Способ непрерывного литья металлов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 09) 01) 4(51) В 22 Р 11/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ: К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ иг,у ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1.Патент США Р 3669182,кл. В 22 П 11/00, 1971.2.Патент ФРГ В 1483630,кл. В 22 П 11/04, 1972,(54)(57) 1. СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГОЛИТЬЯ МЕТАЛЛОВ, включающий подачурасплава в кристаллизатор и вытягивание слитка, при этом кристаллизатор и слиток вращают вокруг оси кристаллизатора, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения качества металла, кристаллизатору и слитку сообщают дополнительное планетарное двнжение относительно оси, параллельной оси кристаллизатора.2. Способ по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что угловые скорости вращения кристаллизатора вокруг его оси и планетарного движения направлены в противоположные стороны.3. Способ по пп.1 и 2, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что планетарное движение кристаллизатора осуществляют с эксцентриситетом, равным 0,2-1,5 среднего размера сечения слитка.Изобретение относится к чернойи цветной металлургии и может бытьиспользовано при непрерывном литьеметаллов, преимущественно в крупныеслитки для кузнечного и прокатного 5производства, а также в расходуемыеэлектроды для переплава.Известен способ непрерывной разливки металлов, включающий операциювращения кристаллизатора. Данный 10способ позволяет улучшить условиякристаллизации за счет улучшенияохлаждения слитка И .Недостатком данного способа является низкое качество металла 15вследствие получения пористостк идлинной усадочнай раковины.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности -и достигаемому результату является способ непрерывного литья металлов, при котором в процессе вытягивания слиткаиз кристаллизатора слиток вращаютвокруг его оси симметрии вместе скристаллизатором, при этом улучшаются структуры слитка, ускоряютсякристаллизация жидкой Фазы в нем,получают лучшее качество поверхности слитка.Недостатком известного способа З 0является получение остаточной осевойпористости в слитке, которая приводит при последующей ковке или прокатке к расслоению и окислению металла. Пористость возникает в результате отсутствия перемешивания жидкойфазы слитка в его центре во времявращения нри кристаллизации. Крометого, центробежные силы отбрасываюттяжелые Фракции слитка к периферии,что способствует .образованию пористости и сосредоточению в центре неметаллических включений, что снижаетмеханические свойства металла осе вой зоны,45Цель изобретения - повышение качества металла.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу непрерывного литья металлов,вк"ючающему по дачу расплава в кристаллизатор и вытягивание слитка, при этом кристаллиэатор и слиток вращают вокруг оси кристаллизатора, кристаллизатору и слитку сообщают дополнительное 55 планетарное движение относительно3оси, параллельной оси кристаллизатора. При этом угловые скорости вращения кристаллнзатара вокруг ега оси планетарного движения направлены в противоположные стороны.Кроме того, планетарное движение кристаллизатора осуществляют с эксцентриситетом, равным 0,2-1,5 среднего размера сечения слитка. На фиг. 1 и 2 изображена схема, иллюстрирующая предлагаемый способ; на фиг. 3 - разрез А-А на Фиг. 1; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 и 6 - варианты устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 7 - разрез В-В на Фиг, 6.Устройства, осуществляющее предложенный способ, содержит планшайбу 1,на которой с эксцентриситетом Я,относительно оси вращения планшайбы0 установлен кристаллизатар 2 свозможностью вращения относительноасн 01, жестко соединенный со штоком3, установленным в направляющей 4,закрепленной шарнирно на непа, зцжнойстойке 5.Внутри кристаллиэатара полуокруж.настями 6 обозначена Форма менискажидкой Фазы слитка 7, нижний конецкоторого закреплен в затравке 8,установленной с возможностью враще"ния в траверсе 9.