Установка непрерывного литья

Установка непрерывного литья

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О О ":: -(: À É È Å

И ЗОБРЕ7ЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (iii908493

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнител:--..зе к ав;. сои -ву (22) ЗаЯвлено 09. 06 . 80 (21) 2935822/22-02 с присоедиие.:ием заявки М (23) Приоритет (5! )М. Кл.

В 22 D 11/06

5Ъоударстваиный комнтет

СССР оо делам нэооретеннй н отхрытнй

Опублнкова -то 28.02. 82. Бюллетень № 8 (53) УДК621.746. ,27(088.8) Дата опубликования описания 28 .02.82

1

Н,И.Герман„ Ц.Н.Ловцов, А,В.Новик1ов и Э.K.Âåëåáàøåâ

1.:.

1 !

Государственный научно-исследовафльски11.и проектный институт сплавов и обработки цвет иьв+-металлов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТАНОВКА НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывному литью металлов и сплавов, а именно к конструкции литейной установки роторного типа.

Известна конструкция установки непрерывного литья роторного типа, состоящая из литейного колеса с горизонтальной осью и с желобом по ободу, формирующего устройства в виде кольцевого сегмента, охватывающего желоб в зоне затвердевания заготовки и заливочного стакана 1.1).

Недостатком известной установки является то, что создаются условия, при которых часть слитка, затвердевшая на сегменте, плохо отделяется и забивает кристаллизатор, что сни" жает стабильность процесса.

Для того, чтобы исключить эти явления в известной конструкции применяют подогрев (в том числе индукционный) зоны заливки металла вклю"

«чая желоб и часть сегмента, верх« нюю часть или весь сегмент выполняют из графита "самосмазывающийся материал", сегменту придают колебательное движение вдоль направления

9 желоба а также сложное колеба-! тельное движение.

Однако верхнюю часть сегмента очень сложно нагреть до температуры выше температуры ликвидуса, так как сегмент находится в постоянном

10 контакте с водоохлаждаемым колесом.

Сложным и нецелесообразным является также осуществление локального индукционного подогрева сегмента !

5 и колеса, выполненного в виде кольца.

Кроме того, известная установка характеризуется высокой пористостью получаемого слитка, недостаточно однородной и мелкозернистой структурой слитка, значительной объемной ликвидацией, особенно для сложнолегированных сплавов, взаимодействием заливаемого металла с окружающей газовой средой в процессе ли908493 тья, нестабильностью структуры и свойств по длине спитка в результате значительного колебания уровня жидкого металла в кристаплизаторе, а также значительным количеством и глубиной поверхностных дефектов слитка

Цепь изобретения — возможность обеспечения стабильности процесса и получения слитка высокого качества, с малой пористостью, мелкозеристого, с однородной структурой и свойствами по сечению и длине, незначительным содер>канием окислов и высоким качеством поверхности. 15

11оставпенная цель достигается тем, что в установке непрерывного литья. содер>кащей кристаллизатор в видс питейного колеса с гopHHонтальной осью и с желобом по ободу, формирующий кольцевой сегмент с приводом е.го продольного колебательного перемещспия и заливочный стакан послед. ий BbiTloJiнен с уплотняющим шлиЦЕМ., ll>ЕЮЩИМ СО СTOPOHbl КОЛЬЦЕВОГО д сегмента прилегающий к его внутренней поверхности зуб, цилиндрическая псиерхnocTь которого выполнена радиусом, coотэетствующнм радиусу обода питейного колеса, а его длина сос- З тавпяc.T -0,,1-2,5 глубины канавки желоба. Ii Bbic т) ii > j>;cnoJ10> 0IIHLIJI HG прот.:<-.CIIDJ.;-;>кпо> зубу конце шпица, Выполне:.,:->ый io цзсн)> IJJJo литейного желоба, причем запивочный стакан установлен

35 с загпублением шпица в литейный желоб> на высоту, равную 0,1.-0,5 глубины литейной канавки, при этом опорная поверхность заливочного стакана Bbl попнена радиусом равным радиусу обо 9 фЦ да литейного колеса, а в днище стакана предусмотрены каналы, в которых размещены подогреватели.

Кольцевой сегмент дополнительно снабжен приводом колебательного пере- мецения его в поперечном по отношению к оси желоба направлении.

Сегмент выполнен оборным из водоохпаждаемого корпуса и сменной пластины из жаропрочногo теплопроводно- 0 го материала, которая закреплена на корпусе через жидкометаллический контак гный слой, выполненный из лег— коплавкого металла или сплава.

Днище стакана и боковые поверхности шпица снабжены теплоизолирующим, жаропрочным и износостойким покрытием или снабжены несколькими опорпымп контактными площадками высотой 0,003 вЂ,03 от величины заглубпения шпица в литейный желоб, суммарная площадь которых составляет 3-10> от площади днища.

