Кристаллизатор для литья слитков из медных сплавов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51) В 22 0 11 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ОБРЕТЕНИ ЬСТВУ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(71) Государственный научно-исследовательский, проектный и конструкторский институт сплавов и обработки цветных металлов и Ленинградское ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции производственное объединение "Краеный Выборжецф(56) 1. Кац А.М., Шадек Е.таллизаторы скольжения и свторичного охлаждения дляного литья слитков иэ медисплавов. Обзорная инФормация, сер. "Обработка цветных металлов и сплавов". М., 1981, с. 24,34.2. Герман Э. Непрерывное литье, М., Металлургиздат, 1961, с, 241.3. Там же, с. 549.(54)(57) 1. КРИСТАЛЛИЗАТОР ДЛЯ ЛИТЬЯ СЛИТКОВ ИЗ МЕДНЫХ СПЛАВОВ, содержащий водоохлаждаемый корпус с отверстиями на внутренней стенке и гильзу, установленную соосно с ним, коГ. Крисистемынепрерыви ее ОПИСАНИЕ И торая выступает эа нижний его то- рец и образует с ним сливную щель, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения стойкости гильзы за счет снижения термических напряжений в отливаемых слитках и сокращения времени на перестройку установки на другое сечение, корпус снаб жен полкой, закрепленной в торце корпуса, и кольцом, а гильза установлена на корпусе с возможностью свободного перемещения в горизонтальной плоскости, при этом выступающая эа нижний торец корпуса часть гильзы выполнена в Форме конуса с диаметром нижнего основания, равным 1,1-1,4 диаметра отливаемого слитка, и углом наклона образующей к горизонтальной плоскости 60-85, при чем кольцо установлено на полке корпуса. и представляет собой в сечении трапецию с углом наклона к горизонтальной плоскости, равным 5-30, а щель составляет 1,2-2,1 суммарного сечения отверстий на внутренней стенке корпуса.2, Кристаллизатор йо п. 1, о т л и.ч а ю щ, и й с я тем, что кольцо выполнено разъемным.Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывнойили полунепрерывной разливке медных сплавов.Известен кристаллизатор для разливки сплавов на основе меди коробчатого типа с выходом воды на слиток С 13.Однако при разливке алюминиевых.бронз в отливаемом сливке образуется неравномерная по сечению слитка 10структура.Известны конструкции кристаллизаторов комбинированного типа, содержащие дополнительно.секцию спреерного типа охлаащеаия.слитка, выходящего нэ рубашки, с устройствамидля удаления воды со слитка при поМощи пластин или потоков воздуха 123.Известные конструкции относительно.сложйй,. требуют точной центровкислитка и экспериментального подбораплощадиорошения., давления и расхода.воды и воздуха для каждого типоразмера слитка.Наиболее близкой по техническойсущности и .достигаемому результатуявляется конструкция кристаллиэатора для отливки алюминиевых сплавов,состоящая из корпуса с центрированиой соосно с ним и укрепленной кнему винтами гильзой, выступающейэа нижний торец корпуса, а нижняякромка гильэк Фрезеруется,для получения Фаски. В корйусе имеются дваверхних и один нижний ряд отверстий для подачи воды, угол наклона 35которых к оси слитка составляет 30Внутренйяя полость корпуса призматическая СЗЗ.Недостатки конструкции кристал лиэатора-прототипа - наличие фаски 40на нижней части гильзы и призматическая Форма корпуса способствуют,надежной подаче всей охлаждающейводй на слиток. Это усиливает ох.лаждение слитка после его выхода 45нз кристаллнзатора и способствует, тем самым, появлению в иемтермических напряжений; жесткоекревление гильзы кристаллизатора ккорпусу приводит к коробленню гильзы в процессе отливки длинномерныхслитков и преждевременному выходукристаллизатора из строя.Цель изобретения - повыоениестойкости гильзы эа счет снижениягерметических напряжений в отливаемых слитках и сокращение, временина перестройку установки на другоесечение,Поставленная цель достигается тем,что в кристалризаторе для литья 60слитков из медных сплавов, содержащем.водоохлаждаемый корпус с отверстиями на внутренней стенке и гильзу, установленную соосно с ним, которая выступае за нижний его то- . 