СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ДЕФОРМИРОВАННЫХ ЗАГОТОВОК И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2000 года по МПК B22D11/04 

Изобретение относится к металлургии, в частности для получения непрерывных деформированных заготовок из расплавов двух металлов.

Известен способ непрерывного литья заготовки (1. Патент N 2084310 RU. Способ непрерывного литья заготовок и устройство для его осуществления. /Стулов В. В., Одинаков В.И. Опубл. 20.07.97, Бюл. N 20), включающий распыление в кристаллизаторе жидкого металла, подачу пылевидного углеводов и инертного газа, обжатие слоя частиц жидкого металла и углерода, калибрование поверхности заготовки и ее непрерывное вытягивание.

Недостатком известного способа является получение только непрерывного литых деформированных заготовок из смеси расплава жидкого металла и пылевидного углерода.

Заявляемый способ направлен на создании высокопроизводительной технологии производства деформированных заготовок из расплавов двух металлов.

Технический результат, полученный при осуществлении заявляемого способа, заключается в:
1. Получение сплошных непрерывных деформированных заготовок производной формы и толщины из расплавов двух металлов с качественной поверхностью и внутренней структурой.

2. Повышении производительности процесса получения заготовок.

Существо способа заключается в подаче жидкого металла в разливочную емкость, подаче инертного газа, одновременном распыливании жидкого металла, обжатии формирующейся заготовки, калибровании поверхности заготовки и ее непрерывном вытягивании, причем в центр кристаллизатора одновременно при помощи двух установленных друг над другом разливочных емкостей подают смесь расплавов двух металлов, имеющих различную температуру, при этом в верхнюю разливочную емкость заливают металл с более низкой температурой кристаллизации, чем в нижнюю. Содержание смеси расплава с более низкой температурой. кристаллизации "П₁" и расплава с более высокой температурой кристаллизации "П₂" связаны соотношением П₁=(0,01-0,25) •П₂.

Одновременная подача в центр кристаллизатора смеси расплавов двух металлов с обжатием формирующейся заготовки позволяет получать изделия с новым уровнем свойств - повышается износостойкость материалов и улучшается приработка деталей из них с сопрягаемой поверхностью.

Подача в центр кристаллизатора смеси расплавов двух металлов с различной температурой кристаллизации позволяет регулировать температуру деформируемой заготовки в широких пределах, а соответственно получать изделия с различными показателями твердости и прочности. Кроме этого, существует возможность регулировать процесс кристаллизации расплава до поступления в кристаллизатор.

Уменьшение содержания в смеси расплава с более низкой температурой кристаллизации П₁<0,01•П₂, где П₂- содержание в смеси расплава с более высокой температурой кристаллизации, не позволяет существенно улучшить физико-механические свойства изделий из получаемых заготовок.

Увеличение содержания в смеси расплава с более низкой температурой кристаллизации П₁>0,25•П₂ приводит к ухудшению равномерного распределения в смеси расплавов двух металлов и к снижению физико-механических свойств изделий и уменьшению срока их службы.

Для реализации заявляемого способа заявляется устройство, уровень техники которого известен [1,2].

Известное устройство для непрерывной разливки заготовок [2. Патент N 2077409 RU. Устройство для непрерывной разливки заготовок Стулов В.В., Одиноков В.И. Опубл. 20.04.97. Бюл. N 11] содержит кристаллизатор с широкими и узкими стенками, выполненными с возможностью перемещения, одна пара из которых расположена вертикально, а другая - под углом к вертикали, промежуточный ковш с погружным разливочным глуходонным стаканом, в боковой поверхности которого выполнены на против друг друга сквозные отверстия для выпуска металла, причем оси отверстий для выпуска металла параллельны наклонным стенкам кристаллизатора и составляют с его горизонтальной плоскостью угол 5 - 10^o, а внутренняя форма отверстий спрофилирована по закону y = 0,5•x^m, где m = 2, 3, 4.

Недостаток устройства (2) заключается в возможности его использования только для получения заготовок из расплава одного металла.

Наиболее близким к предложенному устройству является устройство для непрерывного литья заготовок (1), содержащее разливочную емкость и стакан, установленный в рабочей полости кристаллизатора, при этом пара вертикальных граней кристаллизатора выполнена с возможностью возвратно-поступательного перемещения, а противоположная пара граней кристаллизатора выполнена с возможностью вращательного движения и имеет в верхней части расширенный участок с углом наклона к вертикали.

Недостатком устройства (1) являются ограниченные возможности улучшения физико-механических свойств непрерывных заготовок.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого устройства заключается в:
1. Получении непрерывно литых деформированных заготовок с новым уровнем свойств.

2. Повышении надежности работы и улучшении обслуживания устройства.

Сущность устройства заключается в том, что оно содержит разливочную емкость со стопором, погружной глуходонный стакан, кристаллизатор, одна пара вертикальных граней которого выполнена с возможностью возвратно-поступательного перемещения, а противоположная пара граней кристаллизатора выполнена с возможностью вращательного движения и имеет в верхней части расширенный участок с углом наклона к вертикали, при этом устройство снабжено дополнительной разливочной емкостью, расположенной над первой разливочной емкостью, стопор нижней разливочной емкости выполнен со сквозными отверстиями для прохода металла, а оси сквозных отверстий погружного стакана параллельны граням кристаллизатора с расширенным в верхней части участком, а внутренняя форма отверстий спрофилирована по закону y = 0,5•x^m, где m = 2, 3, 4.

