Дорн для отливки полых слитков из деформируемых алюминиевых сплавов

(19) (11) 51) В 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ПИСА ЗОБРЕТЕНИЯЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМ 02 юл. В 36 к, Г.Г.ШадриВ.П.Косарев(54) (57) 1. ДОРН ДЛЯ ОТЛИВКИ ПОЛЫХСЛИТКОВ ИЗ ДЕФОРМИРУЕМЫХ АЛЮМИНИЕВЫХСПЛАВОВ, содержащий стакан, наруж-ная поверхность которого выполненас переменной конусностъю и которыйимеет по периметру в донной частиотверстия для выхода охладителя наслиток, и крьнцку с трубой для подвода охладителя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышениявыхода годного при отливке крупногабаритных слитков, он снабжен направляющим элементом.1115847 2, Лорнпоп. 1, отличающ и й с я тем, что направляющий элемент выполнен в виде дополнитель. ного стакана, установленного вверх дном концентрично основному стакану. 3, Дорн по пп. 1 и 2, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей, направляющий элемент смонтирован с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси дорна. Изобретение относится,к металлургии, а именно к полунепрерывному литьюоднослойных полых слитков, преимущественно из алюминиевых сплавов.При отливке полых слитков деформируемых сплавов применяют охлаждаемые водой дорны с конусной наружнойповерхностью. Они выполняются в видестакана с отверстиями по периметругильзы последнего в непосредствен Оной близости от дна и имеют крышкус трубой для подвода охлаждающейводы, которая подается внутрь стакана дорна и через систему отверстийв гильзе поступает на внутреннюю поверхность слитка, способствуя охлаждению и кристаллизации последнего 11.Наличие конусности по всей высотестакана дорна приводит к образованию больших ликвационных наплывоввследствие заполнения маточным расплавом зазора между слитком и дорном,что требует дополнительной механической обработки внутренней поверхмости слитка,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является дорн дляотливки полых слитков, содержащий Зрстакан, наружная поверхность которого выполнена с переменной конуснос"тью, с отверстиями по периметру вдонной части и крышку с трубой дляподвода охладителя. Цилиндрическая35часть поверхности стакана занимает2/3 высоты и обеспечивает формирование внутренней поверхности слитка впроцессе усадки С 21,4. Дорн по пп. 1-3, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что сумма сечений отверстиИ для выхода охладителя на слиток меньше площади сечения кольцевого отверстия, образованного дном направляющего элемента и внутренним торцом стакана,5. Дорн по пп, 1-4, о т л и ч а ющ и й с я тем, что отверстия в донной части дорна расположены под углом 15-45 к вертикальной оси дорна. Однако при использовании данного дорна фронт кристаллизации очень крутой, вследствие чего имеет место усадочная пористость и большие термические напряжения, приводящие к/ повышенному браку по радиальным трещинам. Кроме этого, известные конструкции обладают неравномерным охлаждением гильзы дорна как по высоте, так и по периметру вследствие наличия застойных зон для охлаждения воды внутри дорна, особенно в верхней его части. Неравномерное и недостаточно интенсивное охлаждение гильзы, а следовательно, и слитка, особенно неблагоприятно сказывается при отливке крупногабаритных слитков, а также слитков нз высокопрочных алюминиевых сплавов. Целью изобретения является повышение выхода годного при отливке крупногабаритных слитков и расширение технологических возможностей устройства. Поставленная цель достигается тем, что дорн для отливки полых слитков из деформируемых алюминиевых сплавов, содержащий стакан, наружная поверхность которого выполнена с переменной конусностью, с отверстиями по периметру в донной части и крьппку с трубой для подвода охладителя, снабжен направляющим элементом,Направляющий элемент выполнен в виде дополнительного стакана, установленного вверх дном концентрично основному стакану.1115847 4 теля, а следовательно, и требуемую интенсивность охлаждения стакана по высоте. Направляющий элемент смонтированс возможностью перемещения вдоль вертикальной оси дорна.Сумма сечений отверстий для выхода охладителя на слиток меньше пло щади сечения кольцевого отверстия, образованного дном направляющего элемента и внутренним торцом стакана.