УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛЫХ СЛИТКОВ Российский патент 1998 года по МПК B22D7/04 

Изобретение относится к литейно-металлургическому производству, в частности, к производству полых слитков.

Известно устройство для получения полого слитка (авт. св. N 1526888, кл. B 22 D 7/04, 1989), содержащее поддон, изложницу, пустотелую оправку, центральный металлический стержень и ряд вертикальных стоек, в котором центральный стержень, обечайка и стойки установлены с возможностью вращения вокруг центральной и собственных осей.

Недостатками этого устройства являются сложность и громоздкость конструкции, неизбежность заклинивания всей системы, включающей центральный стержень, обечайку и вертикальные стойки, при разогреве, а также под действием усадочных сил, возникающих в процессе затвердевания и охлаждения залитого металла. Большой расход металла на трубы, обечайки, стойки и центральные стержни.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для получения полых слитков (патент N 1802742, B 22 D 7/04 1993), содержащее изложницу, поддон с центральным стержнем, размещенным нижней частью в углублении с возможностью вращения, выполненный конусообразной формы с эксцентриситетом.

Существенным недостатком данного устройства является монолитность конструкции, что затрудняет извлечение эксцентрикового стержня при заклинивании и поломке его под воздействием сил усадки при затвердевании и охлаждении сплава в слитке, необходимость извлечения стержня на ранней стадии кристаллизации слитка, что может привести к ухудшению формируемой полости - появлению трещин, заворотов, утяжин, ужимин и др.

Данное устройство для получения полых слитков имеет невысокий технический уровень, так как раннее извлечение монолитного эксцентрикового стержня не позволяет в полном технологическом цикле формировать поверхность полости слитка до необходимого качества, хотя металл еще находится в пластическом состоянии и достаточно хорошо поддается деформированию. Кроме того, износ стержней вследствие трения при скольжении по поверхности отверстия приводит к снижению и работоспособности, и долговечности.

В этой связи важнейшей задачей является создание новой конструкции центрального стержня с дисковой оправкой, содержащей посадочные гнезда, в которых установлены отдельные стержни с возможностью фиксации последних стопорным зацеплением и выхода из зацепления при обкатке, что позволяет осуществить полный технологический цикл формирования поверхности полости слитка в пластическом состоянии. Это позволяет значительно увеличить срок службы устройства и повысить качество отверстия, так как трение скольжения заменяется на трение качения и формирование отверстия в слитке продолжается за счет обжатия сплава в твердо-жидком и твердом состоянии при обкатке вращающимися отдельными стержнями. Тем самым повышается качество поверхности формируемого отверстия, исключается образование дефектов типа утяжин, ужимин, трещин и др.

Техническим результатом заявляемого устройства для получения полых слитков является создание нового регулируемого технологического режима с автоматическим переводом отдельных стержней из фиксированного положения в режим обкатки, совмещающий развальцовку отверстия с обжатием металла вращающимися отдельными стержнями, тем самым обеспечивается новый технологический процесс формирования полого слитка на более высоком уровне. При этом увеличивается срок службы отдельных стержней и повышается качество поверхности сформированного отверстия.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для получения полых слитков, содержащем поддон, изложницу и приспособление для формирования полости в слитке, установленное с возможностью вращения, в дисковой оправке выполнены посадочные гнезда, в которых установлены отдельные стержни на подшипниках с возможностью вращения каждого стержня вокруг своей оси, а упорный стакан верхней частью жестко соединен с дисковой оправкой по внутренней поверхности резьбовым соединением и имеет в нижней части внутренний зубчатый венец, входящий в зацепление с шестернями, неподвижно закрепленными на отдельных стержнях, с возможностью фиксации и выхода стержней из зацепления при обкатке внутренней полости слитка.

Создание нового устройства для получения полых слитков позволяет разработать новую конструкцию приспособления для формирований полости с автоматическим регулированием режима работы отдельных стержней - в фиксированном положении и в режиме обкатки стержнями поверхности формируемого отверстия в слитке, что, в свою очередь, обеспечивает создание новой технологии получения полых слитков с высоким качеством отверстия.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного решения, не позволил обнаружить аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам предлагаемого изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого решения по совокупности признаков, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявляемом объекте, 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 для выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение для специалиста не следует явным образом из известного уровня техники.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 и 2 изображено устройство для получения полых слитков.

