Устройство для полунепрерывного литья полых заготовок

(51) М, Кл.э В 22 0 11/14 Госудорствеииый комитет по делам иэооретеиий и открытий(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ПОЛУНЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ПОЛ ЪХ ЗАГОТОВОКИзобретение относится к металлургии, в частности к устройствам для полунепрерывного литья полых заготовок. По основному авт. св.570450 известно устройство для полунепрерывного литья полых заготовок, содержащее кристаллизатор, дорн, затравку с каналом для подвода охладителя, замкнутую систему циркуляции охладителя, полый стержень с отверстиями, расположенными в шахматном порядке, установленный на одной оси с дорном, и механизм вращения, При этом полость в стержне имеет расширение в зоне отверстий, а отверстия расположены на одной половине периметра стержня и имеют диаметр, равный 0,1 - 1,0 величины разности радиусов дорна и стержня 11,Недостаток этого устройства - неравномерность теплоотбора по высоте заготовки в связи с тем, что по длине полого стержня имеется градиент температуры и определяется разностью температуры охладителя на входе и выходе.Цель изобретения - обеспечение равномерного теплоотбора по высоте заготовки. Указанная цель достигается тем, что расширяющаяся часть полого стержня выполнена в виде герметизированной, обечайки, ячейки которой заполнены пористым материалом, пропитанным испаряющимся реагентом.На чертеже представлено устройство для полунепрерывного литья полых заготовок, продольный разрез,Устройство состоит из кристаллизатора 1,полого дорна 2, на которых образуются на- О ружная корка 3 и внутренняя корка 4, затравки 5, с помощью которой вытягивается слиток 6 с жидкой сердцевиной 7. Внутри затравки установлен полый стержень 8 с жестко насаженной на нижнем его конце шестерней 9, которая соединена через шестерню 10 с механизмом 11 вращения. В стенках полого стержня 8, на половине его периметра выполнены отверстия 12, в районе которых полость стержня 8 имеет расширение по длине равной или несколько большей протяженности жидкой фазы слитка. СтерзО жень 8 нижним концом установлен на опорный подшипник 13, Внутренняя поверхность слитка 6 охлаждается жидким охладителем, циркулирующим по замкнутому контуру, 863162включающему трубопроводы 14 и 15, гибкий шланг 16, насос 17 и охладительную емкость 18, наполненную жидким охладителем 19, со змеевиком 20. Подача в полость стержня 8 через нижний его конец жидкого охладителя 19 осуществляется с повышенным давлением с помощью насоса 21 по трубопроводу 22. Стенка расширяющейся части полого стержня 8 выполнена в виде герметизированной обечайки 23, Пространство между стенками обечайки 23, заполнено пористым материалом 24, пропитанным испаряющимся реагентом (на чертеже не показано). Устройство работает следующим образом.В кристаллизатор 1 сверху устанавливается дорн 2, а снизу вводится затравка 5 со стержнем 8. Жидкий металл подают в кристаллизатор 1, в котором формируется полая заготовка. Заполняя кристаллизатор 1 жидкий металл входит в соприкосновение с дорном 2, а стенки герметизированной обечайки 23 стержня 8 - в соприкосновение с жидким охладителем. При этом испаряющийся реагент, которым пропитан пористый материал 24, находящийся в пространстве между наружной стенкой обечайки 23, при соприкосновении прилегающей стенки с жидким металлом нагревается, испаряется и конденсируется на внутренней стенке стержня, соприкасающейся с жидким металлическим охладителем, подаваемым по трубопроводу 22. Этот процесс сопровождается быстрым переносом тепла, по скорости превосходящим перенос, определяемый теплопроводностью, Поэтому температурный градиент сводится к минимальной величине как в поперечном сечении стержня, так и по его высоте, Величина этого градиента определяется разностью между температурой испарения и температурой конденсации реагента и может составлять - 10 С. В результате чего жидкий охладитель во всей внутренней полости стержня приобретает одинаковую температуру, с которой подается через каналы на поверхность заготовки, что лучшим образом обеспечивает процесс охлаждения и снижает дефекты в литом металле, в частности трещины и ликвацию. Применяют следующие испаряющие реагенты: для разливки высокоуглеродистых сталей, в том числе чугуна, - литий (интервал рабочих температур 1150 в 16 С); для разливки низкоуглеродистых сталей - барий (интервал рабочих температур 1450 - 1900 С); для разливки цветных металлов и их сплавов применяют цезий или калий (интервалы рабочих температур их близки друг к другу и находятся в пределах 600 - 1100 С).После завершения наполнения кристаллизатора 1 начинают опускать затравку 5, при этом стержень 8 остается неподвижным, а жидкий охладитель подают из емкости 18 во внутреннюю полость слитка 6 через дорн 2с помощью насоса 17 по трубопроводу 14и отводят по гибкому шлангу 16 и трубопроводу 15 обратно в емкость 18. Параллельно жидкий охладитель подают в стержень 8. При этом давление жидкого охладителя в полом стержне создают большейвеличины, чем давление охладителя в полости слитка 6. В результате жидкий охладитель струями выбрасывается из отверстий 12,благодаря чему ламинарно протекающийслой жидкого охладителя между поверхностью корки 4 и стержнем 8 турбулизируется, т. е. указанный слой охладителяинтенсивно перемешивается, что приводитк более повышенному теплоотбору от поверхности корки 4.Для обеспечения равномерного изменения теплоотбора по периметру внутреннейповерхности корки 4 стержню 8 придаютс необходимой скоростью вращение с помощью шестерен 9 и 10, приводимых в движение механизмом 11 вращения. При получении сигнала об утонении корки 4 на какойлибо стороне слитка стержень 8 прекращаютвращать и устанавливают струи в сторонуутоненной корки в течение необходимоговремени или начинают вращать стерженьс переменной скоростью, при которой замедление вращения стержня осуществляют припрохождении струи против утоненной частикорки.Предлагаемое устройство обеспечиваетравномерный теплоотбор по высоте отливаемой заготовки, Ожидаемый экономическийэффект получается за счет снижения браказаготовок по внутренним трещинам и осевойнеоднородности,В настоящее время по внутренним трещинам и осевой неоднородности брак полунепрерывных заготовок составляет 2,8%.При применении предлагаемого устройствабрак заготовок по указанным дефектам снижается до 1,3%.Если С, - стоимость стали (для марки38 ХН 1 М она составляет 350 р за т),С, - стоимость шихты (для марки38 ХН 1 М она составляет 100 р за т),Х - снижение брака металла, идущегов шихту (1,5%),Э - экономия при отливке 1 т заготовок, р.Тогда экономия при отливке 1 т указанной стали составляет: или 5 О Формула изобретенияУстройство для полунепрерывного литья полых заготовок по авт. св.570450, отличающееся тем, что, с целью обеспечения равномерного теплоотбора по высоте отливвае мой заготовки, расширяющаяся часть 5 1 О 15 го 25зо 35 40 45 Э = --- 1,5 = 3,75 р. 100863162 полого стержня выполнена в виде герметизированной обечайки, ячейки которой заполнены пористым материалом, пропитанным испарякицимся реагентом. Составитель В. БитковТехред А. Бойкас КТираж 872 Пдарственного комитета Сизобретений и открытийЖ - 35, Раушская набнт, г. Ужгород, ул, Про орректор М, ШарошиоднисноеСР едактор И. Касардааказ 7650/16ВНИИ д. 4/5 ктнаи, 4 Ппо113035, Милиал ППП И Гос делам осква,Пат 6 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР570450, кл. В 22 Р 11/14, 1975,