Устройство для непрерывного литья биметаллических полых заготовок

Устройство для непрерывного литья биметаллических полых заготовок

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Для получения биметаллических полых заготовок с тонким внутренним слоем, полый дорн состоит из двух ступеней , входная коническая ступень обеспечивает формирование внешнего слоя с большей толщиной, выходная цилиндрическая ступень выполнена с каналами для подвода жидкого металла, а охлаждаемый кристаллизатор имеет возможность перемещения в радиальном направлении относительно оси дорна. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 B 22 D 11/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4 (, (л)

О

)Ю

Ф,> ! (21) 4879639/02 (22) 02,11.90 (46) 23.09.92; Бюл. N 35 (71) Донецкий политехнический институт (72) B,cD.Блескун, B.З.Гольдин, В.К.Бобровский, В.М.Зеленский, А.Д.Иванченко и B.В,Мельникова (56) Авторское свидетельство СССР

М 908488, кл. В 22 0 11/00, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОЛ ЫХ ЗАГОТОВОК

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве биметаллических полых заготовок с тонким внутренним слоем, например для подшипников скольжения, из цветных и черных металлов и сплавов методом непрерывного литья.

Известно устройство для непрерывного литья биметаллических заготовок (1).

Недостатком известного устройства является невозможность получить одинаковую по периметру толщину внешнего и внутреннего слоя заготовки в условиях горизонтального литья.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для непрерывного литья биметаллических заготовок, содержащее охлаждаемый наружный кристаллизатор и установленный внутри него полый дорн, Недостатком известного устройства является невозможность получить биметаллическую полую заготовку из сплавов с близкой температурой плавления или легко„„5U „„17б3084А1 (57) Для получения биметаллических полых заготовок с тонким внутренним слоем, полый дорн состоит из двух ступеней, входная коническая ступень обеспечивает формирование внешнего слоя с большей толщиной, выходная цилиндрическая ступень выполнена с каналами для подвода жидкого металла, а охлаждаемый кристаллизатор имеет возможность перемещения в радиальном направлении относительно оси дорна. 2 з.п, ф-лы, 2 ил, плавкого сплава для внутреннего слоя, а также при сравнительно небольшой толщине внутреннего слоя заготовки. Кроме того, при горизонтальном непрерывном литье известное устройство не обеспечивает одинаковую по периметру толщину внешнего и внутреннего слоем, что приводит к повышенному расходу дорогостоящего сплава внутреннего слоя заготовки.

Целью изобретения является повышение качества получаемых заготовок за счет снижения разнотолщинности внешнего и внутреннего слоя заготовки по ее периметру

Для достижения поставленной цели в устройстве для непрерывного литья биметаллических заготовок, содержащем охлаждаемый наружный кристаллизатор и установленный внутри него полый дорн, последний выполнен глуходонным ступенчатым, причем входна.я ступень, обеспечивающая формирование внешнего слоя с большей толщиной, выполнена коническая формы, а выходная, предназначен1763084

Устройство содержит полый дорн 1, наружный кристаллизатор 2, соединенный по конусной поверхности с водоохлаждаемым кожухом 3, Между дорном и наружным кри5 сталлизатором находится канал 4 для подвода расплава металла, формирующего внешний слой биметаллической заготовки, Дорн имеет внутреннюю полость 5, в котрую поступает расплав второго металла, 10 формирующего внутренний слой заготовки, и каналы 6, расположенные перпендикулярно к оси дорна и обеспечивающие подачу расплава второго металла к внутренней поверхности кристаллизующейся отливки из

15 первого металла. Зазор 0> между входной ступенью дорна и кристаллизатором обеспечивает формирование внешнего слоя 7 биметаллической заготовки, а зазор