Устройство содержит поддон 1, изложницу 2, приспособление для формирования полости в слитке, установленное с возможностью вращения, выполненное в виде дисковой оправки 3 с посадочными гнездами 4, в которых на подшипниках 5 установлены отдельные стержни 6 с возможностью вращения каждого стержня вокруг своей оси. С дисковой оправкой 3 по внутренней поверхности жестко соединен резьбовым соединением упорный стакан 7, имеющий в нижней части внутренний зубчатый венец 8, с которым входят в зацепление шестерни 9, неподвижно закрепленные на отдельных стержнях, с возможностью фиксации стержней и выхода из зацепления при обкатке стержнями внутренней полости слитка.

Работа устройства заключается в следующем.

Перед заливкой металла приспособлению для формирования полости, размещенному в изложнице 2, сообщается вращательное движение.

Под действием центробежных сил отдельные стержни 6, установленные в посадочных гнездах 4, прижимаются к упорному стакану 7. При этом шестерни 9, неподвижно закрепленные на отдельных стержнях 6, входят в зацепление с внутренним зубчатым венцом 8, благодаря чему стержни занимают фиксированное положение и образуют жесткую систему, описывающую поверхность вращения, которую воспринимает жидкий металл в зоне формирования отверстия в слитке.

На завершающей стадии формирования полости при переходе сплава в твердо-жидкое состояние под действием усадки внутренние слои слитка, соприкасающиеся с отдельными стержнями 6, отодвигают последние к центру. При этом шестерни 9, закрепленные неподвижно на отдельных стержнях, выходят из фиксированного положения, а именно из стопорного зацепления с внутренним зубчатым венцом 8 упорного стакана 7, и стержни, приобретя свободу вращения вокруг своих осей, входят в режим обкатки относительно поверхности формируемого отверстия в слитке. Тем самым создаются условия для дополнительного обжатия металла в зоне формирования отверстия, так как отдельные стержни, совершая обкатку, развальцовывают отверстие, уплотняя металл и обеспечивая хорошее качество поверхности.

По окончании полного технологического цикла приспособление вместе с отдельными стержнями беспрепятственно извлекается из сформированной полости слитка.

Таким образом, вышеуказанное свидетельствует о выполнении заявленного устройства в следующей совокупности условий:
предложено устройство для получения полых слитков с созданием новой конструкции приспособления для формирования полости в слитке автоматическим регулированием режима работы отдельных стержней - в фиксированном положении и в режиме обкатки, что позволяет получить новый технологический процесс с полным циклом на более высоком уровне;
для заявленного изобретения в том виде как оно охарактеризовано в формуле изобретения подтверждена возможность его осуществления в соответствии с описанием и предлагаемыми чертежами;
устройство для получения полых слитков, воплощенное в заявленном изобретении при его осуществлении, способно обеспечить достижение заявленного технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованиям "промышленного применения".

Изобретение может быть использовано в производстве полых слитков. В дисковой оправке выполнены посадочные гнезда, в которых на подшипниках установлены отдельные стержни с возможностью вращения каждого стержня вокруг своей оси. Дисковая оправка верхней частью жестко скреплена с упорным стаканом по внутренней поверхности резьбовым соединением. В нижней части упорный стакан имеет внутренний зубчатый венец, входящий в зацепление с шестернями, неподвижно закрепленными на отдельных стержнях, с возможностью фиксации и выхода стержней из зацепления при обкатке внутренней полости слитка, что увеличивает срок службы отдельных стержней и повышает качество поверхности отверстия в слитке. 2 ил.

Устройство для получения полых слитков, содержащее поддон, изложницу и приспособление для формирования полости в слитке, отличающееся тем, что упомянутое приспособление выполнено в виде дисковой оправки, имеющей посадочные гнезда, стержней, установленных на подшипниках в этих гнездах с возможностью вращения вокруг своей оси и снабженных в верхней части неподвижно закрепленными шестернями, и упорного стакана, который по внутренней поверхности верхней части резьбовым соединением жестко скреплен с дисковой оправкой и имеет в нижней части на внутренней поверхности зубчатый венец, входящий в зацепление с шестернями стержней, при этом последние закреплены с возможностью фиксации и выхода их из зацепления при обкатке внутренней полости слитка.