Устройство для горизонтальной непрерывной разливки металлических сплавов

(19) (11) О Т ТЕЛЬСТВ РОИСТВО ПЛЯ ГОРИЕРЫВНОИ РАЗЛИВКИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ПИСАНИЕ И вторСКОмУ Свид(7 Ц центральный ордена ТрудовогоКрасного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт, Институт физики АН Латвийской ССРи Институт 1 Типроцветметобработкаф(54) (57) 1. УСТЗОНТАЛЬНОИ НЕПР МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ, преимущественно содержащих легирующие элементы, расслаивающиеся в жидком состоянии, содержащее питатель с расположенным в нем электродом, соединенным с источником электрического тока, охлаждаемый кристаллизатбр, магнит, в поле которого размещен кристаллизатор, причем магнитное поле наппавлено параллельно горизонтальной плоскости и перпендикулярно продольной оси ристаллизатора, и тянущие валки, соединенные с источником электрического тока, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью получения качественных слитков и обеспечения заданного распределения легирующих эле- д ментов по высоте слитка, кристаллизатор Е выполнен из пакета электрически изолированных одна от другой пластин, из теплопроводного материала, расположенных .перпендикулярно оси слитка.1016052 2способности установки, Это явление делает невозможным использование рассматриваемого устройства для получения сплавов, компоненты которых существенно ликви 5 руют ио удельному весу и когда для ликвндации такой ликвации используются скрещенные электрические и магнитные .поля,Изобретение относится к металлургии,конкретнее к непрерывной разливке металлов и сплавов с применением магнитногополя.Известен способ удержания жидкогометалла эпект:омагнитным полем в кристаллизатор . и р тройство для его осуществления, влючающее индуктор, кристаллизатор, тыушую клеть 1 ,Недостатко:,. известного устройс ва 10является низкий КПД вследствие бЬльшихпотерь в кристаллизаторе,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является устроиствэ для горизонтальной непрерывнойразливки металлических сплавов, содержащее питатель с расположенным в немэлектродом, подключенным к источникуэлектрического тока, кристаллизатор, охлажиаемый потоком текущей среды и раз Омещеннь;й в магнитном поле, направленном глрачлельно горизонтальной плоскости и перпендикулярно направлениюдвижения слитка, и тянущие валки, подключенные к источнику электрическоготока 2.1 .Недостатком устройства является низкая теилоотводящая способность кристаллизатора, связанная с необходимостьюприменения материалов с низкой электропроводностью и, следовательно, с низкойтеглопроводностью. При использовании материалов с высокой тепло и электропроводностью (например, меди) стенКи кристаллизатора шунтируют зону расплавлбНногомашалла, что приводит к потере раббто 35 2, Устройство ио и. 1, о т л и ч а - ю щ е е с я тем, чтопакет состоит из пластин двух различных наружных размеров, расположенных в чередующемсяпорядке.3. Устройство по п, 1, о т л и ч а - ю щ е е с я тем, что кристаллизатор выполнен замкнутым по периметру,4. Устройство по и. 1, о т л и ч а - ю ш е е с я тем, что кристаллизатор выполнен в виде открытого сверху лотка.5, Устройство по п, 4, о т л и ч а - ю щ е е с я тем, что поддон лотка выполнен из пакета пластин, а боковые стенки выполнены из материала с теплопроводностью меньшей, чем у материала пластин.6, Устройство по и. 4, о т л и ч а - ю ш е е с я тем, что кристаллизатор снабжен сплошной крышкой П-образной формы в поперечном сечении, изолированной от боковых стенок.7, Устройство ио п. 6, о т л и ч аю щ е е с я тем, что крышка выполнена из материала с теплоироводностью, равной теплопроводности материала пластин.8. Устройство по п. 6, о т ли ч а - ю ш е е с я тем, что крышка кристаллизатора выполнена из материала с меньшей теплоироводностью, чем материал пластия. Бель изобретения - получение качественных слитков и обеспечение заданногораспределения аегирующих элементов повысоте слйтка.