Bz между входной и выходной ступенями до20 рна — внутреннего слоя 8. Направляющие 9 и пазы 10 обеспечивают перемещение кристаллизатора в радиальном направлении относительно неподвижного дорна, Для предотвращения натяга между кри25 сталлизующейся заготовкой и дорном, вхОдная ступень его, на которой формируется внешний слой с большей толщиной, имеет коническую форму с диаметрами d1 и d1 и длиной l<, а длина выходной ступени цилин30 дрической формы с диаметром бг от места подвода жидкого Металла, на которой формируется внутренний слой с меньшей толщиной, ограничивается в принимается равной i> = (1,0 — 1,5) 1д2/д1

35 Каналы 6 располагаются равномерно по периметру дорна, количество и диаметр их должны быть достаточными для питания кристаллизующейся отливки, Устройство работает следующим обра0 зом.

Расплавленный металл из печи поступает по каналу 4 в пространство междудорном

1 и кристаллизатором 2, На участке I,, дорна происходит кристаллизация металла, фор5 мирующего внешний слой 7 заготовки за счет отвода тепла через водоохлаждаемый кожух 3. Другой расплав поступает из отдельной емкости во внутреннюю полость 5

0 дорна и через каналы 6 на участке lz заполняет пространство между сформировавшейся поверхностью первого слоя и поверхностью дорна, образуя внутренний слой 8 заготовки.

В связи с неравномерным отводом тепла от верхних и нижних слоев металла в процессе горизонтального непрерывного литья, фронт кристаллизации будет наклонен к оси дорна (линия АВ, см. фигуру) и поскольку кристаллизация внешнего слоя ная для формирования внутреннего слоя с меньшей толщиной, — цилиндрической формы и дополнительна снабжена каналами для подвода жидкого металла к внутренней поверхности заготовки, расположенными перпендикулярно к оси дорна, а охлаждаемый наружный кристаллизатор выполнен с возможностью перемещения относительно оси дорна в радиальном направлении, Кроме того, длина выходной ступени дорна в направлении от места подвода жидкого металла составляет lz = (1,0 — 1,5)l> дг/д1, где I < — минимальная длина входной ступени дорна, мм; д и д1 — величина зазоров между входной ступенью дорна и кристал° лизатором и между входной и выходной ступенями дорна соответственно, мм, Такое устройство для непрерывного литья позволяет получить биметаллическую полую заготовку с одинаковой по периметру толщиной внешнего и внутреннего слоев заготовки в условиях горизонтального непрерывного литья.

Таким образом, предлагаемое решение отличается от прототипа тем, что в устройстве для непрерывного литья биметаллических полых заготовок полый дорн выполнен глуходонным ступенчатым, причем входная ступень, обеспечивающая формирование внешнего слоя с большей толщиной выполнена конической формы, а выходная, предназначенная для формирования внутреннего слоя с меньшей толщиной— цилиндрической формы и дополнительно снабжена каналами для подвода жидкого металла к внутренней поверхности заготовки, расположенными перпендикулярно к оси дорна, а охлаждаемый наружный кристаллизатор выполнен с возможностью перемещения относительно оси дорна в 4 радиальном направлении. Кроме этого, длина выходной ступени дорна в направлении от места подвода жидкого металла составляет lz = (1,0 — 1,5)l< дг/ д1 . Это позволяет получить одинаковую по периметру толщи- 4 ну внешнего и внутреннего слоев заготовки в условиях горизонтального литья, обеспечить экономию дорогостоящего сплава внутреннего слоя заготовки.

