Устройство для непрерывного литья металлов и сплавов со сверхвысокими скоростями охлаждения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ СО СВЕРХВЫСОКИМИ СКОРОСТЯМИ ОХЛАЖДЕНИЯ, содержащее герметизированную камеру, источник нагрева, кристаллизатор с приводом и дозатор расилава, представляющий собой разливочную воронку, о тличающеес я тем, что, с целью повышения температуры литья и увеличения надежности работы устройства, дозатор выполнен яэ высокотеплопроводного материала, при этом отношение общего объема дозатора к объему его полой конусной части составляет

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.

ПЮ а1) у(5н В 22 В 11 14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф Ч

° °

° »

Ъ»

Уолус

ЕЕпиА7

Pmnee q

ГОСУДАРСТНЕННЦЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTHA (21) 3282553/22-02

:(22) 19.03.81 (46) 30.06.83. Бюл. Э 24 (72} Ю.К.Ковнеристый, Э.К.Осипов, В,Н.Сумароков,E.A.ТроФимова и Н.П.Болотина (71) Институт металлургии им. А.A.Áàé кова (53) 621 . 746. 27 (088 ° 8) (56) 1. Герман Э. Непрерывное литье.

М., Металлургиздат, 1961, с. 105106.

2. Т1 ап1цв 80, .Science апй Technology. Proceedings of the Forth International Conference of Titanium

Kioto, Japan, Мау 19-20, 1980.. А Publication of the Metallurgical Society

of АЛ4Е, V» 2, р 1138, Fig»1. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО

ЛИТЬЯ METAIIOB И СПЛАВОВ СО СВЕРХВЫСОКИМИ .СКОРОСТЯИИ ОХЛАЖДЕНИЯ, содержащее герметизированную камеру, источник нагрева, кристаллизатор с приводом и дозатор расплава, представляющий собой разливочную воронку, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения температуры литья и увеличения надежности работы устройства, дозатор выполнен иэ высокотеплопроводного материала, при этом отношение общего объема дозатора к объему его полой конусной части составляет (4-6):1.

1025488

Изобретение относится к металлургии, в частности к устройствам для непрерывной разливки металлов и сплавов со сверхвысокими (10 -10 град/с) скоростями охлаждения расплавов.

Известно устройство для непрерывного литья, содержащее дозатор со сливным отверстием, выполненный в виде конусной воронки, футерованной изнутри огнеупорным материалом, и вращающегося цилиндра из высокотеплопро- 10 водного материала. В известном устройстве расплав под действием силы тяжести вытекает из доватора и попадает на наружную поверхность вращающегося цилиндра (1). 35

Применение известного устройства связано. жесткими ограничениями по величине температуры и степени химической активности расплава, что связано с отсутствием или дефицитностью высо-.10 костойких и технологичных огнеупорных материалов, иэ которых можно изготовить дозаторы требуемой конфигурации.Из-за неизбежного загрязнения

Расплава продуктами его взаимодействия с материалом дозатора известные устройства даже при достаточной мощности источника нагрева не позволяют получать качественной ленты из таких тугоплавких или реакционноактивных в расплавленном виде металлов., как титан, цирконий, гафний, .ванадий, ниобий, хром и др. и большинства сплавов на их основе.

Другим недостатком известного устройства является низкая ресурсная работоспособность, обусловленная быстрым износом доэатора, а также трудоемкость, сложность,и высокая стоимость изготовления доэаторов из большинства огнеупорных материалов . 40

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для непрерывного литья металлов и сплавов, содержащее герметиэированную камеру, источник нагрева 45 (высокочастотный индуктор), вращающийся вокруг горизонтальной оси цилиндр-кристаллизатор с приводом и дозатор расплава, представляющий собой разливочную воронку, выполненную иэ низкотеплопроводного огнеупорного ма. териала (кварца). Максимально допускаемая температура литья ограничена стойкостью кварцевого доватора и не превышает 1250-1300 С.

Цель. изобретения - повышение тем- 55 пературы литья и увеличение надежности работы устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для непрерывного литья металлов и сплавов со сверхвы- 60 сокими скоростями охлйждения, содержащем герметизированную.камеру, ис-. точник нагрева, вращающийся кристаллиэатор с приводом и дозатор распла° ва, представляющий собой,разливочную 65 ко-. отобъавнес . аюа я соево» я), тор ль. ли- . анном эано

t норисром аме-:

PcLX ° нутоеди) копо ей обътанолос. носэаатор

RM» окоер, линда реп плие нутину явталворонку, дозатор выполнен из выс теплопроводного материала, приче ношение общего объема доэатора к ему его полой конусной части сос ляет (4-6):1.

На фиг. 1 показана схема выпо ния устройства с подачей струи р плава на наружную поверхность sp щегося кристаллизатора на фиг. то же, с подачей струи расплава внутреннюю поверхность вращакицег кристаллизатора.

В герметизирсванной камере 1, диненной с системой -откачки и по да инертного газа (например, .гел установлены высокочастотный инду

2, высокооборотный электродвигат

3 с насаженным на его вал криста затором 4 и дозатор 5, зафиксиро ный с помощью держателя 6 между дуктором и кристаллизатором в та положении, чтобы ось симметрии д тора была ориентирована вертикал и проходила через центр индуктор а сливное отверстие обращено к к таллизатору. Электродвигатель с таллиэатором и держатель с дозат смонтировайы на массивной опорно ,плите 7, устанавливаемой на дно ры на гасящих вибрацию амортизат

Индуктор смонтирован на боковой ренней стенке камеры.

