МНОГОРУЧЬЕВОЙ КРИСТАЛЛИЗАТОР ДЛЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ПРУТКОВЫХ ЗАГОТОВОК Российский патент 1997 года по МПК B22D11/04 

Изобретение относится к непрерывной разливке, в частности к непрерывному литью цветных металлов и сплавов на установках горизонтального типа.

Известен многоручьевой кристаллизатор для горизонтального непрерывного литья, содержащий водоохлаждаемый корпус и графитовый моноблок с расположенными по окружности формообразующими каналами, выполненными с одинаковым шагом [1] Охладитель циркулирует по щелевому зазору вокруг формообразующих каналов.

Односторонний отвод тепла и различные условия теплоотдачи от каждой формирующейся заготовки снижают интенсивность охлаждения и, следовательно, производительность процесса. Смещение теплового центра заготовок к неохлаждаемой поверхности приводит к нарушению стабильного процесса, а механизм затвердевания обуславливает формирование неоднородной структуры с различными механическими свойствами по сечению.

Известен многоручьевой кристаллизатор, содержащий корпус, графитовый блок со сквозными формообразующими каналами, соединенными перемычками, и горизонтально расположенные камеры охлаждения [2]
Указанный кристаллизатор предназначен для получения проволок небольшого сечения. При литье крупных прутковых заготовок эта конструкция, с наличием только графитового блока и одного входа и выхода воды создает недостаточно интенсивное, неравномерное, нерегулируемое охлаждение при существенно более сильном охлаждении ручьев на входе воды, чем на выходе, что повышает ликвацию, ухудшает качество и снижает производительность процесса.

Известен многоручьевой кристаллизатор, содержащий корпус, расположенные на одной горизонтальной оси графитовые втулки, размещенные в металлических блоках между двумя вертикальными камерами охлаждения на каждый блок [3]
При эксплуатации такой конструкции происходит деформация, коробление блоков и камер охлаждения. В результате их различного коробления снижается эффективность и равномерность охлаждения, изменяются условия формирования заготовок в каждом ручье, что снижает стабильность и производительность процесса, ухудшает качество заготовок. Из-за деформации происходит преждевременное прекращение процесса в отдельных ручьях, что также снижает производительность. Известная конструкция не позволяет регулировать длину зоны охлаждения графитовой втулки, так как длина втулки равна длине блока, таким образом, отсутствует возможность изменять интенсивность охлаждения в зависимости от размера заготовки и разливаемого сплава, что также снижает производительность процесса. Кроме того, указанная конструкция очень сложна.

Эта конструкция является наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой и принята в качестве прототипа.

Разработанная конструкция обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в повышении стабильности и производительности процесса. Кроме того, она обеспечивает упрощение конструкции.

Указанный технический результат достигается в многоручьевом кристаллизаторе для горизонтального непрерывного литья прутковых заготовок, содержащем корпус, графитовые втулки, размещенные в одном металлическом блоке между двумя горизонтально расположенными камерами охлаждения, при этом соотношение диаметра втулок к длине охлаждаемой части и общей длине втулок составляет 1: (1,5-3,0):(3,5-6,0).

На фиг. 1 представлен общий вид разработанного кристаллизатора; на фиг. 2 продольный разрез кристаллизатора.

Многоручьевой кристаллизатор содержит корпус 1 с регулировочно-установочными винтами 2, металлический моноблок 3, в котором размещены на одной оси графитовые втулки 4, две горизонтальные расположенные камеры охлаждения 5 с патрубками 6 для подвода и отвода воды к каждой графитовой втулке, рамку 7 из огнеупорного материала.

Перед началом работы производится сборка кристаллизатора. Графитовые втулки крепятся (резьбовое соединение) в блоке 3 на заданную глубину, определяемую из разработанного соотношения, затем блок устанавливается между двумя камерами охлаждения 5 в корпусе кристаллизатора. Производится набивка огнеупорной рамки, сушка ее, затем собранный кристаллизатор вводится в окно раздаточной емкости (миксер, тигель, печь), крепится в нем. После установки затравок в каждый ручей и достижении расплавом определенного уровня над горизонтальной осью кристаллизатора начинается вытягивание отливаемых заготовок при одновременном охлаждении по режиму вытяжка, остановка, обратный ход, вытяжка. Полученные заготовки поступают на моталки или резку в зависимости от размера и свойств сплава.