Перечисленные признаки отвечают кри- 5 терию "новизна". Заявляемые признаки не выявлены в технических источниках и на этом основании можно сделать вывод, что эти признаки соответствуют критерию "существенные отличия". 5

На фиг. 1 приведено устройство для непрерывного литья биметаллических полых заготовок, общий вид; на фиг, 2 — то же, разрез, 1763084

55 заготовки осуществляется на конической части дорна, толщина этого слоя в верхней и нижней частях заготовки будет различной, соответственно д и 0), в связи с этим различной будет и толщина внутреннего слоя — Bz и 03 . Для устранения разнотолщинности внешнего слоя заготовки водоохлаждаемый кожух 3 перемещают в вертикальной плоскости в пазах 10, при этом наружный кристаллизатор 2 перемещается по направляющим 9 относительно неподвижного дорна 1, благодаря чему зазор между дорном и кристаллизатором, а значит и толщина внешнего слоя заготовки в верхней и нижней частях изменяются. При одинаковой по периметру толщине внешнего слоя заготовки, цилиндрическая форма второй ступени дорна обеспечивает не тол ько одинаковую по периметру толщину, но и 20 отсутствие эксцентриситета внутреннего слоя заготовки даже при наклоне фронта кристаллизации к оси дорна в условиях горизонтального непрерывного литья.

Пример. Была получена биметалли- 25 ческая полая заготовка с внешним диаметром 80 мм, толщина первого слоя из бронзы

БрА9ЖЗ 0> = 12 мм, толщина второго слоя из бронзы Бр012 дг = 5 мм, Диаметры дорна; d< =56 мм; d< =62 мм; d< =50мм;

I, П

dz = 46 мм. Подводящие каналы диаметром

5 мм в количестве 8 штук были расположены на выходной ступени дорна с шагом 15 мм.

Минимальная длина входной ступени дорна определялась методом слива жидкого ме- 3талла и составляла 11 = 60 мм (фактическая длина была принята 80 мм). Длина выходной ступени дорна от места подвода жидкого металла определялась по формуле:

Iz = (1,0 — 1,5)11 дг/д1 = (1,0 — 1,5) . 80 — 40

12

= 34 — 50 мм.

Процесс непрерывного литья осуществляли при длине lz = 30; 40, 50 и 60 мм.

При симметричном расположении до- 45 рна относительно кристаллизатора толщина первого слоя в верхней части заготовки составила д = 14 мм, а в нижней — 81 = 10 мм, т,е. разнотолщинность составила 4 мм

50 или около 30 . После перемещения кристаллизатора вниз и установки дорна с эксцентриситетом 2 мм разнотолщинность была устранена.

При длине выходной ступени дорна Iz =

=30 мм, что меньше минимального размера, на внутренней поверхности заготовки наблюдались наплывы, свидетельствовавшие о неполном претекании процесса кристаллизации, тогда как при длине lz = 60 мм, что больше максимального размера, наблюдалось схватывание дорна с заготовкой в результате натяга, особенно при снижении температуры жидкого металла.

Экономический эффект от применения предлагаемого устройства в условиях ПО

Донецквторцветмет составляет 0,8 тыс. рублей на одну тонну заготовки за счет экономии оловянной бронзы.

Формула изобретения . 1. Устройство для непрерывного литья биметаллических полых заготовок, содержащее охлаждаемый наружный кристаллизатор и установленный внутри него полый дорн, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества получаемых заготовок за счет снижения разнотолщинности внешнего и внутреннего слоя заготовки по ее периметру, дорн выполнен глуходонным ступенчатым с конической входной ступенью и выходной ступенью цилиндрической формы, при этом выходная ступень дорна выполнена с каналами для подвода жидкого металла к внутренней поверхности заготовки, расположенными перпендикулярно оси дорна, а охлаждаемый наружный кристаллизатор выполнен с возможностью перемещения относительно оси дорна в радиальном направлении.

2. Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что длина выходной ступени дорна в направлении от места подвода жидкого металла составляет !2 = (1,0 — 1,5)ll 02/д где lp — минимальная длина входной ступени дорна, мм; дг и 0> — величина зазоров между входной ступенью дорна и кристаллизатором и между входной и выходной ступенями дорна соответственно, мм.

1763084

Составитель В, Блескун

Техред M,Mîðråíòàë Корректор С. Юско

Редактор

Заказ 3410 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101