Способ полунепрерывной разливки металла и установка для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 11/00, В 22 В 11/1 д, В ГОСУД ЧфСПО ДЕЛА ВЕННЫЙ КОМИТЕТ АЗССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,84. Бюл. М 4оршунов, А.Л,Макрушин,А,П.Мочалов, В.П.Косков, В;С.Мушйиковев46,27(088.81торское свидетельствокл. В 22 Р 11/08, 1976анн Э, Непрерывное литс. 170-171, рис, 495,(211 33739 (221 22. 01 (Вб) 30.01 172) Е.А.К П.Н.Силаев В.Л.Бастри и В.К.Юныш (531 621,7 (56 1. Ав 9,600777,2. Герм М., 1961,о отлито торцовая ода выполнех(54 ) СПОСОБ ПОЛУНЕПРЕРЫВНОИ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГООСУЩЕСТВЛЕНИЯ.(57 1 1, Способ полунепрерывной разливки металла, включающий подачурасплава в кристаллизатор, формиро-.вание в нем корки заготовки до заданной толщины, периодическое перемещение заготовки вниз с одновременнымпериодическим возвратно-поступательным перемещением кристаллизатораотносительно металлопровода, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюулучшения качества заготовок и обеспечения стабильности процесса литья,при перемещении заготовки и кристаллизатора вниз расплав подают в крйсталлизатор до половины его объема, апосле остановки кристаллизатора изаготовкипроизводят заполнение кри,сталлизатора до объема соответствующего шагу перемещения заготовки, при этом над мениском металла создают газовую подушку из инертного газа2. Установка полунепрерывной разливки металла, содержащая металло- приемник с металлопроводом, кристаллизатор с верхним и нижним фланцами, систему охлаждения кристаллизатора, поддон, расположенный на приводной платформе, и гндропривод перемещения кристаллизатора, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью улучшения качества заготовок и обеспечения стабильности процесса литья, металлопровод выполнен длиной не менее длины кристаллизатора, верхний Е фланец кристаллизатора содержит уплотнение с механизмом его прижатия к металлопроводу, а штоки гидроцилиндров привода перемещения кристаллизатора выполнены полыми.3. Установка по п, 2 ч а ю щ а я с я тем, ч поверхность металлопров на конусной.4. Установка по и. 2, о т л ич а ю щ ая с я тем, что в поддоне выполнены две расточки, одна иэ которыхконтактирует с торцовой довер - ностью металлопровода, а другая с торцовой поверхностью нк кнего фланца кристаллизатора.Изобретение относится к металлургии, в частности к полунепрерывнойразливке металлов.Известен способ полунепрерывнойразливки металлов в заготовки, предусматривающий периодическое вытягивание заготовки вверх иэ стационарно установленного кристаллиэаторана шаг не более длины кристаллиэатора 11,.Однако отливаемая согласно указанному способу заготовка имеет заранееобусловленное уменьшение прочности всечениях, которые располагаются черезкаждый указанный шаг, предпочтительно равный мерной длине отливаемойзаготовки,Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ полунепрерывной разливки металлов в заготовки непрерывной разливки, включающий подачу жид" 20кого металла в кристаллиэатор, формирование в нем корки заготовки дозаданной толщины, периодическое перемещение заготовки с поддоном внизна заданный шаг с одновременными 25периодическими возвратно-поступательными движениями кристаллизатора относительно металлопровода, подачу вкристаллизатор при перемещении заготовки вниз на заданный шаг жидкогометалла и заполнение им кристаллизатора в объеме, соответствующем шагуперемещения заготовки,Установка для осуществления способа содержит систему подачи жидкого .металла с металлопроводом, кристаллиэатор с верхним и нижним фланцами,систему охлаждения кристаллизатора,гидропривод перемещения кристаллизатора, поддон, помещенный на приводнойплатформе 21.40Недостатком известного способаявляется то, что при его использовании трудно разливать сплавы, имеющие .например большой интервал кристаллизации (шарикоподшипниковые сплавы, 45некоторые алюминиевые сплавы и др.),нельзя вводить некоторые технологические приемы, например создаватьповышенное давление на начально формируемую корку со стороны жидкого 50металла, нельзя полностью исключитьпрорывы металла через корку эаготовЦель изобретения - улучшение качества заготовок и обеспечение 55 стабильности процесса литья.