Планшайба 1 оборудована зубчатымвенцом, который зацепляется с шестерней 10, установленной на приводе 11,Траверса 9 подвешена на винтах12, которые установлены в подшипниках, вмонтированных во вращающемсяосновании 13, установленном на подшипниках в планетарной шестерне 14,которая закреплена неподвижно, Привод 15 вращения винтов 12 установлен неподвижно. Вращение от привода15 передается через вал 16 на шестерню 17 и колесо 18, а затем черезколесо 19 на шестерни 20 и 21. Вовнутреннюю полость кристаллизаторавведен разливочный стакан 22,Планшайба 1 связана направляюпдми 23 с основанием 13. В подшипниках, вмонтированных в планшайбу 1и основание 13, установлен трансмиссионный вал 24, на конце, которогозакреплено зубчатое колесо 25, зацепляющееся с планетарной шестерней14. С траверсой 9 совместно пере-двигается по трансмиссионному валу 24 скользящая шестерня 26, эацепляю-. щаяся с колесом 27, закрепленным на валу затравки 8. 5На фиг. 5 изображен вариант устройства для реализации, способа, вклю чающего планшайбу 28, связанную через зубчатый венец и шестерню 29 с приводом 30, Установлены два кристал 1 О лиэатора 31 и 32 с возможностью вращения относительно собственных осей (технологических осей), На основании 33 установлены тянущие клети 34 и 35 также с возможностью вращения отно-. 15 сительно технологических осей.На основании .33 установлен дополнительный привод вращения кристаллизаторов 36 и тянущих. клетей, кинематическая связь между которыми осу ществляется через шестерню 37, зубчатое колесо 38, вал 39, установленный в подшипниках основания 33 и планшайбы 28, на котором закреплены шестерния 40-41., закрепляющиеся с 25 венцами кристаллизаторов 42 и 43 и венцами тянущих клетей 44 и 45. Планшайба 28 и основание 33 жестко связаны между собой связью 46.На планшайбе 28 устанавливается разливочное устройство 47 Слитки обозначены позицией 48, 49.Иа Фиг. 6 представлен еще один вариант устройства для осуществления способа.При этом варианте платФорма 5035 установлена на эксцентриках 51 и 52, закрепленных на .горизонтальном валу 53, который установлен в подпщпниках и на его консольном конце закреп. лено зубчатое колесо 54, эацепляющееся с шестерней 55, установленной на валу 56 привода 57.На,платФорме 50 установлены ме- . таллоприемиик 58, горизонтальный кристаллиэатор 59 и тянущая клеть 60. В металлоприемник входит залнвочный стакан 61. Слиток обозначен позицией 62.Стрелкой 9 показано направлениевращения кристаллизатора с твердой 50Фазой (обопочкой слитка). СтрелкойЯ 1 показано найравление вращенияппаншайбы 1, а стрелкой ц - направ.ление поворота жидкой Фазы слитка,при этом стрелкой 1. показано накравление действия центробежной силы наслиток и его жидкую Фазу в данныймомент. Эксцентриситет ) выбирают в пределах 0,2-1,5 среднего размера сечения слитка.Предлагаемый способ непрерывного литья металлов осуществляют со следующей последовательностью операций.В кристаллизатор 2, с предварительно введенной в него затравкой 8 через разливочный стакан 22 подают жидкий металл.По достижению жидким металлом уровня отстоящего на 100-120 мм от. верхнего края кристаллизатора 2, сообщают вращение планшайбе 1. При этом планшайба 1, вращаясь, сообщает кристаллизатору 2 круговое движение относительно оси расположенной параллельно оси симметрии слитка О с эксцентриситетом р , но поскольку кристаллизатор установлен на план- шайбе 1 с возможностью вращения относительно оси 0 (т.е. собственной оси), а также имеет дополнительную кинематическую связь через шток 3, направляющую 4 и стойку 5 с неподвижными частями конструкции, то он вместе со слитком вращается вокруг общей оси симметрии 0 , получает дополнительное планетарное движение, вращаясь относительно другой оси 0 параллельной указанной оси симметрии При этом угловые скорости вращения слитка относительно оси симметрии и планетарного движения направлены в разные стороны, соответственноЯ н Я аВращение планшайбе 1 сообщают от электродвигателя через шестерню 10 и венец , выполненный заодно с планшайбой 1. Поскольку планшайба 2 с помощью стоек 23 связана с основа. нием 13, то,последнее также. вращается в подшипниках планетарной шестерни, которая закреплена стационарно. При этом вращаются и остальные элементы устройства, смонтированные на планшайбе 1 и основании 13После сообщения слитку планетарного движения его вытягивают. Витя" гивание слитка 7 осуществляется при вращении винтов 16, которые перемеща ют траверсу 9 вместе с затравкой 8Привод вращения винтов 12 осуществляют от стационарно установленного двигателя 15 через коническую пару 17 и 18. Коническое колесо 18 переда ет вращение шестерне 19 Их общий вал проходит через центр основания13 и вращается независимо от вращения основания 13. С шестерни 19 вращение через зубчатые колеса 20 и 21 передается на винты 18. Таким образом, перемещение траверсы 9 осущест вляется независимо от вращения план- шайбы 1 и основания 13 и скорость его можно регулировать изменениемоборотов двигателя 15.