Способ горизонтальной непрерывной разливки металлов

/ /5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРпО делАм изоБРетений и ОтнРытЮ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Авторское свидетельство СССРпо заявке У 268 1085,кл, В 22 Ъ 1/00, 1978.(54)(57) 1, СПОСОБ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙНЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛОВ, включающий формирование заготовки в зонах первичного и вторичного охлаждения, периодическое вытягивание участка заготовки установленнои мерной длины из кристаллизатора с образованием холодного сная между участками с последующим разделением заготовки на мерные длины по спаям, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью улучшения качества отдельныхзаготовок и снижения затрат энергиипри их отделении, в период паузмежду вытягиваниями заготовки изкристаллиэатора ей обеспечиваютстесненную усадку и в местах захоложенных спаев на части сечения заготовки создают напряжения изгибавеличиной не менее предела текучести, после чего в зоне разделениямерные части заготовки скручивают по ранее ослабленному месту.месту. 25 30 2. Способпоп. 1, отличающ и й с я тем, что в зоне вторичного охлаждения стесненную усадку остывающей заготовки обеспечивают путем ее зажима в крайних точках зоны вторичного охлаждения.3. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что напряжения изгиба в местах захоложенных спаев создают повторением поперечных знакопеременных усилий,4. Способ по п. 3, о т л и ч а ющ и й с я тем, что при создании Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов на установках горизонтального типа.Известны способы горизонтальной непрерывной разливки металлов, при которых разделение непрерывнонитой заготовки на мерные части осуществляют одним из общепринятых методов - газовой резкой, пореэкой на дисковых пилах, резкой на ножницах.Однако при газовой резке и по- резке на дисковых пилах имеют место потери металла и неудобства в связи с необходимостью удаления окалины и стружки, а пореэка на ножницах требует дорогостоящее металлургическое оборудование, коэффициент использования которого низок.Наиболее близким к изобретению является способ получения заготовок, включающий периодическое вытягивание участка заготовки определенной мерной длины из кристаллизатора с образованием холодного спая между участками с последующим разделением заготовки на мерные длгны по этим спаям 111.Известный способ не обеспечивает высокого качества получаемых эаготовокЦель изобретения - улучшение качества отделяемых заготовок и снижение затрат энергии при их отделении. Указанная цель достигается тем,что согласно способу непрерывной го повторением поперечных знакопеременных усилий в местах захоложенныхспаев усилия прикладывают последовательно, сначала с диаметрально противоположных сторон, а затем точкиприложения усилий перемещают наугол 15-9 о. 5. Способ по и. 3, о т л и ч а ющ и й с я тем, что при приложении к заготовке поперечных усилий место, по которому осуществляют впоследствии разделение заготовки, дополнительно охлаждают. риэонтальной разливки металлов,включающему формирование заготовки взонах первичного и вторичного охлаждения, периодическое вытягиваниеучастка заготовки установленной мерной длины из кристаллизатора с образованием холодного спая между участками с последующим разделением заготовки на мерные длины по этим спаям,в период пауз между вытягиваниямизаготовки из кристаллизатора ейобеспечивают стесненную усадку и вместах эахоложенных спаев на части сечения заготовки создают напряжения изгиба величиной не менее предела текучести, после чего в зонеразделения мерные части заготовкискручивают по ранее ослабленному 20 В зоне вторичного охлаждения стесненную усадку остывающей заготовкиобеспечивают путем ее зажима вкрайних точках зоны вторичного охлаждения.Кроме того, в зоне вторичного охпаждения в местах захоложенных спаев напряжения изгиба создают повторением поперечных знакопеременных усилий, причем указанные усилия прикладывают последовательно, сначала с диаметрально противоположных стор он, а эат ем точки прил оже ния усилийперемещают на угол 15-90 О При приложении к заготовке поперечных усилий место, по которому впоследствии осуществляют разделениезаготовки, дополнительно охлаждают.