Установка непрерывного литья

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДИЮЛЪСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик о 980937 й 1 М. Ка.(61) Дситолнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 06.01.8121) 3232304/22-02 В 22 0 11/Об с присоединением заявки М Государственный комитет СССР ио деяам изобретений и открытий(54) УСТАНОВКА НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ Изобретение относится к непрерывному литью металлов и сплавов, конкретнее к конструкции литейной установки роторного типа, и может найтиширокое применение на предприятияхцветной и черной металлургии.Известны конструкции установокнепрерывного литья роторного типа,состоящие из литейного колеса с горизонтальной осью и желобом по ободуи формирующего устройства в видекольцевого сегмента, охватывающего взоне эатвердевания слитка желоб, выполненный из немагнитного материала.Наиболее близким к изобретению потехническому существу является установка с кольцевым сегментом, совершающим продольные колебательные движения, в теле которого .выполнена заливочная полуворонка, куда металл падает свободной струей нэ неподвижнойзаливочной чаши 1),Недостатком данной установки является ее низкая надежность, так какчасть слитка, затвердевшая на сегменте, плохо отделяется н забивает кристаллизатор. Кроме того для известной установки также характерны высокая пористость получаемого слитка;недостаточно однородная и мелкозерФ нистая структура слиткат значительная объемная ликвация, особенно длясложнолегированных сплавовт значительное количество и глубина поверхност"ных дефектов слитка. Цель изобретения - повышение надежности установки и качества отливаемого слитка.Поставленная цель достигается тем,.что установка непрерывного литья,содержащая кристаллиэатор, выполненный в вице литейного колеса с жело. бом иэ немагнитного материала, кольцевой сегмент, охватывающий колесо,привод колебательного перемещениясегмента, заливочную коробку с лотком,снабжена электромагнитами, а кольцевой сегмент и лоток заливочной коробки установлены с промежутком, превышающим в 2-40 раз глубину желоба,при этом полюса электромагнитов расположены по обе стороны желоба в районе промежутка, а внутри заливочной 25 коробки и в кольцевом сегменте вмонтированы электрические контакты, соединенные с полюсами источника постоянного тока, кроме того, желоб литейного колеса снабжен пластиной из то копроводящего, жаропрочного, нэносо 980937устойчивого материала, на которой ус- тановлен кольцевой сегмент.С целью снижения токовой нагрузки на источник питания желоб литейного колеса может быть выполнен из не- магнитного неэлектропроводного мате риала, может быть также выполнен из немагнитного материала с высокой электропроводностью, при этом наружная поверхность и поверхность канавки желоба покрыты жаропрочяым 10 электроизолирующим материалом слоем толщиной, равной 0,001-0,100 глу.бины желоба, из немагнитного матерна ла с низкой электропроводностью, при этом толщина стенок желоба составляет 15 0,02-0,20 его глубины, а сам желоб закреплен на ободе литейного колеса через прокладку из электроизолирующего теплостойкого водонепроницаемо- го материала. 20С целью исключения специальных многоамперных источников постоянного тока низкого напряжения электромагнит может быть выполнен в виде сердечника, на который навиты первичная обмотка высокого напряжения, соединенная с источником переменного тока, и вторичная обмотка низкого напряжения, соединенная с электрическими контактами, вмонтированными внутри заливочной коробки и в кольцевом сегменте.На фиг. 1 представлена установка с одной парой полюсов магнитов с постоянным магнитным полем и с желобом 35 из немагнитного неэлектропроводного материала, общий вид; на фиг. 2 разрез А-А на фиг, 1; на фиг. 3 - установка с несколькими парами полюсов магнитов с постоянными, но возраста ющими магнитными полями с желобом из немагнитного электропроводного материала, общий вид; на фиг. 4 - разрез Б-Б, на фиг. 3; на фиг. 5 - разрез А-А на фиг. 1 при .