УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТЛИВКИ ПОЛЫХ СЛИТКОВ Российский патент 1996 года по МПК B22D7/04 

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для получения полых слитков, в частности бандажей валков.

Известно устройство для отливки слитков переменного сечения (авт.св. СССР N 1224097, кл. B 22 D 11/06), содержащее роторный кристаллизатор с выступами в форме дуг окружностей и боковые уплотнительные диски.

Недостатком его является высокая сложность изготовления и эксплуатации оборудования.

Изготовление выступов, форма которых образована дугами окружностей с изменением знака кривизны, требует высокой точности фрезерных работ, применения уникальных станков, особенно если учесть, что диаметр роторного кристаллизатора может достигнуть 1,5-3,0 м. Поэтому стоимость оборудования установки очень высока.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство (авт.св.СССР N 1226735, кл. B 22 D 7/04, C 22 B 9/18, 1984), включающее наружный кристаллизатор, боковые уплотнительные диски, внутреннее формующее устройство в виде целой детали или отдельных сегментов, механизмы их перемещения и электроды для нагрева металла. Это устройство является более простым.

Недостаток его низкое качество получаемых литьем изделий из-за трудностей сборки литых кольцевых деталей, например бандажей с осями. Приходится задавать большие величины натяга, что приводит к значительным растягивающим напряжениям в бандажах, в результате снижается их качество.

Цель изобретения повышение качества литых изделий.

Цель достигается тем, что внутреннее формующее устройство выполнено в форме призмы с сечением в виде правильного многоугольника с приводом ее вращения.

Общие признаки заявляемого технического решения и прототипа: наличие наружного кристаллизатора, внутреннего формующего устройства, цельного или состоящего из отдельных сегментов, боковых уплотнительных дисков и механизмов их перемещения. Отличительным признаком является то, что внутреннее формующее устройство выполнено в форме призмы с сечением в виде правильного многоугольника. Благодаря этому обеспечивается возможность получения бандажей с внутренней поверхностью в форме призмы многоугольного сечения, за счет этого высокое качество составной детали после посадки бандажа на ось.

Указанные отличительные признаки позволяют литьем получить бандаж с отверстием в форме многоугольника и обеспечить после посадки его на ось передачу крутящего момента без больших натягов не за счет трения (или сложных дополнительных деталей), а за счет формы внутренней поверхности, создаваемой при литье. Это уменьшает растягивающие напряжения в бандаже и позволяет повысить качество изделия.

Поиск по патентным фондам НПО "НИИПТмаш" и Краматорского индустриального института не выявил наличия этих признаков в патентах, а также в научно-технической литературе, из чего можно заключить, что заявляемое устройство обладает признаками существенной новизны.

На фиг.1 показан начальный момент заливки металла в устройство; на фиг.2 продолжение заливки при повороте внутреннего формующего устройства; на фиг.3 окончание процесса заливки металла.

Устройство содержит наружный кристаллизатор, состоящий из отдельных деталей 1 и 2 и полукольца 3, при этом крайние детали соединены с полукольцом шарнирами 4 и 5. Внутреннее формующее устройство 6 выполнено в виде призмы с сечением в виде многоугольника, в данном примере правильного шестиугольника.

Позицией 7 обозначен залитый в установку жидкий металл, 8 слой шлака, 9 электроды для подогрева металла и шлака, 10 каналы для подачи охлаждающей жидкости в кристаллизатор.

Устройство работает следующим образом.

В раскрытый кристаллизатор, верхние детали 1 и 2 которого откинуты относительно полукольца 3, заливают металл на верх которого наводят защитный шлак 8.

Металл заливают столько, чтобы его уровень вместе со шлаком был ниже нижней части 3 кристаллизатора (фиг.1). При образовании на полукольце 3 наружного кристаллизатора и на внутреннем формирующем устройстве 6 достаточно прочной корочки металла включают привод вращения формирующего внутреннего устройства. Затем поднимают детали 1 и 2 наружного кристаллизатора, т.е. фактически закрывают кристаллизатор сверху.

В процессе заливки металл для обеспечения направленной кристаллизации через шлак 8 подогревают электродами 9 и доливают, чтобы его уровень поднимался, но не выше края нижней части кристаллизатора. После того как сверху закрывают кристаллизатор, через зазор А продолжают заливку металла до полного заполнения кристаллизатора, через этот же зазор продолжают обогрев металла для устранения усадки до затвердевания слитка. После полного затвердевания слитка кристаллизатор раскрывается, а слиток сдвигается в радиальном направлении и извлекается из устройства. Слиток имеет гладкую наружную цилиндрическую поверхность, а внутреннюю в форме многоугольника.

Это позволяет надеть бандаж на ось многоугольного сечения без больших натягов и растягивающих напряжений, что повышает качество за счет увеличения прочности и долговечности детали.

В качестве внутреннего формующего устройства 6 можно использовать водоохлаждаемый кристаллизатор или саму ось, на которую предстоит надеть бандаж. В этом случае сразу получают составную деталь, при этом ось служит внутренним формующим элементом. Нет необходимости в точной механообработке ее поверхности. От количества и качества шлака, а также от тока, пропускаемого электродами, зависит прочность сцепления бандажа с осью. При оплавлении поверхности оси можно получить сплошное соединение, а если формирование отливки производить без подогрева электродами, соединение будет непрочным и бандаж можно легко снять с оси.

Можно изготовлять на данной установке и не замкнутые кольцевые бандажи, а отдельные их сегменты.

Изобретение относится к черной и цветной металлургии и может быть использовано при литье полых слитков, в частности бандажей валков. Установка включает наружный кристаллизатор, боковые уплотнительные диски и внутреннее формирующее устройство в виде призмы многоугольного сечения. 3 ил.

Устройство для отливки полых слитков, содержащее наружный разъемный кристаллизатор, боковые уплотнительные диски, внутреннее формирующее устройство в виде цельной детали или отдельных сегментов и механизмы их перемещения, отличающееся тем, что внутреннее формирующее устройство выполнено в форме прямой призмы с поперечным сечением в виде правильного многоугольника и снабжено приводом вращения.