Площадь переохлаждаемой и, следовательно, несвариваемой торцовой части заготовки принимается в пределах 10-603 от площади сечения отливаемой заготовки для того, чтобы металл в оставшейся непереохлаждаемой части заготовки, составляющей 40-902 площади сечения заготовки, бып хорошо свариваемым, способным без разрушения выдержать усилие вытягивания заготовки из кристаллизатора.Периферийную торцовую часть (площадью в 10-603 от площади сечения заготовки) охлаждают до температуры ниже 1/2 температуры плавления разливаемого металла потому, чтс именно такое переохлаждение позволяет избежать последующей сварки периферийных торцовых частей соседних участков заготовки после того, как эти участки будут вытянуты иэ кристаллизатора.Стесненная усадка заготовки в зоне вторичного охлаждения позволяет локализовать усадочные деформации на участках, равных длине шага вытягивания, в месте наименьшей прочности заготовки. Вданном случае пониженная прочность в заготовке будет в сечениях, которые расположены на границе соседних вытягиваемых участков, имеющих переохлажденные торцовые части. В результате такой локализации усадочных деформаций между участками возможно образование кольцевых трещин, величина которых в даль нейшем увеличивается за счет приложения к заготовке энакопеременных усилий. Указанные приемы позволяют дополнительно снизить прочность заго,товки в местах ее разделения.Поперечное направление создаваемых кольцевых трещин способствует получению улучшенной торцовой поверхности заготовки после ее скручивания, что в целом повышает качество заготовки.На фиг. 1 представлена схема установки для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - начальный период формирования корки заготовки в кристаллизаторе, на фиг. 3 - сформированная корка заготовки в кристаллиэаторе перед вытягиванием ее из кристаллизатора.Схема установки (фиг. 1) включает герметичный предпочтительно обогреваемый металлоприемник 1 для разливаемого металла 2. На крышке 3 ме-.таллоприемника 1 размещен блок 4 ссообщающимися вертикальным 5 и горизонтальным 6 каналами. К вертикальному каналу 5 подсоединен погружаемый в раэливаемый металл металлопровод 7, а к горизонтальному каналу6 блока 4 через охлаждаемый элемент8 подсоединен охлаждаемый кристаллиэатор 9 зоны первичного охлаждения.В зоне вторичного охлаждения насхеме указаны устройство 10 для шагового вытягивания заготовки 11 иэ 5кристаллизатора 9, устройство 12 длясоздания знакопеременных поперечныхусилий в заготовке 11 и механизм 13.для зажима заготовки 11 во времяпаузы между вытягиваниями ее иэ кристаллизатора.За механизмом 13 следует устройство 14 для скручивания мерной заготовки и отделенная мерная заготовка 15.На фиг. 2 показаны начальные условия формирования корки 16 очередного участка заготовки 11, длинойв кристаллизаторе 9 сразу послевытягивания иэ него ранее сформированной корки 17 длинойСтрелки 18 на фиг, 2 указывают нато, что корка 16 формируется подизбыточным давлением.Перед вытягиванием о чередногоучастка иэ кристаллизатора 9 изЗ 5 быточное давление в жидкой фазе снято. Устройство 10 для шагового вытягивания заготовки из кристаллизатора через заготовку 11 прижимаетторец 19 сформированной корки 16 к 40 охлаждаемому элементу 8 (фиг. 3)Позицией 20 показано переохлажденноеи несваренное место стыка соседнихмерных участков заготовки.Технологический процесс разлив ки металла по предлагаемому способувключает следующие операции.Первоначально в металлоприемник1 через одно из отверстий в крышке3 заливают жидкий металл и металло 50 приемник герметизируют, Далее с помощью устройства 10 для шаговоговытягивания заготовки иэ кристаллизатора в кристаллиэатор 9 вводятзатравку и прижимают ее к охлаждае 55 мому элементу 8. Затем в металлоприемнике 1 надмениском жидкого металла 2 создаютизбыточное давление газа, достаточ 1107954ное чтобы по металлопроводу 7 ивертикальному каналу 5 металл поднялся до канала 6 и далее вошелв соприкосновение с затравкой(непоказанной), Воздух из металлопровода 7 и каналов 5 и 6 удаляетсячерез небольшие отверстия в затрав -ке.После этого с помощью устройства10 для шагового вытягивания затрав Оки из кристаллизатора затравку перемещают на установленный шаг вытягивания, равный мерной длине отделяемой заготовки. Шаг вытягиванияне должен превышать длину кристаллизатора.