.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей, повышение эксплуатационной надежности и улуч1154339 шение качества металла путем увели »-ния скорости кристаллизации расплава.

Поставленная цель достигается тем, что в установке для отливки слитков из вакуумированной стали, содержащей разливочный ковш-вакууматор со скользящим затвором, изложницу, устройство для охлаждения слитка и устройство с головками и волноводами для ультразвуковой обработки расплава, уст- 1п ройство для ультразвуковой обработки расплава выполнено в виде диаметрально расположенных по периметру изложницы ультразвуковых головок с возможностью их вертикального.и горизонталь-15 ного перемещений, волноводы которых установлены с воэможностью контактирования с пазами, выполненными в изложнице, а устройство для охлаждения слитка снабжено охлаждаемой оболочкой, зкранирующей ультразвуковые головки и волноводы от теплового воздействия изложницы.

На фиг. 1 изображена установка, общий вид; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1.

Предлагаемая установка состоит из ковша вакууматора 1 с заливной воронкой 2 и скользящим затвором 3, изложницы 4, устройства 5 для охлаждения слитка и устройства 6 для ультразвуковой обработки металлов.

Устройство 5 для охлаждения слитка содержит защитно-охлаждающую оболочку 7 с патрубками 8 и 9 подвода

35 и отвода охлаждающей среды, диаметрально расположенными вертикальными пазами 10 и коллектором 11 с патрубком 12 и воздушными форсунками 13.

Устройство 6 для ультразвуковой . обработки металла содержит диаметрально расположенные по отношению к изложнице. приводные тележки 14, на каждой иэ которых в направляющих 15 установлена приводная каретка 16, 45 несущая ультразвуковую головку 17 в виде магнитострикционного преобразователя 18, концентратора 19 и волновода 20. Привод каждой каретки 16 осуществляется от мотора-редукто50 ра 21, укрепленного на кронштейне 22 каретки, через шестерню 23, контактирующую с зубчатой рейкой 24, укрепленной на тележке.

В рабочем положении волнвводы 20 контактируют с вертикальными паза ми 25 изложницы.

Установка работает .следующим образом.

Жидкий металл заливают через воронку 2 в ковш-вакууматор 1, где осуществляется вакуумирование стали.

В процессе вакуумирования при открытии затвора 3 необходимый объем металла сливается в изложницу 4. Одновременно с этим для интенсификации ф процесса охлаждения металла в изложнице в защитно-охлаждающую оболочку 7 через патрубок 8 подается охлаждающая среда, а через патрубок 12 коллектора 11 сжатый воздух поступает к воздушным форсункам 13, и, омывая одновременно стенки изложницы и оболочки, охлаждает их.

После заполнения изложницы жидким металлом осуществляется обработка ультразвуком для ускорения процесса кристаллизации слитка и выравнивания структуры металла по всему сечению слитка. Для этого тележки 14, перемещаясь по направлению к изложнице, вводят волноводы 20 ультразвуковых головок 17 через пазы 10 эащитноохлаждающей оболочки 7 до их контакта с пазами 25 изложницы.

При включении ультразвуковых головок 17, питаемых, например, ультразвуковыми генераторами типа УЗГ-10А происходит возбуждение ультразвука в кристаллизуемом расплаве. в результате чего интенсифицируется процесс образования центров кристаллизации. При этом, варьируя взаимным расположением ультразвуковых головок путем их вертикального перемещения и соответствующей установки волноводов в пазах изложницы, можно осуществить равномерную кристаллизацию по всему объему слитка, а следовательно, получить слиток с равномерной мелкозернистой структурой.

Использование в установке предлагаемой конструкции устройства для ультразвуковой обработки металла позволяет улучшить структуру обрабатываемого слитка путем интенсификации образования центров кристаллизации и ускорения процесса кристаллизации в целом, в результате чего улучшается качество металла и ловышается производительность установки, при этом расширятся технологические возможности за счет быстрой переналадки устройства для ультразвуковой обработки слитков разных типоразмеров.

11 ">4339

Кроме того, повышается надежнос ь установки за счет экранирования ультразвуковых головок защитно-охлаждающей оболочкой и дополнительного охлаждения волноводов сжатым воздухом (в следствие этого волноводы могут быть изготовлены из более дешевых сплавов).

Изобретение предназначено для использования в электросталелитейном производстве для получения различных слитков из высококачественной стали.

Экономический эффект от использования предлагаемой установки обусловлен повышением качества структуры слитков и снижением на 50-70Х. времени кристаллизации и определяется из условий экономии около 100 ру6. на каждую тонну производимой высококачественной стали (этому способству5 ет и снижение расходов на дополнительную термообработку слитков для выравнивания структуры металпа).

При годовой программе выпуска слитков из высококачественной стали общей массой 2370 т (без учета перспективы) экономический эффект составит

237000 руб.

Кроме того, при использовании предлагаемого технического решения можно ускорить процесс кристаллизации слитков из различных марок сталей.

1154339

Составитель А.Щербаков

Техред Л.Микеш Корректор В.Вутяга

Редактор Н.Гунько

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

Заказ 263б/25 Тираж 553 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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