Устройство для непрерывного литья полых слитков

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ИЗОБРЕТЕИДЕТЕЛЬСТВУ ИСА(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ПОЛЫХ СЛИТКОВ, содержащеекристаллизатор, неподвижную опору, оправку с подпружиненным полым штоком,расположенную на неподвижной опоре свозможностью возвратно-поступательного и колебательного перемещений, исистему охлаждения оправки, включающую полый цилиндр с подвижным гидрораспределительным элементом, разделяющим его на рабочую и вспомогательЦло верго х К АВТОРСКОМУ ную полости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения его надежности, гидрораспределительный элемент выполнен в виде тарелки обратного клапана, сед ло которого жестко соединено с корпусом цилиндра.2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е.е с я тем, что рабочая полость цилиндра соединена с полостью оправки посредством выполненнЫх в стенке штока сливных отверстий, суммарная площадь поперечного сечения которых составляет 0,1-0,15 площади поперечного сечения входного канала клапана.3 Устройство по и. 1, о т л ию щ е е с я тем, что рабочая по ь цилиндра соединена с полостью вки посредством выполненных в лке обратного клапана сливных о тий, суммарная площадь поперечн ечения которых составляет 01- площади поперечного сечения ного канала клапана,Изобретение относится к металлургии, а именно к устройствам для непрерывного литья полых слитков в кристаллизаторы скольжения.Известно устройство для крепления 5оправки при непрерывном литье полыхслитков, содержащее неподвижную опорную часть и держатель оправки с приводом возвратно-поступательногоперемещения. Держатель подвешен на 1 О опорной части устройства с помощью плоских пружин, что обеспечивает подвижность оправки вдоль ее продоль- ной оси с амплитудой до 1 мм 1,Недостатком данного устройства является его неприменимость для многоручьевого литья слитков, поскольку при этом неоправданно возросла бы потребная мощность вибратрра и трудно было бы обеспечить синхронность коле баний всех оправок. Ненадежность рабо-, ты устройства гри одновременной отливке нескольких слитков не дает воэможности предотвратить зависание слитков и эффективно выводить послед ние из зацепления с оправками.Известно также устройство для не-", прерывного литья полых слитков,содер", жащее оправку со штоком, установленные с возможностью совместного возвратно-поступательного перемещееия от системы гидроцилиндров, связанных с системой охлаждения оправки. и механизмом подачи расплава и неподвижную опору 2.Однако и это устройство обладает существенными недостатками, к числу которых относятся сложность конструк. ции и невозможность обеспечения стабильного процесса литья одновременно нескольких слитков. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому по своим конструктивным признакам и достигаемому результату является устройство 45 для непрерывного литья полых заготовок, содержащее кристаллизатор, неподвижную опору, установленную на ней с возможностью возвратно-поступательного и колебательного перемещения оп равку с подпружиненным полым штоком и систему охлаждения оправки, связанную с полостью последней через цилиндр, внутри которого соосно размещен жестко укрепленный на штоке под вижный гидрораспределительный элемент, выполненный в виде золотника, взаимодействующего с ходовым винтом, раз" 1038061 2деляющий цилиндр на рабочую и вспомогательную полость 31.Это устройство позволяет за счетпридания оправке нескольких видовперемещений выводить каждый слитокиз зацепления с соответствующей оправкой при возникновении зависания.Темне менее, широкое промышленное использование данного технического.решения сдерживается тем, что гидрораспределительный элемент трудоемокв изготовлении, сборке и сложен поконструкции, в результате чего эксп.луатация устройства становится ненадежной, поскольку любые засорения,оперекосы, забоины и т. и. приводят кзаклиниванию золотника и выводят механизм из строя.