Бель достигается тем, что в устройстве, содержащем питатель с расположенным в нем электродом, соединеннымс источником электрического тока, охлаждаемый кристаллизатор, магнит, в поле которого размещен кристаллизатор,причем магнитное поле направлено параллегп,но горизонтальной плоскости иперпендикулярно продольной оси кристаллизатора, и тянущие валки, подклЬченные к источнику электрического тока, кристаллизатор выполнен из пакетаэлектрически изолированных одне от другой пластин из теилопроводного материала, расположенных перпендикулярно осислитка.Пакет состоит из пластин двух раз;и;иих наружныхразмеров, расположенчых в чередующемся порядке.Кристаллизатор выполнен замкнутымио периметру.Кристаллизатор выполнен в виде от. -крытого сверху лотка,1016052 Устройство работает следующим образом.Расплав 2 через питатель 1 попадает в кристаллизатор 3, в котором происходит его охлаждение и кристаллизация.Отвод тепла от кристаллизующегося слиъка производится потоком текущей среды 4, омывающей наружные поверхности пластин 14 и 16, Одновременно через расплав и слиток с помощью источника 6, соединенного с электродом 5 и тянущими валками 11, пропускается электрический ток. Кристаллизатор же размещаю в магнитном поле, создаваемом между полюсами магнита 7 и 8 и направленном параллельно горизонтальной плоскости и перпендивулярно направлению тока. В результате взаимодействия пропускаемого. вдоль слитка электрического тока и магнитного поля, созданного между полюсами магнитов 7 и 8, на расплав действуют электромагнитные силы, направленные в сторону действия силы тяжести. При кристаллизации сплавов, распадающихся при охлаждении жидкогораствора на отдельные фазы еще до начала кристаллизации матрицы, плотность тока, пропускаемого через слиток, оказывается не одинаковой в различных фазах возникающей в процессе охлаждения эмульсии или суспензии. Напримзр, в сплавах алюминия или цинка, содеркащих свинец, плотность тока, проходящего через вьшадающие из жидкого раствора включения, жидкого свинца, из-эа их худшей электропроводности будет меньше, чем через остальной расплав. В результате на вклю-, ячения свинцовой фазы расплава действу-ют меньшие электромагнитные силы, возникающие в результате взаимодействия пропускаемого вдоль слитка тока и созданного магнитного поля, а на включение алюминия действуют большие электромагнитные силы. В результате этого достигается сближение кажущихся удельных весов отдельных фаз расплава, благодаря чему снижается ликвидация рассматриваемых расплавов.Использование кристаллйэатора, вы полненного в виде пакета электрически изолированных друг от друга пластин из теплопроводного материала, например из меди, позволяет обеспечить быстрый отвод тепла от кристаллизирукицегося слитка, При этом, благодаря наличию изоляторов 1 ф электрический ток, пропускаемый через слиток, не ответвляется стенками кристал лизатора и создаются услввия, обеечива 3Поддон лотка выполнен из пакетапластин, а боковые стенки выполненынз материала с теплопроводностью меньшей, чем материал пластин.Кристаллизатор снабжен сплошнойкрышкой П-образной формы в попереч- .ном сечении, изолированной от боковыхстенок.Крышка лотка выполнена из материала с теплопроводностью, равной тепло ФФпроводности мате 1 риала пластин.Крышка кристаллизатора выполненаиз материала с меньшей теплопроводностью, чем материал пластин.На фиг. 1 показано, устройство, пра- Юдольное сечение, на фиг. 2 - сечениеА-А на фиг. 1; "на фиг. 3 - вариант выполнения лотка из пакета пластин и разрез Б-Б; на фиг. 4 - вариант выполнения псддона лотка из пакета пластин и Мразрез ВВ; на фйг, 5 - вариант выполнения лотка с крышкой и разрез Г-Г.Устройство для горизонтальной непрерывной разливки сплавов содержит питатель 1: для заливки расплава 2, кристал- Илизатор 3, охлаждаемый потоком текущейсреды 4, и электрод 5, расположенныйв питателе. Электрод 5 подключен к источнику 6 электрического тока. Кристаллизатор 3 размещен в магнитном поле, ко- йторое образовано, например, полюсамимагнитов 7 и 8. Для изменения напряженности магнитного поля магниты 7 и 8могут быть установлены с переменнымзазором по высоте или по длине кристаллйзатора. При этом для уменьшения напряженности магнитного поля в верхнейчасти кристаллизатора над кристаллизатором может быть установлен экран.:Маг. нитное поле направлено параллельно гори-,. зонтальной плоскости 9 и перпендикулярно направлению движения слитка, показанному стрелкой 10, Устройство имеет тянущие валки 11, подключенные к истонику 6 электрического тока которыйэлектрически соединен с.