В процессе вытягивания затравкииз кристаллизатора происходит заполнение кристаллизатора металлом,Скорость вытягивания принимают 20100 - 300 мм/с,Далее наступает пауза между вытягиваниями заготовки из кристаллиэатора, продолжительность которойопределяется расчетом, в зависимости 25от размера сечения отливаемой заготовки и протяженности зоны вторичного охлаждения. По времени паузаможет быть в пределах 10-60 с иболее. 30В период паузы давление газа вметаллоприемнике увеличивают до заданной величины, например при разливке алюминиевых сплавов - до2-3 атм. Это позволяет формироватьв кристаллизаторе качественную корку 16 в стационарных условиях,прижимая ее к стенкам кристаллизатора 9 и к промежуточному охлаждаемомуэл:менту 8 (фиг. 2).40В конце периода паузы, примерноза 3-8 с до начала вытягивания заготовки из кристаллизатора, избыточное давление в металлоприемнике 1снимают и через затоавк (а в после.дующем через отлитую заготовку 11,фиг, 3) с помощью устройства 10 дляшагового вытягивания заготовки изкристаллизатора торец 19 затвердевшей корки прижимают к охлаждаемомуэлементу 8 и периферийную его часть50охлаждают до температуры ниже 1/2температуры плавления разливаемогометалла, Площадь охлаждения торцовойпериферийной части участка заготовки должна составлять 10 в 6 от пло 55щади сечения заготовки.Затем затравку (в последующемтолько заготовку) вместе с вновь сформированным участком заготовк устроиством 10 для шагового вытягиваниязаготовки из кристаллизатора перемещают на очередной шаг вытягиванияи одновременно с этим в кристаллизатор подают очередную порцию жидкогометалла,Далее операции по формированиюочередных участков заготовки вкристаллизаторе и по охлаждению ихторцовой периферийной части повторяют,В результате отливается заготовка, в которой через шаг вытягиванияимеются ослабленные сечения.Чтобы в указанных сечениях прочность заготовки перед разделениемна мерные части понизить еще больше,в паузах между вытягивания",и заготовки из кристаллизатора заготовкузажимают между устройством 10 дляшагового вытягивания заготовки изкристаллизатораи механизмом 13 длязажима заготовки (фиг, 1). При этомпроисходит стесненная усадка заготов.ки, причем усадочные деформации локализируются в ослабленных сеченияхзаготовки. Еслинапример, расстояниемежду зажимающими устройствами принять 2-3 м, шаг вытягивания заготовки из алюминиевых сплавов будет равен 500 мм, и температуру заготовкив зоне вторичного охлаждения снизитьв среднем на 100-200 С, то в результате стесненной усадки на поверхности заготовки в ослабленном сечении появится кольцевая трещина размером до 1 мм.По предлагаемому способу дополнительное уменьшение прочности в ослабленном сечении заготовки обеспечивают также путем приложения к заготовке в зоне вторичного охлаждения (в конце зоны вторичного охлаждения)знакопеременных поперечных усилий, которые создают устройством 12 для создания знакопеременных поперечных усилий (фиг. 1). При приложении к заготовке поперечных уси - лий в ней возникают напряжения изгиба, превышающие прочность поверхностных слоев в ослабленном сечении заготовки. В результате этого глубина трещины увеличивается и прочность ослабленного сечения заготовки понижается.Следует заметить, что в ряде случаев в процессе отливки заготовок не требуется введение всего.Пилипенко Редактор М. Келемеш Заказ 5815/10 Тираж 775 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул . Проектная, 4 комплекса операций, предусматривающих уменьшение прочности в ослабленном сечении заготовки,Заготовку с ослабленным до необходимой величины сечением, по .которому производится разделение заготовки, подают в зону ее разделения на мерные части (Флг. 1) в период очередного вытягивания заготовки из кристаллизатора. При этом отделяемая часть заготовки проходит через губки механизма 10 зажима заготовки. Далее в паузу между вытягиванием заготовки иэ кристаллиэатора еще неотделяемую часть заготовки зажимают механизмом 10 зажима заготовки, после чего с помощью устройства 14 для скручивания мерной заготовки мерную заготовку 15 отделяют от не прерывной заготовки 11 и направляютк месту складирования.