Цель изобретения - упрощение конструкции устройства и повышение его на-дежности,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве для непрерывного литья полых слитков, содержащемкристаллизатор, неподвижную опору,оправку с подпружиненным полым штоком, расположенную нэ неподвижнойопоре с возможностью возвратно-поступательного и колебательного перемещений, и систему охлаждения оправки, включающую полый цилиндр сподвижным гидрораспределительнымэлементом, разделяющим его на рабочую и вспомогательную полости, гидрораспределительный элемент выполненв виде тарелки обратного клапана,седло которого жестко соединено скорпусом цилиндра, .При этом рабочая полость цилиндра соединена с полостью оправки посредством выполненных в стенке штока сливных отверстий, суммарная площадь поперечного сечения которыхсоставляет О, 1-0, 15 площади поперечного сечения входного канала клапана.ФКроме того, рабочая полость цилиндра соединена с полостью оправ-ки посредством выполненных в тарелке обратного клапана сливных отверстий, суммарная площадь поперечно., го сечения которых составляет 0,10,15.площади поперечного сечениявходного канала клапана.. На фиг. 1 и 2 представлены в осевом разрезе две конструктивныемодификации предлагаемого устройства.1038061 3На неподвижной опоре 1 (Фиг,1) смонтирован наружный кристаллизатор 2 в полости которого концентрично расположена пустотелая оправка 3, жестко связанная со штоком 4, снабжен ным сквозным осевым каналом 5. Канал 5 сообщается с внутренней полостью оправки 3, На опоре 1 фиксированно установлен цилиндр 6. Шток 4 уста- новлен в отверслии опоры с воэможностью возвратно-поступательного осевого перемещения и соосно входит в. полость цилиндра 6. На конце штока 4 Фиксированно укреплена тарелка 7 обратного клапана, , . : 15В тарелке 7 выполнен окаймленный кольцевым выступом входной канал 8, сообщающийся с каналом 5 штока, а также ряд сливных отверстий 9, связывающих полость оправки с рабочей поло стью 10 цилиндра 6.Суммарная площадь поперечных сече.ний отверстий 9 составляет . 0,1- 0,15 поперечйого сечения входного канала 8 тарелки 7 обратного клапана. 25Вток 4 подпружинен к неподвижной опоре 1 с. помощью цилиндрической пружины 11, размещенной между тарелкой 7 и неподвижной опорой.На цилиндре 6 соосно оправке 3, зо штоку 4 и тарелке 7 установлен регулируемый упор 12, на взаимодействующей с выступом тарелки 7 поверхности которого смонтирована прокладка 13 из эластичного материала, например резины, служащая седлом обратного клапана, В боковой стенке цилиндра 6 выполнено окно 14, через штуцер 15 связывающее рабочую полость цилиндра с источником охладите ля, например воды. ца и установлена на обращенной к седлу 16 сторонв тарелки 7.форма и расположение остальных конструктивных элементов в обеих модификациях устройства совпадают. Выбор соотношения площади поперечного сечения входного канала клапана и суммарной площади поперечных сечений сливных отверстий 9 обусловлен тем что если это соотношение будет меньше О,1, количество постоянно поступающей в полость оправки воды может оказаться недостаточным дляпредотвращения испарения последнейи возможного прожога оправки, а превы. шение указанного соотношения сверх0,15 может нарушить режим пульсации охлаждения оправки и ее колебательного движения.Устройство (фиг,1) работает следующим образом Перед началом цикла литья оправку.3 коаксиально устанавливают в кристаллиэаторе 2, закрытом. снизу .поддоном (не показан). В кольцевой зазор между, оправкой и кристаллизатором начинают заливать расплавленный металл, одновременно включив систему подачи охлаждающей жидкости. Подаваемая через штуцер 1.5 охлаждающая жидкость (например, вода ) проходит через боковое окно 14 и поступает в рабочую полость 10 цилиндра 6 при этом в полости оправки 3 постоянно находится некоторое количество воды, проходящей через отверстия 9. После включения привода перемещения поддонов последний начинает спус" каться вниз, вытягивая из кристаллизатора 2 формирующийся полый слиток.