УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОРУЧЬЕВОГО ЛИТЬЯ ПРУТКОВЫХ ЗАГОТОВОК Российский патент 1997 года по МПК B22D11/128 

Изобретение относится к металлургии, в частности к устройствам для многоручьевого литья прутковых заготовок.

Известно устройство [1] для вытягивания в шаговом ритме непрерывного слитка из кристаллизатора горизонтальной машины непрерывного литья, имеющее хотя бы один шаговый электродвигатель для привода тянущих валков, который соединен с программным регулятором, выдающим через определенные промежутки времени регулирующие сигналы в форме импульсов. Устройство отличается тем, что в качестве шагового двигателя предусмотрен электродвигатель постоянного тока, соединенный с цифровым регулятором угла поворота. Кроме того, для установки требуемого в каждый данный момент крутящего момента привода предусмотрены соответствующие предельные регуляторы.

Известно также устройство для вытягивания слитка [2] содержащее захват в виде эксцентрика и опорного элемента, установленных посредством каретки на станине, отличающееся тем, что, с целью стабилизации процесса литья за счет получения постоянного по величине шага вытягивания и сокращения износа опорных поверхностей, опорный элемент выполнен в виде ролика и снабжен насаженной на его вал муфтой обгона с зубчатым венцом на наружной поверхности, контактирующим с рейкой, смонтированной на станине.

Общим недостатком устройств [1, 2] является невозможность точного выполнения заданных режимов вытягивания.

Известно устройство [3] для циклического вытягивания слитка, выполненное в виде кривошипно-рычажного механизма, смонтированного на раме и содержащего два рычага, из которых один (приводной) связан с приводным кривошипом, а другой с валом тянущего ролика через обгонную муфту, при этом оба рычага соединены между собой посредством установленного в пазу приводного рычага ползуна, с которым шарнирно соединен второй рычаг, отличающийся тем, что, с целью увеличения диапазона регулирования соотношения времени вытягивания и времени остановки, а также шага вытягивания, устройство снабжено регулируемым по отношению к траектории движения приводного рычага упором, тарелкой со штоком, входящим через отверстие в паз перпендикулярно путем перемещения ползуна, пружиной, надетой на шток между приводным рычагом и тарелкой, зубчатой рейкой с нарезкой, выполненной по профилю кромки тарелки, роликом, кулачком, проушиной, выполненной на рычаге, осью, храповым колесом и собачкой, при этом рейка установлена с боковой стороны тарелки и шарнирно закреплена одним концом на приводном рычаге, а в средней части опирается роликом на кулачок, надетый неподвижно на вставленную в проушину рычага ось, на которой также неподвижно надето храповое колесо, контактирующее с собачкой, установленной на раме.

Недостатками указанного устройства являются сложность кинематической схемы и обусловленная этим надежность силовой части; переналадка устройства сопряжена с обязательной сменой деталей. При использовании данного устройства невозможно регулировать паузы (остановы) и соответственно параметры прерывистого движения. Вследствие отмеченных недостатков указанное устройство непригодно для многоручьевого литья прутков.

Известен механизм вытягивания заготовки [4] содержащий захват, гидроцилиндры захвата и вытягивания, блок управления и источник гидропитания, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационных характеристик и качества заготовок, он снабжен рычагом, один конец которого шарнирно соединен с захватом, другой конец шарнирно соединен с серьгой, шарнирно закрепленной на раме, а в средней части со штоком гидроцилиндра вытягивания при этом блок управления представляет собой пропорциональный распределитель, выходы которого сообщены с рабочими полостями гидроцилиндра вытягивания, и направляющий распределитель, выход которого сообщен с рабочей полостью гидроцилиндра захвата. К недостаткам этого устройства относятся трудности стабильного поддержания эксплуатационных характеристик пропорциональных распределителей, недостаточная точность отработки режимных параметров вытягивания, сложность использования для многоручьевого литья прутков.

Известно также устройство [5] для вытягивания прутков на многоручьевой установке непрерывного литья, содержащее тянущую и стопорную головки с зажимами и гидропривод, отличающееся тем что, с целью улучшения качества прутков, повышения производительности и компактности установки, гидроцилиндр размещен в центральной полости тянущей головки соосно кристаллизатору.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является устройство [5] Указанное устройство принято за прототип. К пружинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном устройстве невозможно обеспечить высокую точность исполнения параметров циклического вытягивания и достаточный диапазон их регулирования. Отмеченное препятствие достижению высокого и стабильного качества поверхности прутковых литых заготовок при многоручьевом непрерывном литье.

Сущность изобретения заключается в следующем. Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, предусматривает улучшение и стабилизацию качества поверхности литых заготовок при многоручьевом литье путем повышения точности, быстродействия и надежности исполнения параметров циклического вытягивания и расширения диапазона их регулирования (цикличности, скорости вытягивания и пр.).

Указанный технический результат достигается тем, что известное устройство, содержащее тянущую и стопорную головки с зажимами и гидропривод с гидроцилиндром, размещенным в центральной полости тянущей головки соосно кристаллизатору, снабжено рычагом, шарнирно соединенным одним концом с тянущей головкой, а другим с зубчатой рейкой, связанной с зубчатым колесом, размещенным на одном валу с червячным колесом, входящим в зацепление с червяком, соединенным одним концом муфтой с шаговым электродвигателем, а другим с золотником гидрораспределителя, выходы которого сообщены с рабочими полостями гидроцилиндра.

