Способ получения непрерывных деформированных полых заготовок из измельченного металла и устройство для его осуществления
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано, в частности, для получения непрерывных деформированных полых заготовок из измельченного металла и расплава. Сущность: в центр кристаллизатора одновременно засыпают измельченный металл, однородный заливаемому металлу, в количестве 40-60 мас. % и осуществляют обжатие на наклонных в верхней части стенках и центральном стержне смеси металла. Устройство снабжено емкостью с измельченным металлом и дозатором в виде шнека, расположенной в средней части разливочной емкости. Ширина емкости с измельченным металлом А и расстояние между двумя окнами на платформе A1 связаны соотношением A/A1=1,3-1,5. Сверху центрального стержня установлен колпак в форме конуса. Технический результат заключается в повышении качества поверхности и внутренней структуры заготовок при одновременной эффективной работе устройства. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано, в частности, для получения непрерывных деформированных полых заготовок из смеси измельченного металла (стружки) и расплава.
Известен способ получения непрерывнолитых полых заготовок [1. Патент 2077765 RU. Способ получения непрерывнолитых полых заготовок и устройство для его осуществления / В.В.Стулов, В.И.Одиноков. Опубл.20.04.97. Бюл. 11], включающий подачу жидкого металла в пространство между стенками кристаллизатора и установленным в нем центральным стержнем, формирование корочки на стенках кристаллизатора и стержне, калибровку внутренней поверхности полой заготовки и ее выталкивание из кристаллизатора, который выполняют с двумя вертикальными стенками, совершающими возвратно-поступательное движение, и двумя наклонными в верхней части стенками, совершающими вращательное движение, а сформированную корочку периодически разрушают с одновременным обжатием на наклонных стенках кристаллизатора и центральном стержне жидкого металла в количестве 20-40% и твердого металла в количестве 60-80% металла, подаваемого в пространство между стенками и центральным стержнем. Недостатком известного способа [1] является возможность растрескивания полой заготовки со стороны двух вертикальных стенок, в частности при разливке труднодеформированных металлов и сплавов. Известен способ получения непрерывнолитых деформированных полых заготовок [2. Патент 2136435 RU. Способ получения непрерывнолитых деформированных полых заготовок и устройство для его осуществления/ В.В.Стулов, В.И.Одиноков. Опубл. 10.09.99. Бюл. 25], включающий заливку жидкого металла в пространство кристаллизатора с двух сторон между установленным в кристаллизаторе центральным стержнем и его стенками, две из которых выполнены вертикальными с возможностью возвратно-поступательного движения, а две другие - наклонными в верхней части с возможностью вращательного движения, причем заливку жидкого металла осуществляют в пространство между центральным стержнем и вертикальными стенками кристаллизатора. Недостатками способа [2] являются недостатки, присущие способу [1]. Кроме этого, существует возможность приваривания заливаемого металла к центральному стержню и вертикальным стенкам кристаллизатора, ухудшающее качество получаемой заготовки. Заявляемый способ направлен на создание высокоэффективного процесса получения непрерывных деформированных полых заготовок с использованием измельченных металлов, в том числе отходов металлообработки (стружка). Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого способа, заключается в 1) экономии топливно-энергетических ресурсов необходимых для расплавления металла; 2) повышении качества поверхности и внутренней структуры непрерывных полых заготовок. Заявляемый способ характеризуется следующими существенными признаками. Ограничительные признаки: заливка жидкого металла в пространство кристаллизатора с двух сторон между установленными в кристаллизаторе центральным стержнем и его вертикальными стенками; формирование корочки на стенках кристаллизатора и центральном стержне; калибровка внутренней и наружной поверхностей полой заготовки; выталкивание заготовки из кристаллизатора; в кристаллизаторе две вертикальные стенки выполнены с возможностью возвратно-поступательного движения, а две другие - наклонные в верхней части стенки выполнены с возможностью вращательного движения. Отличительные признаки: в кристаллизатор одновременно засыпают измельченный металл, однородный заливаемому металлу, в количестве 40-60 мас.%; засыпка измельченного металла осуществляется по центру кристаллизатора; обжатие на наклонных в верхней части стенках и центральном стержне смеси металла. Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого способа и достигаемым техническим результатом заключается в следующем. Засыпка в кристаллизатор измельченного металла, однородного заливаемому металлу, в количестве менее 40 мас.% не исключает возможности приваривания металла со стороны вертикальных стенок и центрального стержня, а также приводит к растрескиванию заготовки. Кроме этого, возрастают требования к качеству металла, из которого изготавливаются стенки кристаллизатора и центральный стержень. Возрастает расход топливно-энергетических ресурсов, необходимых для расплавления измельченного металла, то есть снижается эффективность процесса в целом. Засыпка в кристаллизатор измельченного металла, однородного заливаемому металлу, в количестве более 60 мас.