Другая конструктивная модификация предлагаемого устройства (фиг.2 ) отличается от описанной модификации (фиг.1) тем, что рабочая полость 10 45. цилиндра размещена в нижней его части (под .тарелкой 7), а,седло 16 клапана укреплено не на регулируемом упоре 12, а на боковой стенке цилинд" ра 2. Кроме того, в данной конст руктивной модификации шток 4 подпружинен: не к неподвижной опоре 1,. а к регулируемому упору 12 посредством пружины 11, размещенной между ним и тарелкой 7. Сливные отверстия 55 9 выполнены здесь непосредственно в стенке штока 4, а эластичнаяпрокладка 13 выполнена в виде кольКогда давление воды в рабочей полости 10 превысит усилие пружины 11, тарелка 7 вместе со штоком 4 и оправкой 3 начинает опускаться вниз, сжимая пружину, причем кольцевой выступ тарелки клапана отходит от. эластичного седла 13 й открывает воде доступ через центральное отверстие тарелки 7 и канал 5 в полость оправки 3Давление водыв рабочей полости 1 О при этом резко падает, и усилие пружины 11 воз 4вращает оправку со штоком и тарелку обратного клапана в исходное по.- ложение.Через несколько секунд дав"ление в рабочей полости 10 вновьдостигает величины, превышающейусилие пружины 11 и происходиточередное опускание системы оправка-шток-тарелка клапана с интенсивной подачей воды в оправку, а затем падение давления воды в рабочей по лости 1 О и возврат системы в исходное положение. Таким образом, осуществляется колебательное движение оправки и штока с амплитудой, например, от 0,2 до 2,0 мм, причем цем большее 10 усилие сжатия пружины 11, тем выше частота колебаний и тем меньше мхамплитуда.Амплитуда и частота колебаний оправки могут также регуЛироваться 15 непосредственно в процессе литья поворотом винта, несущего упор 12.Аналогично описанному одновременно работают все устройства, исполь. эуемые при групповой разливке слитков,20 причем охлаждающая жидкость (вода) подается из централизованного источника с разводом на каждое устройство.Работа устройства конструктивной модификации (Фиг,2) осуществляется 25 в основном также, как и у описанной модификации, с той лишь разницей, что в данном случае, поскольку рабочая полость 10 расположена в нижней части цилиндра, отпирание клапана под З 0 воздействием давления воды просходит путем перемещения системы оправка-шток-тарелка клапана снизу вверх. При этом приходится преодолевать не только усилие пружины 11, но и общий, вес указанных деталей. Вода, поднима 4 ясь через проем седла 16, обтекает тарелку 7 через зазор между ней и боковой стенкой цилиндра, устремля ется во входной канал клапана. При 40 резком падении давления в полости 10 возврат подвижной системы в исходное положение, когда эластичная прок. ладка 13 вновь прижимается к седлу 16, запирая клапан, происходит под 45 совместным воздействием веса системы и усилия пружины 11.Как показали предварительные расче. ты, использование предлагаемого устройства позволяет за счет устранения=14,4 Цена 1 т годныхполых слитков,руб 838Цена 1 т отходов,руб 597Итого экономия эа счет увеличениявыхода годного:14,4 (838 -597 ) = 3"70 руб,:.Снижение трудоемкости, 3Трудоемкость изготовления 1 т годных слитков, чел./ч 3,349Стоимость 1 чел,/ч.,руб. 1,03Снижение трудоемкости в человекочасах на 1 т выпуска 3,3490,2=0,67 20 Снижение трудоемкостина годовой выпуск= 9648Итого экономия за счетдоемкости:9648 1,03 = 9937 рубОбщая экономия:3470+9937=13407 руб. 0,6714400=счел./чснижения трупричины возникновения надрывов короц. ки Формирующегося слитка увеличить выход годной продукции примерно на 0,1. В то же время ожидается снижение трудоемкости примерно на 20 эа счет стабилизации и повышения надежности процесса литья одновременно нескольких слитков,.что позволит также на 203 повысить производительность процесса,Ожидаемый экономицеский эффект от использования предлагаемого устройства складывается в соответствии со следующим расчетомГодовой. выпуск полых слитков, т 14400Увеличение выходагодного, 3 0,1Увеличение выходагодного, т