Способ непрерывной отливки армированной заготовки и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной отливке армированной заготовки большого поперечного сечения . Цель изобретения - улучшение качества заготовки и повышение производительности процесса литья. Способ включает подачу металла в кристаллизатор, введение в него сверху кристаллизатора-холодильника , а снизу - затравки, подачу металла в кристаллизатор-холодильник и формирование в нем армирующего элемента , утепление поверхности металла шлаком, при этом в затравке выполняют отверстия, а подачу металла в кристаллизатор-холодильник в начале вытягивания слитка осуществляют через отверстия в затравке, а в дальнейшем - через отверстия, проплавляемые жидким металлом в стенке отливаемого армирующего элемента. Устройство содержит кристаллизатор 1, промежуточную емкость 1 с вертикальным каналом 4. кристаллизатор-холодильник 5, затравку 6. в затравке 6 выполнены отверстия, расположенные по меньшей мере в два ряда по ее высоте, которые совпадают с участками поверхности кристаллизатора-холодильника с минимальной интенсивностью охлаждения, что обеспечивает повышение качества заготовки за счет равномерности ее структуры 2 с.п. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОКЭЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s3)s В 22 0 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4437850/02 (22) 08.06.88 (46) 30.11.91. Бюл. № 44 (72) А.В. Гуляев (53) 621.746.047(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 710768, кл. В 22 D 11/04, 1975. (54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ ОТЛИВКИ

АРМИРОВАННОЙ ЗАГОТОВКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной отливке армированной заготовки большого поперечного сечения. Цель изобретения — улучшение качества заготовки и повышение производительности процесса литья. Способ включает подачу. металла в кристаллизатор, введение в него сверху кристаллизатора-холодильника, а снизу — затравки, подачу металла в кристаллизатор-холодильник и

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной отливке армированной заготовки большого поперечного сечения.

Цель изобретения — улучшение качества заготовки и повышение производительности процесса литья.

На фиг. 1 — продольный разрез устройства; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — часть продольного разреза затравки для кристаллизатора-холодильника; на фиг.

4 — осевая часть поперечного сечения Б — Б на фиг, 1.

Нэд кристаллизатором 1 (фиг. 1) установлена промежуточная емкость 2 с крышкой 3. Через вертикальный канал 4 в емкости в полость кристаллизатора соосно Ы „„1694326 А1 формирование в нем армирующего элемента, утепление поверхности металла шлаком, при этом в затравке выполняют отверстия, а подачу металла в кристаллизатор-холодильник в начале вытягивания слитка осуществляют через отверстия в затравке, а в дальнейшем — через отверстия, проплавляемые жидким металлом в стенке отливаемого армирующего элемента, Устройство содержит кристаллизатор 1, промежуточную емкость 1 с вертикальным каналом 4, кристаллизэтор-холодильник 5, затравку 6, в затравке 6 выполнены отверстия, расположенные по меньшей мере в два ряда по ее высоте, которые совпадают с участками поверхности кристаллизатора-холодильника с минимальной интенсивностью охлаждения, что обеспечивает повышение качества заготовки 3а счет равномерности ее структуры.

2 с.п. и 3 3.и. ф-лы, 3 ил.

° и с ним введен кристаллизатор-холодильник О

5, предназначенный для отливки полого ) разнотолщинного в поперечном сечении ар- ф мирующего элемента и затравку 6. Разнотолщинность обеспечивается путем неравномерного отвода тепла от охлаждаемой поверхности, для чего вертикальные каналы 7, по которым циркулирует охладитель, располагают друг от друга и от охлаждаемой поверхности на расстоянии, обеспечивающем получение полого армирующего элемента с заданной минимальной и максимальной толщиной стенки по периметру поперечного сечения (фиг. 2). Кристаллизатор-холодильник установлен с возможностью вертикального перемещения при помощи привода 8. Этот же привод

1694326 может быть использован для сообщения кристаплизатору-холодильнику возвратнопоступательного движения в вертикальной плоскости с заданной частотой и амплитудой, Высота кристаллизатора-холодильника должна исключать возможность подъема металла выше его верхнего торца при максимальном рабочем разрежении газа в его полости или (и) максимальной глубине погружения s металл. Полость коисталлизатора-холодильника сверху закрыта герметично крышкой 9, содержащей газопровод 1О, сообщенный с вакуум-насосом. Наружная погружаемая в расплав поверхность кристаллизатора-холодильника покрыта теплоизоляционным огнеупорным:слоем, предотвращающем образование настыли на этой поверхности и повь шающем эффективность использования Охладителя (не liGказано).

