Способ изготовления кристаллизаторов для машин непрерывного литья

(45) Дата опубликования описания 25.10.77(51) М, Кл. В 22 О 11/04 Государственный номнтет Совета Министров СССР оо делам изобретений н открытий(71) Заявитель Краматорскнй научно - исследовательский и проектно - технологический институт машиностроения(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРИСТ АЛЛИЗАТОРОВ ДЛЯ МАШИН НЕПРЕРЫВНОГО ЛИГЬЯИзобретение относится к металлургии, болеесконкретно к способам изготовления кристаллиза. торов машин непрерывного литья металлов, Техни. ческий уровень современных спо обов изготовле. ния кристаллизаторов характеризуется все более широким применением кристаллизаторов с много- линейными стенками, с покрытиями и т,д.Хромированные кристаллизаторы применяют и в цветной металлургии, например, при разливке меди и латуни. Испытаны биметаллические кристаллизаторы 1.Известен способ изготовления кристаллизаторов, включающий обработку медного кристаллиза. тора давлением, механическую обработку, шлифовку и нанесение гальванического покрытия через каждые 500 плавок 12) .Однако стойкость кристаллизаторов с покрытиями невелика, они быстро отрываются от медных стенок и это препятствует реализации преимуществ, обеспечиваемых нанесением гальванических покрытий, Основной причиной является то, что коэффициенты линейного расширения медных стенок кристаллизатора и гальванических покрытий различны. При нагреве происходит удлинение меди и материала покрытия на разные величины и, вследствие этого, возникают напряжения, неэиачительные в меди, но в покрытии онн велики и быстро приводят к его разрушению и отслаиванию, Напри. мер, хромирование обеспечивает нанесение твердо. 6 го, износоустойчивого слоя, который должен был работать очень долго, Но коэффициент линейного расширения хрома (в диапазоне 20 - 200 С) равен 7,3 х 10 1/град., а меди - 17,3 х 10 ф 1/град,Обычно кристаллнзаторы выполняют конструктив. 10 но так, чтобы обеспечить медным стенкам возмож. ность свободно деформироваться при нагреве, во избежание их коробления, Но при нагреве до 200 С медь получает степень деформации (17,3 х О х 200), а слой хрома только 7,3 х 10х 200. 15 Поэтому хром оказывается растянутым при модуле Упругости 2 х10+6 кг/см до напряжения(17,3 - 7,3) х 2 х 10 "х 2 х 10 б - 4000 кг/см. Видно, что эти напряжения очень велики - они на границе слоев медь - хром быстро приводят к 20 отслаиванию, разрушению хрома, что и происходит после 40 - 80 разливок. Цель изобретения - уменьшить напряжение и повысить долговечность кристаллизатора. Это достигается за счет того, что стенки крис. 25 таллизаторов перед нанесением покрьпия дефор.мируют до степени деформации 0,1-0,2% и разгружают после нанесения покрытий. Причем степень деформации стенок в процессе нанесения покрытия плавно уменьшают.Ниже приведено пооперационное описание спо.соба, Первая. операция для сборного кристал. лизатора включает обработку давлением - прокатку и изгиб до заданного радиуса, для радиальных машин, Следующая операция - черновая механо. обработка - фреэеровка пазов для подаа, охлади. геля и фрезеровка или строгание внутренней поверхности стенок.Затем следует операция чистовой механообра. ботки внутренних стенок, их шлифовка юи чисто. вое фрезерование.После этого осуществляют упругую деформа цию стенок цо степени 0,1 - 0,2% и фиксируют при этой упругой деформации. Затем погружают стенку в гальваническую ванну и наносят покрытие, после чего разгружают.Последняя операция - сборка кристаллизатора с установкой плит в корпусе, контроль и чеканка стыков плит,На фиг. 1 показана схема нанесения покрытия; на фиг.2 - эпюра напряжений в стенке во время нагрева при известном способе; на фиг, 3 - то же, при предлагаемом способе.Пунктиром на фиг. 3 показаны остаточные на. пряжения после того, как было нанесено покрытие и осуществлена разгрузка стенок.