65 рец н образует с ним сливную щель, корпус снабжен полкой, закрепленной в торце корпуса, и кольцом, а гильза установлена на корпусе свозможностью свободного перемещения в горизонтальной плоскости, при этом выступающая за нижний торец корпуса часть гильзы выполнена в форме конуса с.диаметром нижнего основания, равным 1,1-1,4 диаметра отливаемого слитка, и углом наклона образую;щей к горизонтальной плоскости 6085, причем кольцо установлено наполкекорПуса и представляет собойв сечении трапецию с углом наклона к горизонтальной плоскости, равнымф 5-30 ф, а щель составляет 1,2-2,1суммарного сечения отверстий навнутренней стенке корпуса,Кроме этого кольцо выполненоразъемнымНа чертеже представлен кристаллизатор, продольный разрез.Кристаллизатор содержит гильзу1, которая опирается своим фланцем2 на верхнюю торцовую поверхностькорпуса 3 и центрируется с ним сооснонапример, специальными упорами 4. На внутренней поверхности корпуса 3 выполнены отверстия 5 с осями расположеннымив горизонтальнойплоскости. Во внутреиней части корпуса на его нижней торцовой поверхности выполнена полка б, на которую устайовлено кольцо 7 трапецеидльного сечения.Кристаллиэатор работает следующим образом.Из наполненной водой полости корпуса 3 через отверстие 5 на его внутрейней стенке вода орошает наружнуюповерхность гильзы 1 и стекает черезщель, образованную гильзой 1 .и кольцом 7, на внешнюю поверхность конусной части гильзы 1. Далее водасвободно падает вдоль слитка. Другай часть воды, отраженная.от стенки гильзы, попадает на внутреннююстенку корпуса и кольца и тоже стекает на внешнюю поверкность конуснойчасти гильзы, образуя сплошную единую водяную завесу вдоль слитка.Повышение площади сливной щелинад сечением всех внутренних отверстий корпуса в. 1,2-2,1 раза создаетусловия для свободного орошениягильзы струями воды, истекающимииэ отверстий 5, перпендикулярнообразующей гильзы, Это создает условия эффективности разрыва паровойпленки на ее внешней поверхности и,тем самым, увеличения теплоотводаот гилъзы. Кроме того, свободноеорошение гильзы позволяет устанавливать ее в корпусе без специального жесткого крепления, так какв этом случае охлаждающее гильзупространство не заполнено водой и.свободная установка гильзы предотвращает преждевременный выход из строя 15 20 30 чения сливной щели на нижней торцовой поверхности корпуса имеетсяполка, на которой свободно устанавливаетея трапецекдальное .кольцо с 40 углом наклона его внутренней поверхности к горизонтальной плоскости 5-:.ЗОф, Это кольцо концентрирует потокводы со стенок корпуса и направляетего иа конусиую часть гильзы кристаллиэатора, способствует созданию:сплошной водяной завесы и более эф-,Фективному использованию.воды.: Изменяя внутренний диаметр этого кольца, можис менять сечение сливкойщели. в этих условиях минимальной толщины паровоэдушной среды - 0,015 м. Учи- . тывая, что толщина стенки гильзы для отливки медных слитков составляет О,ОО 8-0,012 м, можно определить угол м. , который равен 81-85 ф. Максимальное значение этого угла принято 85.Пределы значения угла е (накло-, на внутренней поверхности кольца 1 выбираются из условия встречи по- . токов воды на поверхности конуса она не проникает в зазоры междуфланцем гильзы и верхним торцомкорпуса, меяду которыми можно дополнительно установить эластичную прокладкуТакая установка гильзы .кристаллизатора позволяет использоватьобщий кбрпус для,отлквки однотиных слитков с близ.кими размераминапример, Ф 175 и 200 мм; ф 250и 300 мм и т.д. Это резко сокращает время. перехода на отливку другого сечения слитков, так как .про.изводятся смена только гильзькрис.таллизатора и кольца. Кроме .того,кристаллизатора из-эа децентровкитраверсы машины к кристаллизатора,.а также коробления длинномерного .слитка в процессе его охлаждения,Наличие конусной части нижней гильзы кристаллизатора предотвра. щает. сток воды непосредственно на слиток и организует сплошную воданую завесу по периметру слитка на всей его длине. Естественное дробление струй этой завесы приводит к появлении мельчайших брызг,.которые,попадая на слиток, испаряются и создают паровоздушный туман по. всей длине слитка. Это способствует более рав номерному охлаждению слитка после выхода его иэ кристаллизатора, предотвращает закалку сплава и появление термических напряжений в слитке. С,целью. создания идентичных ус-. ловий при переходе на отливку слитков других сечений и регулировки се-.. Для удобства установки этого трапецеидального кольца, особенно, когда его внутренние размеры меньше максимальных размеров конусной части гильзы.