Пример 1. Жестко соединенные между собой затравки, изготовленные из металла, аналогичного разчиваемому, вводят снизу в кристаллизатор 1 и кристаппизатсрхолодильник 5, при этом продольные прорези или отверстия в затравке кристаплизатора-холодильника должны совпадать с участками с максимальной толщиной его стенки, Включают вакуум-насос и по газопроводу 9 Откачивают гаэ из полости кристаллизатора-холоди.чьника, Запопн я ют металлом .кристаппизатор из промежуточной емкости 2, Оегупируя расход металла через каналы по-ру;<ных стэка. Нов запорными устройствами, Металл. заполняющий полость кристаплиэатора 1, через отверстия (щели) в затравке, заполняет полость этой затравки. Когда уровень мегалла в кристаллизаторе, досч иг нет:.Ижнего торца кристаллизатора-холодильника, полость последнего будет загерметизированв жидким металлом снизу, в результате чего давление газа в этой полости на <нет уменьшаться, à vpoBGHb металла соответственно

16

20 повышаться над уровнем металла в кристал-, 45 лизаторе Устанавливают рабочее разрежение газа, обеспечивающее заданное превышение уровня металла, при этом металл через отверстия в затравке и ее полссть поступает В кристаллизатор-холодильник. 50

Когда уровень металла в кристаллизаторе и в кристаллизаторе-холодильнике достигнет установленного, включают механизм вытягивания заготовки; одновременно начинают вытягивать и соединен ныи с ней армирующий элемент: толщлна стенки затравки должна обеспечить ее механическую прочность в течение времени нахождения в жидком металле. При этом величина

Отверстий в стенке затравки, а также интенI

4 сивность ее охлаждения должны Обеспечивать образование в этих отверстиях твердой корки, которая при контакте с жидким металлом будет полностью расплавлена, что обеспечивает непрерывную подачу металла из жидкой сердцевины заготовки в полость кристаллизатора-холодильника через полость армирующего элемента с объемным расходом, равным объемному расходу твердого металла из;<ристаллизатора-холодил ьника в виде армирующего элемента.

Утепляю поверхность металла в кристаллиэаторе слоем смеси или синтетического шлака и стабилизируют параметры процесса непрерывной отливки армированной заготовки, Возможен вариант, когда кристаллизатору-холодильнику 5, как и кристалпизатору 1, сообщают возвратно-поступател ьное движен ие в верти:<апьн ой полости с установленной частотой и амплитудой. Вследств å неравномерного отвода тепла от охпаждаемой поверхности армирующий элемент в поперечном сеченли имеет неравномерну о толщину: в рассматриваемом случае два участка этого сечения имеют минимальную, а два — максимальную толщину стенки (фиг. 2). За предела ли кристаллизатора-холодильника жидкий металл контактирует с наружной и внутренней поверхностью стенки элемента, сначала нагревая да температуры плавления, а затем и оппавляя ее. При э,ом стенки армнрующего элем;;.нта в места минимальной тол цины расплавляется полностью, образуя отверстия (в рассматриваемом случае — два диаметрально противоположных отверстия), через коiopûå металл поступает в полость ар,ирующего элемента, а из нее — в кристаппизатор-холодильник. Нерасплавившаяся часть армирующего элемента вмарах<ивается в осевую зону отливаемой заготовки в виде двух стержней, симметрично расположенных относительно продольной оси заготовки (фиг. 4). Таким образом, в процессе отливки армированной заготовки предлагаемым способом обеспечивается возможность при минимальном погружении кристаллизатора-холодильника в жидкий металл получать разнотолщинный полый армирующий элемент из разливаемого металла, исключить образование застойных зон в осевой части заготовки, активно воздействовать на. процесс охлаждения и кристаллизации и за счет этого повысить химическую, физическую и структурную однородность армированной заготовки.

При необходимости увеличить или уменьшить толщину стенки армирующего элемента изменяют (при прочих равных условиях) давление газа в полости кристалли1

15 затора-холодильника, при этом изменяется высота уровйя металла в этой полости и соответственно продолжительность контакта формируемого элемента с охлаждаемой поверхностью. Возможен и другой вариант. когда с этой целыэ увеличивают или уменьшают глубину погружения кристаллизатора-холодильника под уровень металла в кристаллизаторе или используют одновременно эти два приема, при этом минимальная глубина погружения должна исключать контакт армирующего элемента со шлаком на поверхности металла в кристаллизаторе.