использовании электромагнита с переменным магнитным иолем.Установка непрерывного литья включает литейное колесо 1 с желобом 2 из немагнитного материала, кольцевой сегмент 3 с приводом 4 его колебательного перемещения и заливочную коробку 5 с лотком 6, постоянные магниты (или электромагниты с постоянным магнитным полем) 7, 8, 9 и 10, электрические контакты 11 и 12, соединенные с полюсами источника постоянного тока (не показан) .Желоб 2 литейного колеса 1 охлаждается с помощью спрейеров 13 и смазывается из форсунки 14. Желоб 2 мо жет быть выполнен как из немагнитного неэлектророводного материала, например шамота, так и из немагнитного материала с высокой электропроводностью, например из бронзы (фиг. 4) . 65 Прн этом наружная поверхность иповерхность канавки желоба 2 покрытыжаропрочным электроизолирующим материалом 15, например алундом, слоемтолщиной, равной 0,001-0,100 глубины желоба Ь.Желоб 2 может быть выполнен изнемагнитного материала с относительно низкой электропроводностью, например из нержавеющей стали. В этомслучае желоб может быть выполнен безпокрытия (материала) 15, но со стенками толщиной Ь (фиг. 4), равной0,02-0,20 глубины желоба, при этомжелоб закреплен на ооде колеса 1через прокладку 16, выполненную изэлектроизолирующего теплостойкого водонепроницаемого материала, напримерпаронита.Кольцевой сегмент 3 прижат к желобу 2 литейного колеса 1 через пластину 17, выполненную из токопроводящего жаропрочного иэносоустойчивого материала, например гафита, с помощьюприжимного механизма. 18,В кольцевом сегменте 3 выполненыканалы 19 для охлаждения его водой.Кольцевой сегмент 3 и лоток 6 заливочной коробки 5 установлены другот друга на расстоянии Р, превышающемв 2-40 раз глубину желоба,По обе стороны желоба могут бытьустановлены полюса электромагнита 20с первичной обмоткой 21 высокого напряжения, питаемой внешним источникомпеременноготока (не показан) и вторичной обмоткой 22 низкого напряжения, соединенной с контактами 11 и 12.Работа установки происходит следующим образом,Жидкий металл 23 из заливочнойкоробки 5 через лоток 6 непрерывнопоступает в желоб 2 литейного колеса1. Затвердевание металла начинаетсяв открытой части желоба в зонах, прилегающих к его стенкам. После затвердевания 20-70 сечения слитка он попадает в зону водоохлаждаемого кольцевого сегмента 3, где процесс затвердевания заканчивается.При этом затвердевающая на пластине 17 сегмента 3 корка металла срастается с затвердевшей в желобе 2 массой металла и увлекается ею, так чтозабивания кристаллизатора не происходит,Привод 4 сообщает сегменту 3 и соприкасающемуся с ним жидкому металлуколебания, что обеспечивает легкоеотделение корки металла от пластины17 и высокое .качество поверхностислитка.В процессе литья через жидкий металл между контактами 11 и 12 пропускается постоянный ток, При его прохождении в магнитном поле постоянногомагнита (или электромагнита) 7(фиг.1)возникают электромагнитные силы,действующие на частицы жидкого металла и направленные к оси колеса.Эти силы удерживают жидкий металлв желобе, препятствуют переполнениюжелоба и регулируют подачу жидкогометалла из заливочной коробки 5.При этом процесс литья протекаетпри повышенном металлостатическомдавлении, что способствует уменьшениюпористости слитка и улучшению его поверхности, 10Электромагнитные силы резко сни жают турбулентность в жидком металле,что также улучшает поверхность слиткаи исключает неслитины,Прохождение электрического тока 15через расплавленный металл способствует его обезгаживанию. Если ус,тановка одной пары полюсов не обеспе-,чивает получение промежутка Е, до.статочного для затвердевания 20-70 20сечения слитка, например, при переходе на повышенные скорости литья,то устанавливаются дополнительныемагниты 8, 9 и 10 (фиг. 3) с возрастающими величинами индукции магнитного поля, Это вызвано тем, что привозрастании промежутка Р создаетсяболее высокое металлостатическоедавление, а следовательно, должнывозрастать и удерживающие электромаг- З 0нитные силы, Таким образом, величинеметаллостатического давления - у иливеличине превышения верхней точкижелоба в над его точкой к в зоненижнего края полюса каждого магнита - у соответствует определеннаявеличина индукции магнитного поля исоответственно величина удерживающейэлектромагнитной силы.