СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ ДЕФОРМИРОВАННЫХ ЗАГОТОВОК И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2000 года по МПК B22D11/00 B22D11/04 

Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывной разливке металлов.

Наиболее близким к предлагаемому способу получения непрерывнолитых деформированных заготовок является способ получения заготовок ([1] - Патент N 2112622 RU. Способ получения непрерывнолитых заготовок и устройство для его осуществления. В. В. Стулов, В.И.Одиноков, опубл. 10.06.98, БИ N 16), включающий введение затравки в вертикальный кристаллизатор, состоящий из двух пар противоположно расположенных стенок с расширяющейся в верхней части рабочей полостью, подачу в него расплава, формирование затвердевшей корочки заготовки, деформирование и проталкивание затравки из кристаллизатора, стенки которого приводят в движение, сообщая одной паре стенок вращательное движение, а другой - возвратно-поступательное.

Недостатком известного способа получения непрерывнолитых заготовок являются трудности управления процессом формирования заготовки из труднодеформируемых металлов и сплавов, заключающиеся в растрескивании и обрыве металла.

Заявляемый способ направлен на создание высокопроизводительного процесса получения непрерывнолитых деформированных заготовок.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого способа, заключается в:
- получении сплошных профильных заготовок произвольной толщины из труднодеформируемых сплавов;
- повышении производительности процесса получения непрерывнолитых деформированных заготовок;
- улучшении качества поверхности и внутренней структуры заготовок;
- увеличении выхода годных заготовок.

Технический результат обеспечивается следующим.

Вводят затравку в вертикальный кристаллизатор, состоящий из двух пар противоположно расположенных стенок, одна пара из которых выполнена в верхней части наклонными и с возможностью совершать вращательное движение, а другая пара выполнена с возможностью совершать возвратно-поступательное движение, подают в нее расплав, формируют затвердевшую корочку заготовки на стенках кристаллизатора, деформируют и проталкивают заготовку из кристаллизатора, причем формирование корочки заготовки осуществляют только на первой паре стенок, выполненными в верхней части расширяющимися; рабочую поверхность второй пары стенок перед разливкой нагревают до температуры t = (0,95 - 1,0)t_кр, в процессе разливки заготовок осуществляется непрерывная термостабилизация стенок второй пары с температурой рабочей поверхности t = (1,0 - 1,05)t_кр, где t_кр - температура кристаллизации металла.

Формирование корочки заготовки только на стенках первой пары, выполненными в верхней части расширяющимися, улучшает механизм деформации металла за счет исключения влияния на процесс толщины корочки заготовки формируемой на стенках второй пары. В результате в процессе деформации участвуют только два фронта кристаллизации вдоль стенок первой пары, в противоположность деформации пяти фронтов кристаллизации при образовании корочек на всех четырех стенках. Кроме этого, деформация корочек только на стенках первой пары исключает влияние на процесс неравномерности охлаждения заготовки по периметру кристаллизатора.

Нагревание рабочей поверхности стенок второй пары перед разливкой до температуры t < 0,95 t_кр приводит к существенному росту корочки на стенках, это затрудняет деформацию заготовки и вызывает ее растрескивание.

Нагревание рабочей поверхности стенок второй пары перед разливкой до температуры t >1,0 t_кр приводит к оплавлению контактирующей корочки, формируемой на стенках первой пары.

Непрерывная термостабилизация стенок второй пары в процессе разливки металла с температурой t <1,0 t_кр приводит к росту корочки заготовки вдоль стенок, затрудняющее процесс деформации.

Термостабилизация стенок второй пары в процессе разливки металла с температурой t >1,05 t_кр приводит к увеличению вероятности прорыва корочки вдоль стенок и образованию наплывов на поверхности заготовки.

Недостатки кристаллизатора известного устройства [1] заключаются в возможности неравномерного охлаждения стенок по периметру, приводящее к различной толщине и температуре формирующихся корочек на стенках первой и второй пары. В результате наблюдается смещение фронтов кристаллизации в ту или другую сторону, приводящее при деформации корочек к растрескиванию металла.

Предлагаемое устройство для получения непрерывнолитых заготовок содержит разливочную емкость с погружным разливочным стаканом, вертикальный кристаллизатор, состоящий из двух пар стенок, первая пара стенок которого выполнена с расширяющимся кверху участком под углом наклона к вертикали 10^o и с возможностью совершать вращательные движения, а вторая пара стенок - с возможностью совершать возвратно-поступательные движения, причем продольные водоохлаждаемые каналы расположены только в первой паре стенок на одинаковом расстоянии от их рабочих поверхностей, а вторая пара стенок изготовлена в виде тепловых труб с термопарами и системой автоматического регулирования температуры поверхностей стенок.

Расположение продольных водоохлаждаемых каналов только в стенках первой пары обеспечивает их эффективное охлаждение и образование корочки металла.

Изготовление стенок второй пары в виде тепловых труб ([2] - Тепловые трубы с металловолокнистыми капиллярными структурами. Семена М.Г., Гершуни А. Н., Зарипов В.К. Киев: Вища школа, 1985, 215 с.) обеспечивает необходимую термостабилизацию их поверхностей.