Поставленная це,ль достигается тем, что согласно способу полунепрерывной разливки металла, включающему подачу расплава в кристаллизатор, 60 формирование в нем корки заготовки до заданной толщины, периодическое перемещение заготовки вниз с одновременным периодическим возвратнопоступательню перемещением кристаллизатора относительно металлопровода, при перемещении заготовки и кристаллизатора вниз расплав подают в кристаллизатор до половины его объема, а после остановки кристаллизатора и заготовки пооизводят заполнение кристаллизатора до объема, соответствующего шагу перемещения заготовки, при этом над .мениском металла создают газовую подушку иэ инертного газа.В установке полунепрерывной разливки металла, включающей металло- приемник с металлопроводом, кристаллизатор с верхним и нижним фланцами, систему охлаждения кристаллиэатора, поддон, расположенныи на приводной платформе, и гидропривод перемещения кристаллиэатора, металлопровод выполнен длиной не менее длины кристаллиэатора, верхний фланец кристаллизатора содержит уплотнение с механизмом его прижатия к металлопроводу, а штоки гидроцилиндров привода перемещения кристаллизатора выполнены полыми.Торцовая поверхность металлопровода выполнена конусной.В поддоне выполнены две расточки, одна из которых контактирует с торцовой поверхностью металлопровода, а другая - с торцовойповерхностью нижнего фланца кристаллиэатора.При одновременном перемещении крсталлизатора и поддона отсутствует относительное перемещение металла, заливаемого в движущийся кристаллиэатор, что благоприятно сказывается на качестве начально формируемой корки заготовки. После образования затвердевшей корки в зоне кристаллиэатора начинаются продольная и поперечная усадки корки и становится возможным ее смещение относительно стенок кристаллиэатора на несколько миллиметров, например для алюминиевого сплава до 5-7 мм при длине формируемой в кристаллизаторе корки в один метр. Чтобы усадки не сказались на качестве формируемой в кристадлизаторе заготовки, во время пауз возвратно-поступательного перемещения кристаллизатора создают в корке сжимающее усилие за счет усилия сжатия, передаваемого со стороны поддона, при этом последний перемещает я вверх на величину усадки.Подача жидкого металла в кристаллиэатор в объемеменьшем объема, соответствующего шагу перемещения заготовки, при перемещении кристаллизатора вниз позволяет во время такого перемещения образовать над мениском жидкого металла газовую подушку предпочтительно из инертного газа, Это позволяет устранить эатекание жидкого металла в зазор между стенками перемещающегося кристаллнзатора и металлопровода в период .подачи металла в кристаллизатор.Затекание металла в указанный зазортакже устраняют за счет введенияв него уплотнения, которое находитсяв верхнем фланце крнсталлиэатора ивыполнено с воэможностью его при"жатия к металлопроводу,Введение в установку контргрузов,переуравновешнвающих поддон, платформу и отливаемую заготовку, позволяет прикладывать к формируемойзаготовке полезное сжимающее ее усилие после быстрого перемещения поддона (3-5 с) и как только в кристаллиэаторе образуется твердый каркас 5корки (через 8-10 с).Выполнение привода присталлиаатора с воэможностью первоначальногоперемещения им платформы с поддономи контргруэов на заданный шаг передначалом подачи металла в кристаллиэатор в начале разливки обеспечивает надежное уплотнение нижнеготорца кристаллиэатора в расточке,выполненной в подцоне, и исключает 25вытекание жидкого металла в зазормежду поддоном и торцом кристаллиэатора в начальный период подачи металла в кристаллиэатор.Конструкция полых штоков гидроцилиндров привода перемещения кристаллиэатора позволяет испольэоватьэти штоки для подачи охлаждающейжидкости в каналы охлаждения кристаллизатора, что упрощает систему)подвода охладителя к кристаллизаторуКонуская конструкция торцовойчасти. концевого металлопровода непозволяет газовой подушке уйти изполости кристаллнэатора полностью,что практически устраняет эатекание 40металла в зазор между кристаллизатором и металлопроводом.Конструкция установки предусматривает постоянное наличение металлопровода в рабочей полости 45кристаллиэатора.