Дозатор выполнен из высокотеп проводного материала (например, в виде открытой сверху воронки с нической полостью и,калиброванн сечению сливным отверстием в ниж части. При этом отношение общего ема доэатора к объему полости со ляет (4-6):1 ° Внутренние стенки ти полированы до 10-12 класса то ти. Для удобства извлечения иэ д тора застывшего в нем металла до выполнен разъемным по плоскости метрии.

Кристаллиэатор выполнен из в теплопроводного материала (напр из меди, брОнзы) в виде сплошног или полого барабана с наружной ц рической или внутренней коническ рабочими поверхностями. Система ления электродвигателя к опорной те позволяет подводить под сливн отверстие доватора наружную или ренюю поверхности кристаллизатор что,дает воэможность изменять фо ленты .застывшего расплава и в ши ких пределах регулировать ее то и скорость охлаждения.

Плавильная камера одновременн ляется приемником сходящей с крис лиэатора ленты. Для уменьшения У встречи ленты с внутренней боков поверхностью камеры боковой nose ности камеры придана цилиндрическ форма., Устройство работает следунщим разом.

3 1025488 4

Металл или сплав расплавляют в ин- гарниссажного слоя. При данном отно-) дукторе 2 во взвешенном состоянии в шении объемов отсутствует диффузион- вакууме или атмосфере инертного газа.,ное взаимодействие между расплавом

По достижении требуемой температуры и дозатором из-за низкой (450-500 С) расплава магнитное поле индуктора температуры установившегося тепловоотключают и расплав 8 под действием 5 го равновесия. Нижний предел обусловсилы тяжести сливается в полость до- лен тем, что при V ::Ч <4 при постуП= затора 5. В силу интенсивного отвода ленин в дозатор расплавов с высокими тепла от расплава в массу дозатора значениями температуры, плотности и слой расплава, непосредственно приле- удельной теплоемкости, например ниогающий к внутренним стенкам полости, f0 бия, гафния и т.п. сплавов на основе мгновенно застывает в виде тонкого тугоплавких металлов, -может произойгарниссажного слоя, который предохра- ти диффузионное сваривание металла няет дозатор от воздействия расплава. с дозатором из-за черезмерно высокой

За время, необходимое для распростра- степени его нагрева. Верхний предел нения фронта кристаллизации от пери- 15 обусловлен требованиями экономии маферии ванны к ее центру, из дозаяо- териала и компактности устройства. ра успевает вытечь 25-40% от объема Увеличение отношения V ..V свыше б залитого в.него расплава, который s является нецелесообразным вследствие . видЕ струи с диаметром, соответствую- излишнего увеличения габаритов устщим диаметру сливного отверстия, пос- ройства. тупает на поверхность вращающегося На предлагаемом устройстве провес большой скоростью кристаллизатора дено более двухсот плавок с получе4. На этой поверхности расплав засты- нием длицномерных (до 25 м) лент из вает тонким слоем и под действием разнообразных металлов и сплавоВ, в ц р о силы (или ее составляю- том числе Hiтитана, циркония, гафния, цент обежной с

) од т кристаллиэатора в ви- ванадия, ряда жаропрочных сплавов с

25 де ленты кбт д енты, кбторая скользит по внут- температурой плавления 2000-2300 С. ренней боковой поверхностн камеры 1, Химический и спектральный анализ не укладываясь затем кольцами на ее дно. выявили в лентах присутствия материаВследствие большой скорости -вращения ла дозатора. Кажцый дозатор выдержикристаллизатора (5000-15000 об/мин) З0 вал от 70 до 100 заливок расплава и высокой теплопроводности его мате- . без видимых изменений состояния пориала скорость охлаждения расплава верхности полости и сечения сливного может достигнуть 105-l-0 град/с при . отверстия. подаче струи иа наружную поверхность Предлагаемое устройство практичес/ и lp -10 град/с при подаче на внут- 5 ки не имеет ограничений по температуреннюю поверхность крнсталлизатора. ре литья обладает повышенной надежОстаток застывшего в доваторе метал- ностью и ресурсной работоспособностью

I ла извлекают и используют для повто" позволяет получать качественные лен" рения процесса. ты из тугоплавких и химически активдля исключения взаимодействия рас-40 ных в расплавленном виде металлов и плава с дозатором необходимо, чтобы сплавов. Указанный положительный эффорв ирование защитного гарниссажного фект достигается за счет наличия в слоя происходилб достаточно быстро устройстве дозатора, который не вза:и чтобы температура установившегося имодействует с высокотемпературными теплового равновесия между доэатором 45 или химически активными расплавами, . и оставшимся в нем металлом не превы- хорошо противостоит тепловым ударам, сила температуру, при которой процес- не коробится и не растрескивается, сы взаимной диффузии могли бы полу» не подвергается корроэионному и эрочить заметное развитие. В устройст» зионному износу. ве .оба эти условия удовлетворяютс" SO Для изготовления дозаторов могут потому, что дозатор выполнен иэ высо" быть использованы такие недефициткотеплопроводного материала и отно- ные и хорошо поддающиеся токарной и шение общего объема дозатора Ч„ к, фрезерной обработке материалы, как

Ч объему заполняемой расплавом полости - медь бронза латунь

° I составляет (4-6) il, Высокая тепло- Применение изобретения позв л т

55 о волит проводность материала способствует рас;ширить ассортимейт металлов и интенсивному теплоотводу от контакти- сплавов, as раснлавов которых могут рукщих с дозатором слоев расплава и быть получены длинномерные быстроэапрактически мгновенному образованию .каленные ленты высокого качества.

1025488

ЛЬлусК

&маъка (рог. 2

Составитель A.Ïîïîâ

Редактор С.Пекарь ТехредМ, Гергель КорректОр В.Гирняк

Зак аз 44 60/8 Тираж 813 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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