На фиг. I схематично изображена установка, общий вид в разрезе; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг, 1; на фиг. 4 — вид В на фиг. 1, на фиг. 5 разрез Г-Г на фиг, 4.

Установка непрерывного литья включает литейное колесо 1 с желобом по ободу, формирующий кольцевой сегмент

2 и заливочный стакан 3.

В днище заливочного стакана 3 выполнены уплотняющий шпиц 4, имеющий со стороны сегмента 2 зуб 5, а с противоположной стороны выступ 6, а также каналы, в которых размещены подогреватели 7 и заливочное отверстие 8.

Заливочный стакан 3 установлен днищем на ободе литейного колеса 1 таким образом, что зуб 5 уплотняющего шпица 4, входящего в желоб колеса 1 прилегает к внутренней поверхности сегмента 2 °

Заливочный стакан 3 снабжен виброприводом 9, при>)умным устройством 10, заливочным патрубком 11, датчиками 12 контроля уровня, теплоизоляцией 13.

Длина зуба 5 выбирается исходя из требования исключения просачивания жидкого металла через стыковое соединение стакан — сегмент с учетом разной величины амплитуд их продольных колебаний и исключения их соударений в процессе работы.

Д=А +А +П +3 1 2 где Д вЂ” длина зуба А и А — ампли 1 2 туды продольных колебаний стакана и сегмента, П вЂ” величина перекрытия зуба и сегмента, исключающее просасывание металла, а 3 — зазор, исключаюций соударение, (обозначения на фиг. не показаны)

Эксперименты показали, что oliтимальные значения этих величин составляют, мм:

А =0,01-2 з

А =0,5-10

П =5-10

3 =2,5-3

Таким образом Д=8-25 мм.

Наиболее характерным размером, установки, определяюцим ее важней908493 6

55 шие параметры, является глубина литейной канавки, которая колеблется для реальных установок в пределах

i0-80 мм. Тогда длина зуба определяется, в диапазоне 0,1-2,5 глубины литейной канавки, При превышении длины зуба более

5 глубины канавки хелаба возникает опасность саударения с образо.=.,вшейся на сегменте корочкой мевЂ; лла, чта ведет к ухудшению поверхности получаемого слитка. При длине зуба менее 0,1 глубины канавки .;:. †.г.аба появляется опасность утечки мет.=п;:а через стык паяцу зубом и се-:: †.нтом из-эа недостаточного перекр.-.." ля зубом сегмента=

Эаглубление 4 шлица в литейную канавку определяется исходя из требования исключения возможности просачивания металла. через стыковае соединение хелоб-стакан.

При увеличении заглубления улуч л:=ь. л экспп,:ат=-дианные качества

1аканя надежно ть уплОтнения срок службы.

Но увеличение эаглубления более

0,.5 глубины канавки яелаба ведет к нарушению теплового ревкома затверцевапня и забиванию кристаллизатара, при э;=глублении шлица в литейную канавк;. знее 0,1 глубины литейной ка наев:: !!..:.язпяется Опасность просачи в .пня ме:л .,:,а через стыкавое соедикение жег .т,;,.ан.

Формирующий кольцевой сегмент

2 снабжен вибраприводом 14, обеспечивающим калебательные движения с заданной частотои и амплитудой B продольном,. по отношению к оси слит,а направлении, и приводом 15, Обеспечивающим колебание сегмента с заданной частотой и амплитудой

1.1/2-2,0 ), где ф — ширина канавки яслаба — поперечном направлении.

К корпусу сегмента 2, в котором выполнены каналы 1б водяного охлаждения,, через жидкометаллический контакт 17 прижата сменная пластина 18.

Сегмент прижат к ободу колеса прижимным устроиствам 19. Для охлаждения желоба литейного колеса служат спрейеры 20. Для уменьшения теплоотвода опорные поверхности днища стакана 3 и шпица 4 покрыты терман износостайким теплоизолирующим покрытием 21 (фиг. 2) или снабжены несколькими Опорны-и контактными площадками 22 (фиг. 4 и фиг. 5), высотой К 0,003-0,03, где — высота заглубления шлица в желоб, суммарной площадью 3-10% от площади днища.

Высота контактных площадок К определяется из условий создания малого воздушного зазора, который исключает непосредстьенный контакт основной части днища стакана с ободом колеса, и в то же время, не позволяет просачиваться жидкому металлу.

Величина такого зазора зависит от жидкатекучести металла, температуры ега перегрева, величины металлостатического давления, материалов стакана и желоба, смазки.