Точка к выбрана исходя из того, 40что в этой точке поля каждого магни-,та электромагнитным силам противостоит наибольшее металлостатическое давление.Если возникает затруднение с пита" 45 кием установки от специальных много- . амперных источников постоянного тока, то в ней испЬльзуется электромагнит 20 (фиг. 5) с первичной обмоткой 21 высокого напряжения, соединенной 50 с источником переменного тока (не показан), и с вторичной обмоткой 22 низкого напряжения, соединенной с электрическими контактами 11 и 12, вмонтированными внутри заливочной коробки 5 и кольцевого сегмента 3.В этом варианте установки через жидкий металл в желобе пропускается переменный многоамперный ток, а сам желоб находится в переменном магнитном поле. Поскольку изменение направления- тока в жидком металле и полярность электромагнита изменяются синхронно, электромагнитные силы, дейст,вующие начастицы жидкого металла, не меняют своего направления, удер живают жидкий металл в желобе и препятствуют его переполнению.После окончания процесса затверде- .вания непрерывнолитый слиток 24 с помощью известных приемов и устройствснимается с литейного колеса и передается на последующие операции: зачистку, прокатку и намотку,Величина промежутка 2 между лоткомб заливочной коробки и кольцевым сегментом 3 выбирается исходя из оптимальной для данного металла и сечения слитка скорости литья.Однако из конструктивных и технико-экономических соображений онадолжна находиться в пределах 2 М 640 Ь.Если выполнить Р2 Ь, то для затвердевания 20-70 площади сечения слитка,что позволяет исключить забиваниекристаллизатора, скорость литья должна быть очень низкой и использованиеустановки данного типа становитсянеэффективным,Если выполнить Р40 Ь, то ввидузначительного повышения металлостатического давления в желобе для удержания металла в нем необходимо значительно увеличить индукцию магнитногополя и силу тока, пропускаемого через расплав, что усложняет, установку и увеличивает расход электроэнергии.С целью исключения магнитноготорможения колеса желоб выполняетсяиз немагнитного материала. С цельюисключения паразитного тока материалжелоба должен быть также и неэлектропроводным, Однако неэлектропроводныематериалы обладают также низкой теплопроводностью,.что значительно снижаетскорость литья. Применение слоистыхкомпозиций металл-изолятор технологически сложно. Хроме того, такие материалы непрочны, Поэтому для увеличения производительности и механической прочности установки желоб литейного колеса может быть выполнен изнемагнитного материала с высокойэлектро- и теплопроводностью и прочностью, например из бронзы, при этомнаружная поверхность и поверхностьканавки желоба должны быть покрытыжаропрочными электроизолирующими маУтериалами, например алундом, слоемтолщиной 0,001-0,100 глубины желоба.Слой толщиной менее 0,001 Ь недостаточно прочен, а слой свыше 0,100 Ь обладает высоким тепловым сопротивлением,что существенно снижает производительность установки,Такой слой может быть нанесен методом плазменного напыления.Поскольку в процессе эксплуатации желоб подвергается значительным тепловым напряжениям, огнеупорный изолирующий слой может получить локальныеповреждения, что ведет к снижениювремени непрерывной работы установки,Кроме того, нанесение огнеупорного материала на желоб весьма дорогостоящий процесс,Поэтому для достижения высокойпроизводительности и длительного времени непрерывной работы желоб можетбыть выполнен без огнеупорного изолирующего покрытия, но в этом случаеон, с целью уменьшения величины паразнтного тока, должен быть выполнениз немагнитного материала с относительно высоким электрическим сопротивлением, например из нержавеющейстали, и с минимальной толщиной стенок, составляющей 0,02-0,203.При толщине стенок менее 0,02 Ьнедопустимо снижается прочность ижесткость желоба, а при толщине бо-лее 0,20 Ь сильно возрастают паразитные токи через стенки желоба.