ЗАТРАВКА ДЛЯ УСТАНОВКИ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ И ДЕФОРМАЦИИ ЗАГОТОВОК Российский патент 2000 года по МПК B22D11/08 

Изобретение относится к металлургии, в частности к устройствам для непрерывной разливки металлов.

Известна затравка для кристаллизатора установки непрерывной разливки и деформации металла, содержащая вертикальную хвостовую и головную части, при этом кристаллизатор выполнен с двумя вертикальными и двумя наклонными в верхней части стенками /SU, патент N 1554756, кл. B 22 D 11/08, 1990 г./.

Известная затравка предназначена для образования временного дна в кристаллизаторе с жестко зафиксированными друг относительно друга стенками и последующего протягивания слитка по приводной проводке с пружинным прижатием роликов к слитку.

Затравка по изобретению направлена на создание высокоэффективного процесса непрерывной разливки и деформации металла.

Технический результат, получаемый при осуществлении затравки, заключается в:
- повышении надежности работы кристаллизатора;
- повышении производительности процесса получения непрерывно литых деформированных заготовок.

Заявляемая затравка характеризуется следующими существенными признаками.

Ограничительные признаки: хвостовой и головной участки затравки; кристаллизатор выполнен с двумя вертикальными и двумя наклонными в верхней части стенками.

Отличительные признаки: затравка выполнена из металлических литых звеньев с сопротивлением пластической деформации в холодном состоянии, меньшим, чем указанное сопротивление разливаемого металла; звенья выполнены в виде клиньев и соединены между собой; звенья вставляются с зазором между разведенными стенками кристаллизатора; две вертикальные стенки кристаллизатора выполнены с возможностью возвратно-поступательного движения, а две наклонные в верхней части стенки - с возможностью вращательного движения; в каждом звене просверлено по два сквозных отверстия для их крепления; между звеньями устанавливают тонкостенные трубки с шайбами и крепятся тросом; поверхности звеньев затравки расположены параллельно поверхностям стенок кристаллизатора; высота звена "h₁", расстояние между звеньями "h₂", толщина звена в нижней клиновидной части "a₁" и ширина звена "b₁" связаны между собой и с параметрами кристаллизатора следующими зависимостями: h₁ = (0,2-0,3)H, h₂ = (1,2-1,4)h₁, a₁ = (1,05-1,2)a, b₁ = (0,85-0,95)•b, где H - высота верхнего расширенного под углом к вертикали участка наклонной стенки, a и b - соответственно толщина и ширина получаемых заготовок.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков затравки и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.

Выполнение затравки из металлических литых звеньев позволяет регулировать ее длину в зависимости от конструкции установки и технологии разливки. Уменьшается расход металла на изготовление затравки.

Выполнение затравки из металлических литых звеньев с сопротивлением пластической деформации в холодном состоянии, меньшим, чем указанное сопротивление разливаемого металла обеспечивает надежную деформацию звеньев при запуске установки без поломки приводных валов и подшипников кристаллизатора.

Сопротивление пластической деформации (напряжения сдавливания, при которых металл течет) определяются равенством [Кочергин К.А. Сварка давлением, Л., Машиностроение, 1972. 216 с (см. с. 27.)]

где σ - предел текучести металла, S - сечение сдавливаемой затравки (заготовки), И - периметр сечения звена затравки, h - высота затравки. Значения пределов текучести материалов при t = 25^oC, приведены в таблице 1.

Материалы, из которых могут быть изготовлены звенья затравки и заготовки приведены в таблице 2.

Изготовление звеньев в виде клиньев и соединение их между собой обеспечивает их устойчивое расположение в момент захватывания и деформации, увеличивает поверхность контакта с наклонными стенками кристаллизатора, уменьшает усилия, необходимые для проталкивания затравки и повышает надежность работы кристаллизатора.

Соединение звеньев между собой обеспечивает продвижение затравки в кристаллизаторе и позволяет осуществлять их ремонт после деформации.

Установка звеньев с зазором между разведенными стенками кристаллизатора облегчает продвижение всей затравки. Кроме этого, наличие зазоров позволяет затекать в них продеформированному металлу звеньев.

Выполнение двух вертикальных стенок кристаллизатора с возможностью возвратно-поступательного движения обеспечивает выталкивание продеформированной затравки, а выполнение двух наклонных в верхней части стенок с возможностью вращательного движения обеспечивает захватывание и деформацию металла звеньев.

Выполнение в каждом звене затравки по два сквозных отверстия обеспечивает возможность крепления звеньев между собой при помощи троса, а соответственно, позволяет регулировать длину затравки.

Установка между звеньями тонкостенных трубок с шайбами позволяет надежно их закрепить между собой тросом на одинаковом расстоянии друг от друга. Кроме этого, выполнение трубок тонкостенными с шайбами обеспечивает возможность их деформации при движении затравки через кристаллизатор без повреждения и обрыва троса. Концы троса замыкаются в замок в головной части затравки.

Расположение поверхности звеньев установленной в кристаллизаторе затравки параллельно поверхностям стенок кристаллизатора обеспечивает надежный захват звеньев в момент их деформации без проскальзывания.