Экспериментально получено, что зазор величиной 0,03-0,08 мм удовлетворяет изложенным требованиям. Вы— сота контактных площадок К, равная величине зазора, составляет при этом 0,003-0,03 от высоты заглубления шница. Высота контактных площадок более 0,03 ат высоты заглубления шпица приводит к просачиванию металла через стык желоб-стакана.

Высота контактных площадок менее

0,003 от высоты эаглубления шпица приводит к увеличению теплоотвода из-за забивания зазора нагаром от смазки, что снижает эффективность контактных площадок. 1лощадь контактных площадок выбирается исходя из требования максимального снижения площади непосредственного контакта днища стакана с ободом колеса без снижения срок"й службы стакана иэ-за истирания площадок.

При этом определяющим факторам является устойчивость материала днища стакана к истиранию, Оптимальные результаты получены для графитовых стаканов с суммарной площадью контактных площадок

5-10Х, а для стальных стаканов

3-5Х, от общей площади днища.

Таким образом, для стаканов из разразличных материалов принимаем оптимальный размер площадок 3-10% от площади днища.

При увеличении размера площадок боее 10% от площади днища существенно снижается эффект от применения площадок из-за увеличения теплоотвода. При размере площадок менее

37. снижается срок службы стакана из-за истирания контактных BJIop(RpoK

90849 3

Установка работает следующим об. разом.

Жидкий металл непрерывно поступает через патрубок 11 в заливочный стакан 3, уровень металла в котором ко:dòðîëèðóåòñÿ датчиками 12, Бибропривод 9 сообщает колебан..1я стакану 3 и соприкаса1вщемуся с ним жидкому металлу. Частота и амплитуда этих колебаний задается из условия равномерного, распределения фаз и получения мелкозернистой структуры слитка.

1цлиц 4 в днище стакана 3 нагрет до температурь выше температуры ликвидуса благодаря 1одогревателчм

7, поэтому на начdJIbHQM участке затверд»-.1а1-ие происходит только в 30 нах, прилегающих к стенкам желоба, и 1;ро:eoñ напоминает процесс намоpà.а;ванин, при котором затвердевший

;.å E à 1E1EIческий сердечник движется а иаи1 е расплавленного металла Осу шеств11е11ие такого процесса позволяет получить с 1иток с мглкозер-IEieòoé о7 уктурой и без центральной усапо :1ИОЙ иористос 1 и

11осл е з атв ерд ев ения 20-70Х се†-.,:- 1ия с1п-тка 23 он поп,здается в

-;o1-.> =-одосх. жкьаемсго формирующего с =-.Гме нта 2 пв е процесс 3 атвердсва1111я зак3 нч 1»а » 1 я .ip=; это.1 =.=..òâ=-рцевающая на се1 . 1е11т"» .. . корка м»телла сОа(тастсл с зат.зердеп11ей на колесе 1 массой мста TT а и увлекае гся ею так чтo

» абив а ния крис та1глизатора не происходи т

Вибропривод 1 с.ообщает продоль" ные колебания сегменту 2 и соприкасающе11ус11 с Вим ъядкому металлу. ..1,..стота -1 амплитуда этих колебаний задаются отличнымл от величин этих параметров для стакана, так как помимо обеспечения равномерной и мелкозернистой структуры вибрационные колебания сегмента должны обеспечить легкое отделение корки металла от сегмента и Высокое качество ее

ПОВЕРХ11ОС ГИ е

Одновременно сегменту сообщаются от привода 15 поперечные колебания 11алой частоты (5-30 колебаний в минуту) с амплитудой «++(1/2-2,0) в, где  — иир1п1а желоба, что позволяет осуществчять равномерную смазку рабочей поверхности сегмента 2 за счет переноса смазки с обода колеса, облегчает тепловои режим работы сегмента и увеличивает срок его службы. Ьыбор частоты поперечных колебаний (5-30 колебаний в минуту) зависит от рода метапла, скорости литья, вида смазки, амплитуды поперечных и продольных колебании.

0 целью уменьшения пористости слитка и улучл1ения качества его поверхности в стакане поддерживается

Высокий уровень Н жидкого металла (фиг. 2), равный 0,3-0,о от глубины стакана.

11оскольку уплотняющий шлиц 4 с зубом 5 и выступом 6 прилегают к сопрягаемым деталям (желобу колеса

1 и сегменту 2) с расчетными зазорами, то утечки жидкого металла через подвижные стыковые соединения не происходит.