шиной 12 сэлектродом 5,Кристаллизатор выполнен в виде пакета электрически изолированных изоляторами 13, пластин .14 и 15 из тенлопровсдного материала, например измеди. Пластины 14 и 15 расположеныперпендикулярно к оси слитка, расположенной в плоскости 9. Наружный размерпластин 15 больше наружного размерапластин 14. Пластины 14 и 15 располо ффжены в чередующемся порядке и могутбыть выполнены замкнутыми по периметру (фиг. 2), 5 1016 С :ощие получение наиболее равномерной плотности тока по всему сечению слитка и, следовательно, одинакового по сечению слитка уравновешивания кажущихся удельных весов отдельных фаз расплава, Й ре зультате появляется возможность изготовления качественных слитков из сплавов, которые не могу-, быть получены в промышленных условиях с применением известных способов разливки.Для облегчения вытягивания слитков из кристаллизатора последний может быть выполнен в виде лотка 16, образованного пакетом электрически изолированных друг от друга пластин 14 и 15 (фиг. 3), 1 Б этом случае кристаллизация слитка про- исходит в вертикальном направлении, Лоток может быть закрыт сплошной. крышкой 17 П-образной формы в поперечном сечении, изолированной. от указанных пластин о (фиг. 5). Крышка 17 кристаллизатора может быть выполнена из теплопроводного материала, например из меди, Это требуется в тех случаях, когдалегирующие элементы, например свинец в алюминИевых или цин ковых сплавах, желательно сосредоточить в средней по высоте части слитка, наппимер при изготовлении вкладышей подшипников., Гри том можно использовать магнитное поле со снижающейся с увели ЗО чением высоты напряженностью. Такое сасп.;еделение напряженности магнитного логи может бь 1 ть доступнуто за счет изменения зазоров между полюсами магни т".ю 1 ибо применения магнитньг. экранов, Напряженность магнитного поля выбираетя при э-:ом такой, чтобы обеспечить всплц.ание выпадающих при охлаждении расплава фаз в нижней части слитка и их -,са.дение в верхней части, Оседанию указанных фаз в верхней части слитка способствует выполнение кристаллизатора в виде лотка со сплошной крышкой из материала с высокой электропроводностью,52 Ьнапример из меди,.В этом случае благодаря шунтирующему эффекту крышки снижается плотность пропускаемого по слиъку тока в верхней его части, что приводит в этой зоне к снижению кажущегося удельного веса основной массы расплава и увеличению скорости осаждения включений свинца,При отливке сравнительно тонких слитков с целью сосредоточения легирующих элементов в средней части удобней использовать магнитное поле, снижающееся в направлении движения слитка. Кристаллизация слитков в этом случае должна быть направленной снизу вверх. При этом кристаллиэатор должен быть выполнен в виде открытого лотка либо тока, накрытого крышкой из материала с низкой теплопроводностью, например из графита. При такой разливке сплавов обеспечивается снижение расхода дефицитных компонентов сплавов в слитках малой толщиныиИэ пакета электрически изолированных друг от друга пластин может быть выполнен только поддон 18 лотка, а боковые стенки 10 лотка могут быть выполнены из материала.с меньшей теплопроводностью, например из маринита (фиг. 4). Такое выполнение кристаллизатора способствует снижению ликвидации слитков имеющих форму бруса. Это достигается благодаря снижению отвода тепла от слитка в горизонтальном направлении. Таким образом изобретение обеспечивает возможность получения слитков с равномерным или с другим заданным распределением легирующих элементов, ликвирующих по удельному весу.Ожидаемый экономический эффект от используемого изобретения, эаключаюцийся в замене олова свинцом в алюминиевых антифрикционных сплавах, составляет сумму 1 млн, руб. в год.1016082 Составитель А. ПоповРедактор Л. Авраменко Техред М,Коштура Корректор М. Шароши 3 Подписноего комитееа СССР ний и открытий , Раушская наб., д. 3278/11 Тираж 81 ВНИИПИ Государственно но делам изобрете 11303%, Москва, Жак филиал ППП фПатент, г. Ужгород, ул. П ая, 4