Такой желоб должен закреплятьсяна колесе через прокладку, выполненную из электроизолирующего теплостойкого водонепроницаемого материала,например из паронита.В этом варианте ввиду прохожденияэлектрического тока не только пожидкому металлу, но и по стенкам же-лоба токовая нагрузка на источникипитания возрастает на 10-20, но затодостигается высокая производительность, снижаются эксплуатационныерасходы и увеличивается время непрерывной работы установки.Предлагаемая конструкция установки в значительной степени удовлетворяет современным требованиям к установкам непрерывного литья. Она обла. дает высокой производительностью ипозволяет получать слитки высокогокачества благодаря иопоЛьзованию повышенного металлостатического давления, обработке жидкого металла вибрацией и электрическим током.В ней решена проблема регулирования уровня жидкого металла в литейном желобе при больших скоростяхлитья (до 30 м/мин). Установка позво. ляет также производить литье металлов с температурой плавления выше800-900 ОС.Внедрение данной,установйи в промыаленности позволяет получить значительный экономический эффект - неменее 70000 р. в год но сравнению какс установкой прототипом, так и с известными установками непрерывноголитья за счет повышения качестваслитка; увеличения выхода годного;упрощения системы контроля и регулирования уровня жидкого металла; увеличения времени непрерывной работы.формула изобретения1. Установка непрерывного литья,содержащая кристаллизатор, выполненйый в виде литейного колеса с желобомиз немагнитного материала, кольцевойсегмент, охватывающий колесо, приводколебательного перемещениясегмента,заливочную коробку с лотком, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повьзаения надежности установкии качества отливаемого слитка, онаснабжена электромагнитами, а кольцевой сегмент и лоток заливочной короб ки установлены с промежутком, превышающим в 2-40 раз глубину желоба,при этом полюса электромагнитов расположены по Обе стороны желоба в районе промежутка, а внутри заливочной 15 коробки и в кольцевом сегменте вмонтированы электрические контакты,соединенные с полюсами источникапостоянного тока, кроме того, желоблитейного колеса снабжен пластиной 2 О из токопроводящего, жаропрочного, износоустойчивого материала, на которой установлен кольцевой сегмент.2; Установка по п. 1 о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью сни жения .токовой нагрузки на источникпитания желоб литейного колеса выполнен из немагнитного, неэлектропроводного материала.3. Установка по н.1, о .т л и ч а- ЗО ю щ а я с я тем, что, с целью снижения токовой нагрузки на источник питания, желоб литейного колеса выполнен из немагнитного материала с высокой электропроводностью, при этомнаружная поверхность и поверхностьканавки желоба покрыты жаропрочнымэлектроизолирующим материалом толщиной 0,001-0,100 глубины желоба,4. Установка по и. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью снижения токовой нагрузки на источник питания, желоб выполнен из немагнитногоматериала с низкой электропроводностью, при этом толщина стенок желобасоставляет 0,02-0,20 его глубины, а 45 сам желоб закреплен на ободе литейного колеса через прокладку из электро"изолирующего, теплостойкого, водонепроницаемого материала.5, Установка по пп. 1-4 о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюисключения специальных многоамперныхисточников постоянного тока низкогонапряжения, каждый электромагнит выполнен в виде сердечника на который 55 навиты первичная обмотка высокого напряжения, соединенная с источником переменного тока, и вторичная обмотканизкого напряжения, соединенная сэлектрическими контактами, вмонтиро- Щ ванными внутри заливочной коробки ив кольцевом сегменте.Источникиинформации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Великобритании65 Р 1265299, кл. В 3 Г, опублик. 1972.980937 А-А Составитель В. БалашовТехред Л.пекарьКорректор Н. Вуряк Редактор М,каз 9564/15. Тираж 852 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5