Наличие двух разливочных емкостей, расположенных одна над другой, обеспечивает непрерывную разливку в кристаллизатор расплавов двух металлов, улучшает обслуживание кристаллизатора и повышает надежность работы устройства. Выполнение в стопоре второй разливочной емкости сквозного отверстия обеспечивает проход расплава с более низкой температурой кристаллизации из первой разливочной емкости. Кроме этого, существует возможность дополнительного подогрева с более низкой температурой кристаллизации в отверстии стопора.

На фиг. 1 показан внешний вид заявляемого устройства, а на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Заявляемое устройство на фиг. 1 и 2 состоит из разливочной емкости 1 со средством для дозирования металла 2, разливочной емкости 3 со стопором 4, внутри которого выполнено сквозное отверстие 5, погружного разливочного стакана 6 со сквозными отверстиями 7, кристаллизатора 8 с парой вертикальных граней 9 и парой противоположных граней 10 с расширенным в верхней части участком. В разливочную емкость 1 заливается расплав металла с более низкой температурой кристаллизации по сравнению с расплавом, заливаемым в разливочную емкость 3.

Предварительно перед разливкой расплавов в кристаллизатор 8 устанавливается специальное приспособление-затравка, исключающая выливание из него металлов. Включается подача воды на охлаждение граней кристаллизатора.

Способ осуществляется заявляемым устройством следующим образом.

Расплав из разливочной емкости 1 через средство для дозирования металла 2 поступает в отверстие 5 стопора 4, на выходе из которого происходит смешение с расплавом металла, поступающим из разливочной емкости 3 (при поднятом стопоре 4). Далее смесь из расплавов двух металлов поступает в погружной разливочный стакан 6, где происходит дополнительное смешение расплавов металлов. Подготовленная смесь истекает из сквозных отверстий 7 в кристаллизатор 8, где происходит формирование заготовки. При достижении определенного уровня расплава в кристаллизаторе включается привод его граней. При этом пара вертикальных граней 9 совершает возвратно-поступательное перемещение с выталкиванием формируемой заготовки, а противоположная пара граней 10 - вращательное движение с обжатием и захватыванием заготовки. С целью регулирования соотношения расплавов двух металлов в смеси изменяют положение стопоров в разливочных емкостях. В результате добиваются получения заготовки с требуемыми свойствами.

Способ включает распыливание в кристаллизаторе жидкого металла, подачу инертного газа, обжатие формирующейся заготовки, калибрование ее поверхности и непрерывное вытягивание. В центр кристаллизатора при помощи двух установленных друг над другом разливочных емкостей одновременно подают смеси перемешанных расплавов двух металлов и обжимают формирующуюся заготовку. В первую разливочную емкость заливают расплав с более низкой температурой кристаллизации, чем во вторую емкость, а в стопорах второй разливочной емкости выполнены сквозные отверстия. Расплавы двух металлов имеют различную температуру кристаллизации, а содержание в смеси расплава с более низкой температурой кристаллизации П₁ и расплава с более высокой температурой кристаллизации П₂ связаны соотношением П₁ = (0,01 - 0,25) • П₂. В кристаллизаторе одна пара вертикальных граней выполнена с возможностью возвратно-поступательного перемещения, а противоположная пара граней кристаллизатора - с возможностью вращательного движения и имеет в верхней части расширенный участок с углом наклона к вертикали. Нижняя разливочная емкость имеет погружной стакан, в нижней части боковой поверхности которого выполнены напротив друг друга сквозные отверстия, оси отверстий параллельны граням кристаллизатора с расширенным в верхней части участком и составляют с горизонтальной плоскостью угол 5-10^o, а внутренняя форма отверстий спрофилирована по закону у = 0,5 • х^m, где m = 2, 3, 4. Технический результат заключается в получении сплошных заготовок произвольной формы и толщины из расплавов двух металлов с качественной поверхностью и внутренней структурой, повышении производительности, а также повышении надежности работы и улучшении обслуживания оборудования. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ непрерывного литья деформированных заготовок, включающий подачу жидкого металла в разливочную емкость, подачу инертного газа, одновременное распыливание в кристаллизаторе жидкого металла и обжатие формирующейся заготовки, калибрование ее поверхности и непрерывное вытягивание, отличающийся тем, что в кристаллизатор при помощи двух установленных одна над другой разливочных емкостей подают смесь расплавов металлов с различной температурой кристаллизации, при этом в верхнюю разливочную емкость заливают металл с более низкой температурой, чем в нижнюю емкость. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание в смеси расплава с более низкой температурой П₁ и расплава с более высокой температурой П₂ связаны соотношением
П₁ = (0,01 - 0,25) • П₂. 3. Устройство для непрерывного литья деформированных заготовок, содержащее разливочную емкость со стопором, погружной стакан для дозирования металла, в нижней боковой поверхности которого друг напротив друга выполнены сквозные отверстия, и кристаллизатор, имеющий первую пару вертикальных граней, выполненных с возможностью возвратно-поступательного перемещения, и вторую пару граней, выполненных с наклонным верхним участком и с возможностью вращательного движения, отличающееся тем, что устройство снабжено дополнительной разливочной емкостью, расположенной над первой разливочной емкостью, при этом стопор нижней разливочной емкости выполнен со сквозными отверстиями для прохода расплава металла, оси сквозных отверстий в погружном стакане параллельны граням кристаллизатора с наклонным верхним участком, а форма отверстий спрофилирована по закону
y = 0,5 • x^m,
где m = 2, 3 и 4.