На чертежах приняты обозначения: стенка крис,таллизатора 1, стальной штамп 2 к которому плита стенки прижата винтами 3, установленными в рамках 4, стенка расположена в гальванической ванне 5 на подвеске 6 и покрытие 7, наносимое на стенку.После механической обработки стенки 1 прижи. ььют к штампам 2 винтами 3, установленными в рамках 4, Внутренняя поверхность стенки 1 при этом оастянута до степени деформации 0,1 - 0,2%, что обеспечивает напряжения 50 - 100% от предела текучести. В таком напряженном состоянии плиту 1 с штампом 2 погружают в гальваническую ванну 5 и наносят покрытие 7, которое не воспринимает на. прядений в стенках, созданных до начала нанесения покрьпий, После нанесения покрытия стенку 1 от. деляют от штампа 2, осуществляя разгрузку стен. ки 1, При этом напряжения в нем уменьшены практически до нуля (см, фиг, 2 и 3), а в покрытии возникают напряжения сжатия 50 - 100% от предела текучести. Теперь нри нагреве стенки в процессе эксплуатации, покрытие нагружается не от нуля до наибольшего растягивающего напряжения (см. фиг.2), а происходит уменьшение сжимающих на. пряжений, от созданных в процессе изготовления величины остаточных напряжений, до нуляч (фнг.2,3), Эксплуатация покрытий в условиях деиствия схамающих напряжений обеспечивает повышение долговечности стенок.К концу процесса нанесения покрытия винта.ми 3 уменьшают степень деформации на 110- 20% отнормальной величины, так как внутренние слойнагреты сильнее и стремятся сильнее удлиниться.5 Пример осуществления способа.Для кристаллизатора сечением 370 х 370 мм применяют медные плиты шириной 400 мм, длиной 1200 мм, толщиной Ь 60 мм. Степень цеформации на штампе 2 радиусом Я при полном прижатии к штампу болтами 3 ., где и - . толщина стенки.Чтобы обеспечить эту величину, равной 0,1-0,2 %, следует радиус изгиба принять равным 10 И 60 хЮахСО,1-0,2) 1 О- гИ-г) = И 5 ЭО)10 ми -15 - ЗОм Примем Я 22,5 м, причем штамп 2 выполняют сферическим, а не цилиндрическим для обеспечения в покрытии двухосного сжатия после нанесения покрытия и разгрузки. Покрытие 7 выполняют иэ хрома и в нем после изготовления будут действо. вать сжимающие напряжения, равные (при Я= 22,5 м),РхЩ х2 х 22,= 270 кг/сма При нагреве стенки именно на эту величину, т,е.более чем вдвое, уменьшаются наибольшие растяги.ва юшие напряжения. В нижней части кристаллизато.рагде нареар в при эксплуатации не превышает 100а напряапряжения 2000 кг/см, нужно уменьшить пред.тельно напряжение на 10-20%; приняв о,варительнополучим 2700 - 540 = 2160 кг/см, что обеспечиваетэксплуатацию покрытия хрома в нижней части крис.таллизатора в условиях разгрузки от 2160 кг/см до2160 - 2000 - 160 кг/см в условиях сжатия,45 формула изобретения 1. Способ изготовления кристаллизаторов длямашин непрерывного литья, включающий обработ ку стенок кристаллизатора давлением, механичес.кую обработку и нанесение гальванических покрытий на их поверхность, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности кристаллизаторов,их стенки перед нанесением покрьпий 55 деформируют, например, изгибом до степени де.формации 0,1-0,2% на внутренней поверхностимстенок и разгружают после нанесения покрьпии. 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,60 с целью уменьшения термических напряжений в 40Осуществление деформации стенок можно осуществить и иным способом, например, растяже.кием, термическим воздействием,. Битков д М. Цупа Састави тел Техред Т актор Л, Лашкова гор Л, Не 11 оп Заказ 281/ Тираж 995 ИНИИПИ Государственного к по делам изобре 113035, Москва, ЖЗПодписи митета Совета Министров Отений и открытий, Раушская наб., д. 4 5 ал ППП "Патент", г од ул Проектная 4 покрытии, степень пеформапии стенок в процессе нанесения покрьпмя плавно уменьшают на 10-20% от номинальной величины степени деформации.Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе: 1. Монография Ф.1 1. Тавалзе и лр. "Нанравпени яразвития современных машин непрерывного лигачьи.галлов", Тбилиси, 1975, с. 40- 42.2, Патент Франции Н 157001 5, М, Кл, В 22 О 11/00,19 б 8.