Отверстия в донной части дорна расположены под углом 15-45 к вертийкальной оси дорна.На чертеже изображен дорн, разрез (стрелками показано движение охладителя внутри стержня).Дорн состоит из цилиндрического стакана, 1, наружная поверхность 2 которого выполнена с переменной конусностью. По периметру гильзы стакана 1 выполнены отверстия 3 в непосредственной близости от дна 4, которые служат для подачи охлаждающей жидкости (воды) на внутреннюю поверхность слитка (условно не показан). Во внутрь стакана 1 через отверстие в дне 4 стакана введены направляющий 5 элемент, выполненный в виде полого цилиндра 5 с дном 6. Он установлен вверх дном и образует внутри дорна полость 7 для пристенного движения охлаждающей воды (показано стрелками) вдоль гильзы стакана 1. Элемент 5 имеет возможность вертикального перемещения относительно стакана 1, например посредством резьбового соединения, что позволяет регулировать величину кольцевого зазора 8 для подачи воды в полость 7. Резьбовое соединение взято как один из возможных вариантов подвижного соединения.Сверху стакан 1 закрыт крышкой 9, которая снабжена трубой 1 О для подачи охладителя.Дорн. работает следующим образом.Дорн вводят внутрь кристаллизатора и в зазор между ними подают жидкий металл. Внутренняя поверхность полого слитка формируется по наружной поверхности стакана.Охладитель подается внутрь стакана 1, где благодаря наличию направляющего элемента 5 создается направленное пристенное движение его, что повышает равномерность и интенсивность охлаждения стакана, так как охлади- тельподается к его верхней части, ликвидируя застойные зоны. Выполнение направляющего элемента подвижным позволяет подбирать оптимальную скорость пристеннного движения охладиПри этом по сравнению с известными конструкциями пояс непосредственного охлаждения слитка водой поднимается при равных высотах гильз, что благоприятно сказывается как на качестве поверхности слитка, так и на уменьшении "клонностик трещинообразованию слитков. Подъем пояса непосредственного охлаждения внутреннейповерхности слитка способствуетуменьшению глубины лунки, а следовательно, приводитк выравниванию фронтакристаллизации и уменьшению усадочныхнапряжений за счет обеспечения более равномерного градиента температур по толщине слитка. Охладитель через отверстия 3 поступает для непосредственного охлаждения внутренней поверхности полого слитка, при этом сечение кольцевого канала для поступления охлаждающей ввды в любом случае должно быть больше суммарного сечения отверстий для подачи воды непосредственно на слиток. Это обеспечивает пода у охладителя на слиток с давлением, равным давлению подаваемого ь стержень охладителя.Угол наклона отверстий выбирают из условий создания оптимального теплоотвода поверхности слитка. Поопытным данным угол наклона отверстий к оси слитка должен быть в пределах 15-45оЗначения угла расположения отверстий к оси дорна, близкие к нижней границе интервала (15 ), целесообразно принимать при отливке высоколегированных сплавов. Снижениезначения угла ниже этой границы резко снижает скорость кристаллизации и в результате возможны проливы металла и увеличения ликвационного слояЗначения угла. расположения отверстий к оси дорна, близкие к верхнейгранице интервала (45), целесообразно принимать при отливке низколегированных сплавов. Повышение значений угла выше этой границы приводит к нежелательному повышению пояса вторичного охлаждения, а как следствиек возможному росту брака по трещинам.Предложенная конструкция дорна обеспечивает техническую возможностьСоставитель В.БалашовРедактор Н.Горват ТехредЛ,Мартяшова КорректорО.Тигор.Заказ 6822/9 Тираж 774 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3получения крупногабаритных круглых полых слитков из алюминиевых деформируемых сплавов. Испытание в промышленных условиях показало, что предложенный стержень при использо.вании для непрерывной отливки круглых полых слитков позволяет снизить себестоимость деформированных полу 1115847 Ффабрикатов за счет повышения выходовгодного в литейном цехе на 3-53, которое обеспечивается уменьшением ради альных трещин при литье и припуска на мехообработку засчетуменьшения ликвидационных. наплывовна внутренней поверхности слитка.