Изменение глубины погружения кристаллизатора-холодильника приводит также к изменению расстояния от него до кристаллизующегося слоя, т.е. к изменению продолжительности контакта элемента с жидкой сердцевиной заготовки.

Пример 2. Устройство позволяет начать (или возобновить) процесс отливки армирующего элемента в условиях установившегося режима отливки заготовки в кристаллизаторе 1 (кристаллизатор заполнен до установленного уровня металлом и совершает качания с требуемой частотой и амплитудой, поверхность металла в кристаллизаторе покрыта слоем смеси или шлака, заготовку вытягивают с заданной скоростью и т.д.). Для этого после ввода кристаллизатора-холодильника под уровень металла в кристаллизаторе на минимальную глубину открывают крышку 9 и вводят сверху в кристаллизатор-холодильник трубу-затравку (фиг, 3), предварительно закрыв ее снизу металлической крышкой, предотвращающей поступление смеси или шлака в полость затравки. Затравку вводят до упора в кристаллизующийся слой и вмораживают ее в заготовку. Затем герметично закрывают крышку 9, создают в полости кристаллизатора-холодильника рабочее разрежение газа., при этом жидкий металл через отверстия в стенке затравки заполняет зту полость на барометрическую высоту.

Затем ведут процесс отливки армированной заготовки, как описано в примере 1.

В зависимости от параметров процесса расплавление стенки армирующего элемента может произойти в верхней, средней или нижней части жидкой сердцевины заготовки. Последнее предпочтительнее, так как в этом случае забор металла для армирующего элемента производится ближе к кристаллизующемуся слою заготовки, что обеспечивает подачу в кристаллизатор-холодильник более охлажденного (и загрязненного ликватами) металла, а также

?О

Q5

55 возможность активнее воздействова;b на кристаллизующийся слой движугцимся тотоком металла.

В полости кристаллизатора-холодильника жидкий и твердый металл движутся в противотоке, что способствует формированию плотной мелкокристаллической структуры армирующего элемента. Воэможность изменения давления газа. в полости кристаллизатора холодильника (в том числе и путем кратковременного подключения газопровода 10 к источнику сжатого газа) fl03BGляет периодически удалять из этой полости накапливающийся шлак.

Формула изобретения

1. Способ непрерывной отливки армированной заготовки, включающий подачу металла в кристаллизатор, введение в него сверху кристаллизатора-холодильника, а снизу — затравки, подачу металла в кристаллизатор-холодильник, формирование в нем армирующего элемента.и утепление поверхности металла шлаком, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью улучшения качества заготовки и повышения производительности процесса литья, в затравке предварительно выполняют отверстия, а подачу металла в кристаллизатор-холодильник в начале вытягивания слитка осуществляют через отверстия в затравке, а в дальнейшем — из жидкой сердцевины слитка путем снижения давления в его полости.

2, Способ по и, 1, о тл и ч à ю щи и с я тем. что в процессе литья осуществляют периодическое удаление шлака из кристаллизатора-холодильника, 3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что формирование армирующего элемента осуществляют при давлении газа в кристаллизаторе-холодильнике ниже атмосферного.

4, Устройство для непрерывной отливки армированной заготовки, содержащее кристаллизатор, промежуточную емкость с вертикальным каналом, кристаллизатор-холодильник и затрав,.у, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения качества заготовки и повышения производительности процесса литья, кристаллизатор-холодильник установлен в вертикальном канале промежуточной емкости и выполнен с прорезями для подачи охладителя, а его наружная поверхность теплоизолирована, при этом прорези выполнены по перим8тру кристаллизатора-холодильника на различном расстоянии от его наружной поверхности, а в затравке выполнены отверстия, расположенные по меньшей мере в

1694326

Составитель А.Гуляев

Редактор Е,Зубкетова Техред М.Моргентал Корректор M.Ìàêcèìèøèíåö

Заказ 4114 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11 l035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 два ряда по ее высоте напротив участков поверхности кристаллизатора-холодильника с максимальной толщиной стенки, 5. Устройство поп.З, отл ича го щеес я тем, что на кристаллизаторе-холодильнике установлена герметичная крышка,