Материал заливаемого стакана выбирается в зависимости от вида металла или сплава, Для литья меди и медных сплавов используют, например силицированный графит. Бвиду высокой теплопроводности этого материала возникает опасность захолаживания шлицQ. стакана из-за контакта с колесом ниже температуры л11квидуса, что может повести к образова11ию корки металла на шпице и забиванию кристаллизатора, Для устранения этого явления на днище и шлиц стакана 3 наносится слой тугсплавкого и износостойкого теплоизолируюшего покрытия 22 (фиг. 4),, например алунда, методом плазменного напыления.

Ь сну 1ае затруднений с техноло- гиеи покрытия, уменьшают теплоотвод, ограничв контактную поверхность днища стакана 3 и шлица ч несколькими опорными площадками 22 (фиг. ч), высота которых составляет К=0,0030 03, где — высота заглубления шпица в желоб, а су1ачарная площадь

3-1ОЖ от площади днища, При этом между днищем и шлицем

4 стакана 3 и колесом 1 образуется зазор величиной 0,003-0,03, обеспечивающий резкое уменьшение теплопередачи в наиболее опасной зоне и, в то же время, исключающий просачивание жидкого металла.

После окончания процесса затвердевания непрерывно литой слиток 23 с помощью известных приемов и.устройств

90о49 снимается с колеса и подвергается дальнейшей обработке: зачисте, прокатке, волочению и намотке.

Предлагаемая конструкция установки наиболее полно удовлетворяет современным требованиям к установкам непрерывного литья, Благодаря применению большего металлостатического давления в процессе литья достигается меньшая пористость и лучшее качество поверхности слитка, Благодаря вибрированию жидкого металла в процессе литья и кристаллизации и применению принципа намораживания получается сл«1ток с однородной мелкозернистой структу— рой без осевой пористости.

Применение подвижного в поперечном направлении сегмента со сменной пластиной на жидкометаллическом контакте повышает время непрерывной работы кристаллизатора и облегчает его ремонт.

Внедрение предлагаемой установки в промьнппенность позволит получить значительный экономический эффект— не менее 100000 руб в год по сравнению с известными установками за счет повьппения качества слитка и времени непрерывной работы, более низких капитальных затрат на изготовление и текущих затрат на эксплуатацию.

Формула изобретения

1. Установка непрерывного литья, 40 содержащая кристаллизатор в виде литейного колеса с горизонтальной осью и желобом по ободу, формирующий кольцевой сегмент с приводом его продольного колебательного пе45 ремещения и заливочный стакан, о тличающаяся тем,чfo»с целью обеспечения стабильности процесса и получения слитка высокого качества, заливочный стакан выполнен с уплотняющим шлицем, имеющим

50 со стороны кольцевого сегмента при— легающий к его внутренней поверхности зуб, цилиндрическая поверхность которого выполнена радиусом, соотьетствующим радиусу обода литейного коле5

3 10 са, а его длина составляет 0,1-2,5 глубины канавки желоба, и выступ, расположенный на противоположном зубу конце шлица, выполненный по профилю литейного желоба, причем заливочный стакан установлен с заглублением шлица в литейный желоб на высоту, равную 0,1-0 5 глубины литейной канавки, при этом опорная поверхность заливочного стакана выполнена радиусом, равным радиусу обода литейного колеса, а в днище стакана предусмотрень1 каналы, в которых размещены подогреватели.

2. Установка по и. 1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью равномерного нанесения и распределения смазки по рабочей поверхности сегмента и повышения его срока службы, кольцевой сегмент дополнительно снабжен приводом колебательного перемещения его в поперечном по отношению к оси желоба направлении.

3. Установка по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения эксплуатационных расходов на периодическую замену сегмента вследствие разъедания его поверхности расплавленным металлом, сегмент выполнен сборным из водоохлаждаемого корпуса и сменной пластины из Жаропрочного теплопроводного маматериала, которая закреплена на корпусе через жндкометаллический контактнчй слой, выполненный из легкоплавкого металла нли сплава.

4, Установка по пп. 1-3, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения теплоотдачи от днища стакана,к ободу колеса, днище стакана и боковые поверхности шлица снабжены теплоизолирующим жаропрочным и износостойким покрытием.

5. Установка по пп. 1-4, о т— ли ч ающ а я с я тем, чт однище стакана и .боковые поверхности шлица снабжены несколькими опорными контактными площадками, выполненными высотой, равной 0,003-0,03 величины заглубления шлица в литейный желоб, суммарная площадь которых составляет 3-107 от площади днища.

Источники информации, принятые во внимание нри экспертизе

1, Патент Великобритании

М 1265299, кл. В 3 Р» 1969.

9()8493

Составитель В.Балашов

Редактор М.Янович Техред M. Рейвес Корректор M.UIàðîøè

Заказ 696/12 Тираж 853 11одпи сно е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, 11осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал 111111 "Патент", r. Ужгород, ул, Прс .ектная, 4