Поскольку кристаллизатор 2 вращается со слитком вокруг общей оси сйм метрии 0 и получает дополнительное планетарное движение вращаясь относительно другой оси 0 , то и затрав ка 8 вращается по этому же закону. 15 Это достигается путем обкатки зубчатого колеса 25, которое вращает трансмиссионный вал 24, а тот, в свою очередь, через скользящую шестерню 26 и колесо 27 вращает затрав ку. Необходимая скорость вращения затравки согласовывается передаточным отношением 1:1 в парах 14 и 25 и 26 и 27.При вращении кристаляизатора 2 со слитком относительно общей оси симметрии и сообщении им дополнительного планетарного движения путем вращения относительно другой оси, параллельной указанной оси симмет- З 0 рии, возникают, следующие явления,.Жидкая Фаза слитка вращается в направлении И противоположном на 2правлению вращения кристаллизатора И, и твердой Фазы слитка 7 и совпадающим с направлением планетарного движения Ы ,Мениск жидкой.фазы приобретает Форму 6 с волной, бегущей.в направ 40 ленни У . Это заставляет жидкую фазу слитка активно перемешиваться, что вызывает ускорение снятие перегрева рас 45плава жидкой Фазы, замедления роста твердой корки слитка и тем самым увеличивается отвод тепла через стенку кристаллизатора, что. благоприятно сказывается на стойкости твердой обо дочки, так как уменьшается вероятность образования ужимин и продольных трещин. Возникает механическая эррозия Фронта кристаллизации, на ко.торую влияет также центробежная сила Г , сопровождаемая разрушением дендиритов, обломки которых ускоряют кристаллизацию металла. Все это способствует образованиюмелкозернистой структуры слитка безраковин и неметаллических включений,без трещин и с хорошей поверхностью,т,е. улучшается качество.Отводу тепла от центра слитка, а,следовательно, и улучшению процессакристаллизации, способствует н бегущая волна в направлении я на менис 2ке 6.Величина силы 1, необходимаядля создания смещения фронта кристаллизации и возникновения бегущей волны в направлении, зависит от расстояния О (эксцентриситета) между осьюпланетарного движения 0 и центромслитка и кристаллиэатора 0, а такжеот массы и скорости вращения. Приэтом при воздействии на слиток силаГ 1 не вызывает разрушение или выпучивание корки (твердой Фазы 7) слитка, Необходимую величину силы Гпозволяет создать выборв пределах 0,2-1,5 среднего размера сеченияслитка,При величине 3 меньше 0,2 среднего размера сечения слитка эффективность воздействия центробежных сил низкая, а при о большим 1,5 среднего размера сечения слитка усложняется конструкция машины и возможно разбрызгивание металла.П р и м е р . На лабораторной установке, схема которой изображена на фиг. 1-4, быпи получены слитки ф 150.мм иэ стали 45 длиной до 1000 мм по предлагаемому способу.При этом скорость планетарного вращеийя достигала 40-60 об/мин, высота бегущей волны достигала 40 мм, В статическом состоянии уровень жидкого металла в кристаллиэаторе бып ниже его верхнего края на 100 мм. Скорость вытягивания составляла около 2,5 в минуту. Эксцентриситет составлял0 Оь 5Полученный слиток имел поверхность, на которой отсутствовали трещины и ужимы, осевая пористость в головной и донных частях слитка не прослеживалась. На кузнечном переделе слиток бып прокован без расслоений и других дефектов. Слиток того же размера, полученный известным способом, расслоился, Таким образом, при примене134287 У 1 иии предлагаемого способа может бать получен слиток улучшенного качества. Использование изобретения позволяет уменьшить отходы металла при переделе слитков, а также получать более качественные иэделия нэ них. Снижениепотерь от брака на машинах непрерывного литья составляет 3-4 Х. При производительности одной машины 100 тыс.т в год может быть создана экономия3000 т стали в год.1134287 Составитель В.СиротаТехред Т.Маточка Вол едак Корректор М.Максим Заказ 1 ОООЗ/ лиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,Тираж 746 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж-З 5, РауйПодписно омитета СССР открытий кая наб д.4/