% приводит к существенному понижению температуры заготовки в кристаллизаторе и как результат увеличению нагрузки на стенки кристаллизатора и необходимости увеличения мощностиего привода. Кроме этого, недостаточное количество жидкого металла в кристаллизаторе затрудняет сваривание частиц измельченного металла и уменьшает прочность получаемой полой заготовки. Засыпка измельченного металла по центру кристаллизатора обеспечивает его равномерное смачивание жидким металлом и разогрев. Кроме этого, уменьшается температура нагрева центрального стержня, повышается его прочность и уменьшается вероятность приваривания металла к центральному стержню. Обжатие на наклонных в верхней части стенках и центральном стержне смеси металла повышает прочность полой заготовки по причине более однородного по сечению кристаллизатора состава металла и равномерного напряженного деформированного состояния. Для реализации заявляемого способа заявляется устройство, уровень техники которого известен [1, 2]. Известное устройство для получения непрерывнолитых полых заготовок [1] содержит разливочную емкость с дозирующим средством, водоохлаждаемый кристаллизатор и установленный в нем центральный стержень, выполненный с конической верхней и калибровочной нижней зонами, а верхняя часть центрального стержня выполнена в виде тепловой трубы, кристаллизатор выполнен с двумя вертикальными стенками, имеющими возможность возвратно-поступательного движения, и двумя стенками, выполненными наклонными в верхней части и с возможностью вращательного движения. Недостатком известного устройства [1] является невозможность получения качественных полых заготовок из измельченного металла по причине отсутствия емкости для засыпки металла и сведений о ее расположении. Известно также устройство для получения непрерывнолитых деформированных полых заготовок [2], содержащее разливочную емкость с дозирующим средством и погружными стаканами, водоохлаждаемый кристаллизатор и установленный в нем центральный стержень, выполненный с конической верхней и калибровочной нижней зонами и установленный на платформе с двумя окнами для заливки металла через стаканы, установленные между центральным стержнем и вертикальными стенками, платформа закреплена на неподвижных прижимных вертикальных плитах, а кристаллизатор выполнен с вертикальными рабочими стенками с возможностью возвратно-поступательного перемещения и двумя наклонными в верхней части рабочими стенками с возможностью вращательного движения. Недостатками устройства [2] являются те же недостатки, присущие устройству [1]. Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого устройства, заключается в 1) повышении эффективности процесса деформации смеси металла; 2) повышении надежности работы кристаллизатора и срока его эксплуатации. Заявляемое устройство характеризуется следующими существенными признаками. Ограничительные признаки: разливочная емкость с дозирующим средством и погружными стаканами; водоохлаждаемый кристаллизатор, выполненный с двумя вертикальными стенками с возможностью возвратно-поступательного движения и двумя наклонными в верхней части стенками с возможностью вращательного движения; центральный стержень, установленный в кристаллизаторе и выполненный с конической верхней и калибровочной нижней зонами; центральный стержень закреплен на платформе с двумя окнами для заливки металла через стаканы, установленные между центральным стержнем и вертикальными стенками; платформа закреплена на неподвижных прижимных вертикальных плитах. Отличительные признаки: емкость с измельченным металлом и дозатором в виде шнека; емкость с измельченным металлом и дозатором расположена в средней части разливочной емкости; ширина емкости с измельченным металлом "А" и расстояние между двумя окнами на платформе "A1" связаны соотношением A/A1=l, 3-l,5; колпак в форме конуса, установленный сверху центрального стержня. Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого устройства и достигаемым техническим результатом заключается в следующем. Наличие емкости с измельченным металлом и дозатором в виде шнека позволяет производить в нее загрузку металла и осуществлять непрерывную подачу измельченного металла в кристаллизатор. Выполнение дозатора в виде шнека предотвращает забивание емкости измельченным металлом и обеспечивает его перемешивание с равномерной выгрузкой. Расположение емкости с измельченным металлом и дозатором в средней части разливочной емкости обеспечивает дополнительную сушку измельченного металла и повышение его температуры при засыпке в кристаллизатор. Кроме того, обеспечивается равномерное смачивание измельченного металла жидким металлом и создаются благоприятные условия для обжатия смеси металла. Уменьшения соотношения А/А1<1,3 (где А - ширина емкости с измельченным металлом, A1 - расстояние между двумя окнами на платформе) затрудняет засыпку измельченного металла в кристаллизатор в нужном количестве. При A![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8804.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8805.gif)
Формула изобретения
1. Способ получения непрерывных деформированных полых заготовок из металла, включающий заливку жидкого металла в пространство кристаллизатора с двух сторон между установленными в кристаллизаторе центральным стержнем и его вертикальными стенками, формирование корочки на стенках кристаллизатора и центральном стержне, калибровку внутренней и наружной поверхностей полой заготовки и ее выталкивание из кристаллизатора, в котором две вертикальные стенки выполнены с возможностью возвратно-поступательного движения, а две другие - наклонные в верхней части стенки - выполнены с возможностью вращательного движения, отличающийся тем, что в кристаллизатор одновременно засыпают измельченный металл, однородный заливаемому металлу, в количестве 40-60 мас.% по центру кристаллизатора и осуществляют обжатие на наклонных в верхней части стенках кристаллизатора и центральном стержне смеси металла. 2. Устройство для получения непрерывных деформированных полых заготовок из металла, содержащее разливочную емкость с дозирующим средством и погружными стаканами, водоохлаждаемый кристаллизатор, выполненный с двумя вертикальными стенками с возможностью возвратно-поступательного движения и двумя наклонными в верхней части стенками с возможностью вращательного движения, центральный стержень, установленный в кристаллизаторе и выполненный с конической верхней и калибровочной нижней зонами и закрепленный на платформе с двумя окнами для заливки металла через стаканы, установленные между центральным стержнем и вертикальными стенками, платформа закреплена на неподвижных прижимных вертикальных плитах, отличающееся тем, что оно снабжено емкостью с измельченным металлом и дозатором в виде шнека, которая расположена в средней части разливочной емкости, ширина емкости с измельченным металлом А и расстояние между двумя окнами на платформе A1 связаны соотношением A/A1= 1,3-1,5, и снабжено колпаком в форме конуса, установленным сверху центрального стержня.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2