Приведенная совокупность признаков находится в причинно-следственной связи с вышеизложенным техническим результатом следующим образом. Конструктивные признаки заявленного устройства позволяют реализовать жесткую механическую обратную связь положения исполнительного тянущего механизма с выбранными зазорами, что обеспечивает принудительный выбор люфтов с помощью сигнала обратной связи и управляющего сигнала. Тем самым заданные режимные параметры циклического вытягивания отрабатываются без искажений и с большим быстродействием. Это также создает возможность расширения диапазона регулирования параметров и реализации различных схем циклического вытягивания (с прерывистыми подачами и паузами, с непрерывной подачей и плавным изменением скорости вытягивания). Заявленное устройство с встроенным в него узлом обратной связи обеспечивает самоконтроль точности выполнения команд и дополнительное точное подрегулирование режимных параметров, гарантируя тем самым строгое выполнение заданной программы циклического вытягивания. Высокая точность и стабильность поддержания параметров вытягивания, а также возможность их регулирования в широком диапазоне создают необходимые условия для обеспечения высокого и стабильного качества поверхности литых заготовок при непрерывном литье.

Вышеизложенное подтверждает необходимость и достаточность приведенной совокупности признаков для достижения технического результата, т.е. доказывает существенность признаков формулы заявленного изобретения.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило выявить в заявленном объекте совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

На чертеже показана схема вытягивающего устройства на примере многоручьевого непрерывного литья прутков. Двухштоковый гидроцилиндр 2 соединен с тянущей 3 и стопорной 4 головками, которые проталкивают пруток 1, вытягивая его из кристаллизатора. На тянущей головке 3 закреплен шарнир 5 рычага 6, который через другой шарнир 7 перемещает зубчатую рейку 8 и поворачивает зубчатое колесо 9 и червячное колесо 10, жестко сидящие на одной оси. Червячное колесо находится в зацеплении с подвижным в осевом направлении червяком 11, расположенным в корпусе редуктора 12. Правый конец червяка связан с задающим шаговым электродвигателем 13 с помощью муфты 14, допускающей осевое перемещение червяка. Пружина 15 обеспечивает контакт золотника 16 с червяком 11 и одновременно обеспечивает выбор люфтов во всех зацеплениях. Золотник 16 перемещается в корпусе гидрораспределителя 14.

Устройство работает следующим образом. Управляющее воздействие формируется шаговым электродвигателем. При повороте его вала червяк 11 смещается вдоль оси и перемещает золотник 16, соединяя напорный канал P с одной полостью гидроцилиндра 2, а другую его полость со сливом T, в результате поршень гидроцилиндра 2 смещается и через рычаг 6 с помощью рейки 8 поворачивает зубчатое колесо 9 и червячное колесо 10, вследствие чего перемещается червяк 11 в противоположное направление до момента, когда золотник 16 вернется в нулевое положение и остановит гидроцилиндр 2.

Пример 1. Проводили непрерывное литье прутков диаметром 16 мм (9 ручьев) из технической меди М1 по следующему режиму: величина шага вытягивания 5 мм, скорость вытягивания 12 м/ч, число шагов в мин 50, время останова 0,1 с, величина шага обратного хода 0,5 мм, время обратного хода 0,2 с. При этом были обеспечены стабильный режим вытягивания и высокое качество литых заготовок, которые нормально деформировались волочением без промежуточных отжигов вплоть до диаметра 2 мм.

Пример 2. Проводили непрерывное литье прутков диаметром 16 мм (9 ручьев) из латуни ЛС59-1 по следующему режиму: величина шага вытягивания 3 мм, скорость вытягивания 4 м/ч, число шагов в мин 30, время останова 0,2 с, величина шага обратного хода 0,5 мм, время обратного хода 0,2 с. Были отлиты качественные прутки для изготовления деталей широкого потребления.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
средство, воплощающее заявленное изобретение, предназначено для использования в промышленности, а именно в установках непрерывного литья заготовок,
для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в изложенной формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов,
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.

Использование: для повышения точности быстродействия и надежности циклического вытягивания заготовок устройство для многоручьевого вытягивания прутковых заготовок при непрерывном литье содержит тянущую и стопорную головку с зажимами и гидропривод с гидроцилиндром, размещенным в центральной полости тянущей головки соосно кристаллизатору. Оно дополнительно снабжено рычагом, шарнирно соединенным одним концом с тянущей головкой, а другим - с зубчатой рейкой, связанной с зубчатым колесом, размещенным на одном валу с червячным колесом, входящим в зацепление с червяком, соединенным одним концом муфтой с шаговым электродвигателем, а другим - с золотником гидрораспределителя, выходы которого сообщены с рабочими полостями гидроцилиндра. 1 ил.

Устройство для многоручьевого литья прутковых заготовок, содержащее тянущую и стопорную головки с зажимами и гидропривод с гидроцилиндром, размещенным в центральной полости тянущей головки соосно с кристаллизатором, отличающееся тем, что оно снабжено рычагом, один конец которого шарнирно соединен с тянущей головкой, а другой с зубчатой рейкой, связанной с зубчатым колесом, размещенным на одном валу с червячным колесом, при этом червячное колесо входит в зацепление с червяком, один конец которого соединен муфтой с шаговым электродвигателем, а другой с золотником гидрораспределителя, выходы которого сообщены с рабочими полостями гидроцилиндра.