кристаллкзатора, оно выполняется разъемным. Это йозволяет испольэовать кольцо прк небольших .сечениях.,сливной щели и больших се" чеииях нижней части гильзы кристаллкзатора. Следует отметить,. что при отливке слитков максимального для данного .корпуса сечения роль кольца, регулирующего сечение сливной щели к направляющего поток води на 55 60 65 конусную часть гильзы, может выполнять полка для установки кольца.Пределы изменения размеровгильзы и кольца определены следующим образом.Для создания надежной паровоэ.- душной атмосферы вокруг слитка необходимо ее организовывать на расстоянии О,О 15-0,30 см слитка. При сокращении этого расстояния меньше 0,015 и поток воды за счет естественного дробления и витания части капель попадает на поверхность слиткаи чрезмерно охлаждает его. Это приводит к появлению термических напряжений в слитке. При увеличении этого расстояния больше 0,03 и нарушаетсясплошность потока. воды вокруг слитка. Это снижает эффективность охлаждения слитка паровоздушной средой,появляется опасность прорыва металла и,. таким образом, снижается скорость литья. Учитывая, что способом непрерывного литья производят слитки алюминиевых бронз сечением у О,15 О,ЗО м, максимальный диаметр конусной части гильзы, формирующий паровоздушную среду;,.охлаждения, .составляет 1,1-1,4 диаметра отливаемогослитка. Причем при производствеслитков малого сечения следует использовать диаметр этой конуснойчасти в пределах 1,3-1,4 диаметраслитка, а при производстве слитковбольшого сечения в , 1,1-1,2 диаметраслитка. Кроме .того, меньшие размеры следует испольэовать для отливки слитков короче 2,5 м, а большие - при отливке длинномерных слитковМинимальное значение угла наклона образующей конусной части гильзы к горизонтальной плоскости (угол выбирается иэ условия минималь- . ного отражения свободно падающей струи воды на коиусную поверхность гилвзы. Это условие обычно выполняется при падении струи воды на поверхность под углом 304 . В этом слуЧае угол должен быть не меньше 60 ф для наиболее неблагоприятного случая - максимального диаметра конусиой части гильзы, Формирующей слой паровоэдушной среды вокруг слитка размером 0,03 м.. Максимальное значение угла Ы.определяетея кз условия формирования1071352 Составитель Э. ШитовРедактор Т. Парфенова ТехредМ,Гергель Корректор С. Шекма Тираж 775венного комиретений и оЖ, Раушс каэ 13/6,ВНИИПИ ГосУДаРс по делам изо 113035, Москва, Подпета СССРрытийя наб., д. 4/ ное филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная гильзы и потока вбды с внутренней поверхности кольца пад углом меньше 90 ф . В этом случае уголдолжен быть равен 90 -4., следовательно максимальное значение угларавно 30, а минимальное - 5,Минимальное сечение сливной щели выбирается из условия постоянного и полного опорожнения объема между корпусом и гильзой. Учвтывая, что расход воды прямо, пропорционален давлению, а давление, используемое для отливки медных сплавов, колеблется в пределах 11-2,0 атм, сечение сливной щели в этом .случае должно превышать,.суммарное сечение всех отВерСтййкорпуса в 1,2-2,1 раза.Технико-жоиомические преимущества предлагаемого кристаллизатора по сравнению с базовым объек.том, заключаются в простотеего конструкции, возможности его использования без дополнительной модернизации литейных машин, возможности быст.рой переналадки оборудования на выпуск слитков близких сечений, повы,шения стойкости гильзы кристаллизатора, возможности регулировки конструктивных параметров кристаллизатора и самое главное, в возможностипроизводства слитков алюминиевой3 ронзы без предварительного их отжига перед разрезкой на мерные за готовки при удовлетворительной производительности литейной машины.Применение предлагаемого кристаллизатора снижает расходы, связанныес предварительным отжигом слитков, 15 снижает количество слитков с поверхностными и внутренними трещинами,снижает затраты на изготовление кристаллизаторов и обслуживание литейныхмашин, повышает маневренность литейных агрегатов. Ожидаемый экономический эффект составляет 4,55,0 руб/т слитков.