Длина металлического блока превышает длину втулок, что позволяет интенсифицировать охлаждение в начальной зоне (во втулке) и смягчить условия охлаждения во вторичной зоне (в самом блоке). Длина металлического блока определяется конструктивная соображениями. Соотношение диаметра втулок к длине охлаждаемой части втулок и общей их длине, равное D:l₁:l=1:(1,5-3,0):(3,5-6,0) обеспечивает регулирование длины зоны охлаждения графитовой втулки в зависимости от размера отливаемых заготовок и сплава, что позволяет повысить интенсивность охлаждения.

Увеличение соотношения свыше 1: 3,0: 6,0 приводят к излишне сильному теплоотводу и может вызвать остановку процесса из-за замерзания расплава на входе в графитовую втулку.

Уменьшение соотношения ниже 1:1,5:3,5 приводит к снижению эффективности охлаждения, скорости литься и производительности.

Увеличение общей длины втулок выше расчетной (по соотношению) потребует дополнительного расхода охладителя из-за сильного первичного разогрева втулок и неоправданного расхода графита.

Уменьшение общей длины втулок ниже расчетной ведет к недостаточному прогреву втулок, что также может вызвать остановку процесса.

Разработанная конструкция с размещением графитовых втулок в металлическом блоке между двумя горизонтальными камерами охлаждения при заданном соотношении параметров повышает стабильность процесса и продолжительность одновременной работы всех ручьев, улучшает условия формирования заготовок, повышает эффективность, равномерность охлаждения и производительность процесса.

Результаты испытаний известного и предлагаемого кристаллизаторов приведены в таблице.

Результаты испытаний показали, что разработанная конструкция по сравнению с известной обеспечивает увеличение стабильности и продолжительности одновременной отливки 10-ти прутковых заготовок диаметром 10, 16, 30 мм из латуни ЛС 59-1 в 2-3 раза, производительности в 1,3-1,5 раза при высоком качестве заготовок.

При выходе за предельные значения производительность процесса и качество заготовок резко падает.

Опытно-промышленное опробование производилось на установке УГНЛ. Отливалось 10 прутковых заготовок ⊘ 16 и 30 мм из латуни ЛС 59-1. В металлический блок длиной 200 мм устанавливались графитовые втулки o 16 мм на глубину 32 мм при общей длине 80 мм (соотношение 1:2,0:5,0) и втулки o 30 мм на глубину 45 мм при общей длине 105 мм. В первом случае только через 60 часов непрерывной работы одна из втулок вышла из строя (разрушение втулки, разрыв заготовки). Во втором случае это произошло через 50 часов по аналогичной причине. В обоих случаях работа на установке продолжалась.

Источники информации
1. Шатагин О.А. и др. Горизонтальное непрерывное литье цветных металлов и сплавов, М. Металлургия, 1974, с. 37-39.

2. Заявка Великобритании N 1477553, кл. B 3 F, 1977.

3. Заявка ФРГ N 2948490, кл. B 22 D 11/04, 1981.

Использование: непрерывная разливка, в частности цветных металлов и сплавов на установках горизонтального типа. Сущность изобретения: многоручьевой кристаллизатор для горизонтального непрерывного литья прутковых заготовок содержит корпус, графитовые втулки, размещенные в одном металлическом блоке, между двумя горизонтально расположенными камерами охлаждения, при этом соотношение диаметра втулок к длине охлаждаемой части и общей длине составляет 1:(1,5-3,0) : (3,5-6,0). 2 ил., 1 табл.

Многоручьевой кристаллизатор для горизонтального непрерывного литья прутковых заготовок, содержащий корпус, расположенные на горизонтальной оси кристаллизатора графитовые втулки, металлический блок с камерами охлаждения, отличающийся тем, что графитовые втулки размещены в одном блоке между двумя горизонтально расположенными камерами охлаждения, при этом соотношение диаметра втулок, длины охлаждаемой части и общей длины втулок составляет 1 1,5 3,0 3,5 6,0 соответственно.