Установка в стенке второй пары термопар позволяет контролировать их температуру с передачей сигнала в систему автоматического регулирования температуры поверхностей стенок.

На фиг. 1 изображено заявляемое устройство; на фиг. 2 показан вид устройства сверху.

Заявляемое устройство на фиг. 1 и 2 состоит из разливочной емкости 1 с погружным разливочным стаканом 2, вертикальное кристаллизатора с первой парой рабочих стенок 3, выполненных с расширяющимся кверху участком, и стенок 4 второй пары, выполненных в виде тепловых труб 5 с коллектором 6 и патрубками 7, водоохлаждаемых каналов 8, термопар 9.

В стенках 3 водоохлаждаемые каналы 8 изготавливают на одинаковом расстоянии (δ) от рабочей поверхности.

Перед заливкой в кристаллизатор жидкого металла рабочая поверхность стенок 4 второй пары с помощью электронагрева нагревается до t = (0,95 - 1,0)t_кр, что контролируется по показаниям термопар.

Способ осуществляется заявляемым устройством следующим образом.

В кристаллизатор устанавливается специальное приспособление - затравка, предотвращающая выливание металла. Одновременно включается подача воды в каналы 8 стенок 3 первой пары и в коллектор 6 через патрубки 7, а также привод стенок кристаллизатора. При этом стенки 3 первой пары, выполненные с расширяющимися кверху участками, совершают вращательные движения с захватыванием затравки, а стенки 4 второй пары совершают возвратно-поступательные движения. Жидкий металл из разливочной емкости 1 через погружной разливочный стакан 2 поступает в кристаллизатор и затвердевает на поверхностях рабочих стенок 3 первой пары с формированием заготовки. Изменением расхода металла из разливочной емкости 1 добиваются необходимого уровня заливки. После разогрева стенок 4 второй пары и запуска тепловых труб 5 осуществляется термостабилизация рабочей поверхности с температурой t = (1,0 - 1,05)t_кр. Показания термопары 9 поступают в систему автоматического регулирования, где обрабатываются. При увеличении температуры рабочей поверхности стенки t >1,0t_кр включается подача охлаждающей воды в коллектор 6 с подводящими отводящим патрубками 7. После охлаждения зоны конденсации тепловой трубы 5 и достижение стенкой 4 необходимой температуры происходит уменьшение расхода охлаждающей воды в коллектор 6 или полное выключение подачи воды. Формирование корочки на стенках 3 с последующим их деформированием обеспечивает получение непрерывнолитых заготовок без растрескивания металла.

Изобретение относится к металлургии. Вводят затравку в вертикальный кристаллизатор. Кристаллизатор состоит из двух пар стенок. Одна пара выполнена в верхней части наклонными с возможностью совершать вращательное движение. Другая пара выполнена с возможностью совершать возвратно-поступательное движение. В кристаллизатор подают расплав. Формируют корочку заготовки. Деформируют и проталкивают заготовку из кристаллизатора. Продольные водоохлаждаемые каналы расположены только в первой паре стенок на одинаковом расстоянии от рабочих поверхностей. Вторая пара стенок выполнена в виде тепловых труб, снабженных термопарами и системой автоматического регулирования температуры поверхностей стенок. Изобретение позволяет получать сплошные профильные заготовки произвольной толщины из труднодеформируемых сплавов, повышать производительность процесса, улучшать качество поверхности и структуры заготовки, увеличивать выход годных заготовок. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Способ получения непрерывнолитых деформированных заготовок, включающий введение затравки в вертикальный кристаллизатор, состоящий из двух пар противоположно расположенных стенок, одна пара из которых в верхней части выполнена наклонными и с возможностью совершать вращательное движение, а другая пара выполнена с возможностью совершать возвратно-поступательное движение, подачу в нее расплава, формирование затвердевшей корочки заготовки на стенках кристаллизатора, деформирование и проталкивание заготовки из кристаллизатора, отличающийся тем, что формирование корочки заготовки осуществляют только на первой паре стенок, а рабочую поверхность второй пары стенок перед подачей расплава в рабочую полость нагревают до температуры t = (0,95 - 1,0)t_кр, где t_кр - температура кристаллизации металла. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе разливки заготовок осуществляют непрерывную термостабилизацию второй пары стенок с температурой рабочей поверхности t = (1,0 - 1,05)t_кр. 3. Устройство для получения непрерывнолитых деформированных заготовок, содержащее разливочную емкость с погружным разливочным стаканом, вертикальный кристаллизатор, состоящий из двух пар стенок с продольными водоохлаждаемыми каналами и образующих расширяющуюся в верхней части рабочую полость, одна пара из которых выполнена наклонными под углом наклона к вертикали 10^o и с возможностью совершать вращательные движения, а вторая пара стенок выполнена с возможностью совершать возвратно-поступательное движение, отличающееся тем, что продольные водоохлаждаемые каналы расположены только в первой паре стенок на одинаковом расстоянии от рабочих поверхностей, а вторая пара стенок выполнена в виде тепловых труб, снабженных термопарами и системой автоматического регулирования температуры поверхностей стенок.