На фиг. 1 показана схема установки, подготовленной к разливке, разрез; на Фиг. 2 - узел 1 на Фиг. 1; на фиг. 3 - положение платформы, поддона, металлопровода и кристаллизатора с формируемой в нем коркой заготовки после первого перемещения кристаллиэатора и поддона на шаг. перемещения заготовки, разрез;55 на фиг. 4 - сформированная корка первого участка заготовки после того, как кристаллизатор сдвинули вверх, разрез, на Фиг. 5 - положение. поддона металлопровода, первого 60 участка заготовки и кристаллизатора с формируемым в нем вторым участком заготовки, разрез; на фиг, 6 вариант формы торцовой части конце-, вого участка металлопровода, разрез. Установка имеет неподвижную пло-щадку 1 (Фиг. 1), соединенную с колоннами 2Снизу к площадке 1 подсоединен металлопровод .3, размещенныйв кристаллизаторе 4, который черезсвой верхний фланец 5 (фиг. 2) соединен со штоками 6 гидроцилиндров 7(фиг. 1) привода перемещения кристаллиэатора, Гидроцилиндры 7 установлены на площадке 1 таким образом,что их штоки 6 проходят черезотверстия в площадке(возможен вариант крепления гидроцилиндров подплощадкой, в этом случае штоки гидроцилиндров должны быть соединеныс нижним фланцем крнсталлизатора.Длину кристаллизатора 4 выбираютне менее, чем заранее установленныймаксимальный шаг периодическогоперемещения отливаемой заготовки,Соответственно перемещению кристал,лизатора 4 выбирают геометрическиеразмеры гидроцилиндров 7,Иеталлопровод 3 имеет внешнюютрубу 8, форма сечения которой соответствует рабочему сечению кристаллизатора 4 и длина которой не менеедлины кристаллизатора. В трубе 8размещены теплоизоляция 9 и внутренн(я труба 10, проходящая черезотверстие в площадке 1 и соединеннаяс системой питания кристаллизатора 4жидким металлом (не показана).Подвижная платформа 11, выполнен-ная с возможностью перемещения относительно колони 2,снабжена под"доном 12, В поддоне 12 выполнены дверасточки, одна из которых соответствует площади наюаего Фланца 13кристаллизатора 4, а другая - торцуметаллопровода 3.В исходном положении кристаллизатор 4 и концевой участок металлопровода 3 прижаты к расточкам, причемприжатие кристаллизатора 4 осуществляется от его привода перемещения,в данном случае от гидроприводов 7,а прижатие торца металлапровода 3 за с зт неуравновешенной массы контргруэов 14, которые тросами 15 черезблоки 16 связаны с подвижной платформой 11. Вес контргрузов 14 выбирают с таким расчетом, чтобы можнобыло уравновесить вес платформы,поддона,отливаемой заготовки исоздать заданное усилие продольногосжатия заготовки. Подвижная платформа 11 соединена с тросом 17, который через блок 18 соединен с лебедкой (не покарана) привода перемещения платформы вниз.Штоки 6 гидроцилиндров 7 выполнены полыми и одним концом через верхний фланец 5 кристаллизатора 4 соединены с каналами системы охлаждения кристаллиэатора 4, а другим концом через поршни 19 - с патрубкамн 20,10 В 1;ечение небольшой паузы, например 5-10 с, кристаллизатором 4 удерживают поддон,12 и платформу 1.1 от 60 перемещения их вверх за счет неуравновешенной массы контргрузов 14,После того, как н кристаллизаторе 4 корка заготот кн достигнет толщины 5-10 мм, осущес гнля 11 т ра уплотн; ние подводящими охладитель к кристаллиэатору и отводящими его от него.Патрубки 20 выполнены с возможностью перемещения их н отверстияхверхних крышек 21 гидроцилиндров 7,Крышки 21 снабжены соответствующимистандартными уплотнениями.На верхнем фланце 5 кристаллиза,тора 4 размещено уплотнение 22,взаимодействующее через кольцо 23с элементом 24 зажима (йиг. 2)Установка снабжена устройством25 вторичного охлаждения (фиг. 4),Разливку жидкого металла согласно предлагаемому способу на предлагаемой .установке осуществляют следующим образом.Сначала платформу 11, поддон 12и кристаллизатор 4 с помощью контргру"эов 14 устанавливают в верхнем краинОлположении (фиг. 1), причем поддон 12 20прижимают к торцу металлопровода 3, акристаллизатор 4 - к поддону 12 с помощью гидроцилиндрон 7. Между нижнимфланцем 13 кристаллизатора 4 и расточ-.,кой в поддоне 12, к которой прижимаюткристаллизатор 4, помещают уплотнение,22 (фиг, 2 ),Далее н трубу 10 подают жидкийметалл и кристаллизатор 4 с помощьюгидроцилиндров 7 перемещают внизна установленное расстояние, котороене должно быть больше длины металлопровода 3 (фиг. 3) и должно соответствовать заданному шагу периодического перемещения заготовки. При перемещении кристаллизатора 4 вниз опускаются поддон 12 за счет толкающегоусилия движущегося вниз кристаллизатора 4 и платформы 11, а контргрузы14 поднимаются. При этом жидкийметалл 26 падается в кристаллизатор 4и вэависимости от скорости перемещения последнего заполняет полностьюили частично объем между опускающимсяподдоном 12 и торцом концевого участка мсталлопровода 3. 45После опускания кристаллизатора 4и поддона 12 на установленное расстояния вводят в действие зажимной элемент 24, расположенный н верхнемфланце кристаллизатора 4, через уплотнение 22 осуществляют Фиксациюпоследнего относительно концевогоучастка металлопронода 3 и в паузу доследующего возвратно-поступательногоперемещения кристаллизатора 4 осуществляют н нем формирование корки 27заготовки до заданной толщины. кристаллизатора 4, нлодя и ленепи зажимной элемент 24, который ерез уплотнение 22 разуплотняет кристаллизатор 4, и прекращает удержани платформы 11 и поддона 12 кристаллизатором 4. С этого момента поддон 12 и платформу 11 удерживает от перемещениявверх формирующаяся корка 27 заготовки, которую при этом сжимают между поддоном 12 и торцом концевого участка металлопровода 3 действием неуравновешенной массы контргрузов 14.Как только корка 27 заготовки достигнет заданной толщины, например 20-50 мм, осуществляют возвратно-поступательные перемещения кристаллизатора 4, при этом последний снаЧала поднимают в крайнее положение (фиг. 4), а затем сразу опускают но уже одновременно с опусканием платформы 11 и поддона 12.При опускании кристаллизатора 4 и поддона 1.2 н кристаллизатор 4 подают очередную порцию жидкого металла 26 (Фиг. 5).Платформу 11 и поддон 12 н данном случае перемещают вниз на заданный шаг 1, перемещения заготовки при помо 1 и лебедки через трос 17. Скорость их перемещения устанавливают равной 100-200 мм/с. Скорость перемещения кристаллизатора 4 принимают большей на столько, чтэбы в конце перемещения он переместился на расстояние 0 которое на несколько миллиметров (10-20 мм) больше, чем расстояние 02 . Этим самым обеспечивают некоторое сжатие корки заготовки, которая начинает Формироваться в перемещающемся кристаллизаторе 4, При этом не допускают перемещения кристаллизатора 4 на расстояние большее, чем длина металло- провода 3.После возвратно-поступательного перемещения кристаллизатора 4 внонь вводят в деистние зажимной элемент 24 и через уплотнение 22 уплотняют зазор между трубой 8 и внутренними стенками кристаллиэатора 4 и вновь после того, как корка нового. участка заготовки сформируется до толщины 5-10 мм, прикладывают к корке сжимающее усилие. Для этого снимают натяжение в троссе 17, что позволяет контргрузам 14 создать указанное сжимающее усилие. Далее операции повторяют до момента, когда поддон 12 с платформой 11 периодически не переместят формируемую заготовку до устанонленнойдлины. При последнем перемещении кристаллизатора 4 вниз трубу 9 мет:1 ллопровода 3 освобождают от жидкого металла 26.Далее неподвижную заготовку 21 формируют до полного ее натяг р;,п.пинг чннни разливки. Пе- , рс л у,бдением патовой заготовки крисгаллиэатор 4 жреиещают вверх в исходное положение, а платформу 11 с поддоном 12 опускают на такое расстояние, чтобы верхний торец 5 заготовки опустился ниже фланца кристаллизатора 4. После удаления заготовки с линииразливки платформу 11 и поддон 12поднимают в исходное положение спомощью неуравновешенной массы контргруэов 14. Скорость их перемещениявверх ограничивают путем натяжениятроса 17, который сматывают с барабана лебедки с заданной скоростью, например 200-500 мм/с.Экономическая эффективность использования предлагаемых способа и установки заключается в том, что исключается окисление металла при его подаче из миксера в кристаллизатор, уменьшается число горячих трещин в поверхностном слое заготовки и увеличивается выход годного за счет исключения механообработки наружной поверхности заготовки.При отливке по предлагаемому спо" собу алюминиевых заготовок экономия составляет в среднеи 40-100 руб. эа тоннуюЭрдели Редак 75 аз 11615 писное а ССС 113 Патент",Проектн лиал П жгород 15 Тираж ИИИПИ Государс по делам изобр 35, Москва, Жвенного комиттений и открыт5, Раушская н