Уменьшение высоты звена затравки h₁<0,2•H, где H - высота верхнего, расположенного под углом к вертикали, участка наклонной стенки, приводит, с одной стороны, к необходимости увеличения количества звеньев при использовании сравнительно длинных затравок, а с другой стороны, уменьшает поверхность контакта звена затравки с наклонными в верхней части и вертикальными стенками. Поэтому при вытягивании с помощью затравки слитка из другого кристаллизатора возможно проскальзывание поверхностей затравки и стенок относительно друг друга.

Увеличение высоты звена затравки h₁>0,3•H может привести к деформации приводных валов двух наклонных в верхней части стенок и выходу кристаллизатора из строя. Кроме этого, усложняется технология ремонта продеформированных звеньев.

Уменьшение расстояния между звеньями затравки h₂<1,2•h₁ приводит к смыканию между собой продеформированного металла соседних звеньев затравки и, как результат, короблению затравки и обрыву троса.

Увеличение расстояния между звеньями h₂>1,4•h₁ ухудшает равномерную работу затравки и вызывает затруднения, связанные с вытягиванием затравки из другого кристаллизатора.

Уменьшение толщины звена в нижней части a₁<1,05•a, где a - толщина получаемой заготовки, приводит к нерациональному использованию звена, так как, проникая в зону колибрования кристаллизатора, металл затравки не деформируется.

Увеличение толщины звена в нижней клиновидной части затравки a₁>1,2•a приводит к нерациональному использованию высоты кристаллизатора и в ряде случаев при нахождении звена в зоне намораживания затравка не будет продеформированна.

При уменьшении ширины звена затравки b₁<0,85•b, где b - ширина продеформированной заготовки деформации звена на наклонных в верхней части стенках будет недостаточно, чтобы оказать давление на вертикальные стенки, а соответственно, затравка проталкивается к выходу из кристаллизатора не будет.

При увеличении ширины звена затравки b₁>0,95•b затрудняется ее установка в кристаллизаторе и движение в нем. При b₁≥b₂ затравка не проходит в кристаллизаторе по габаритам.

На фиг. 1-3 показаны внешний вид затравки. Затравка на фиг. 1-3 состоит из клиновидных звеньев 1 с отверстиями 2, тонкостенных трубок 3 с шайбами 4, троса 5 с замком 6 и хвостового участка 7.

На фиг. 4 и 5 показана установка затравки в кристаллизаторе 8 с вертикальными стенками 9 и наклонными в верхней части стенками 10. На фиг. 4 буквами A, B и C обозначены соответственно высота зоны намораживания расплава, обжатия затравки с заготовкой и калибрования поверхности.

Работа затравки с кристаллизатором заключается в следующем. Включается привод кристаллизатора 8 с вертикальными стенками 9 и наклонными в верхней части стенками 10. Заводится нижний головной участок затравки в кристаллизатор. При этом наклонные в верхней части стенки 10 совершают вращательное движение с обжатием звеньев 1, а вертикальные стенки 9 совершают возвратно-поступательное движение с проталкиванием звеньев 1, разделенных между собой трубками 3 с шайбами 4. При деформации и проталкивании первого звена, в котором через отверстие 2 проходит трос 5, замкнутый в замок 6, последовательно деформируются следующие звенья с хвостовым участком 7.

Затравка для установки непрерывной разливки и деформации заготовок предназначена для кристаллизатора, выполненного с двумя вертикальными стенками и двумя наклонными в верхней части стенками. Две вертикальные стенки кристаллизатора выполнены с возможностью возвратно-поступательного движения, а две наклонные в верхней части стенки - с возможностью вращательного движения. Затравка имеет хвостовой и головной участки и выполнена из металлических литых звеньев с сопротивлением пластической деформации в холодном состоянии, меньшим, чем указанное сопротивление разливаемого металла, а звенья выполнены в виде клиньев и вставляются с зазором между разведенными стенками кристаллизатора. В каждом звене просверлено по два сквозных отверстия для их крепления, а между звеньями устанавливаются тонкостенные трубки с шайбами и трос с замком. В разработанной затравке поверхности звеньев расположены параллельно поверхностям стенок кристаллизатора, а высота звена h₁, расстояние между звеньями h₂, толщина звена в нижней клиновидной части a₁, ширина звена b₁ связаны между собой и с параметрами кристаллизатора следующими соотношениями: h₁=(0,2-0,3)•Н, h₂=(1,2-1,4)•h₁, a₁=(1,05-1,2)•a, b₁=(0,85-0,95)•b, где Н - высота верхнего, расположенного под углом к вертикали участка наклонной стенки, а и b - соответственно толщина и ширина получаемых заготовок. Технический результат заключается в повышении надежности работы кристаллизатора и производительности процесса. 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл.

1. Затравка для установки непрерывной разливки и деформации заготовок с кристаллизатором, выполненным с двумя вертикальными стенками, имеющими возможность возвратно-поступательного движения, двумя стенками, выполненными с наклонным участком в верхней части и с возможностью вращательного движения, содержащая хвостовой и головной участки, отличающаяся тем, что затравка выполнена из отдельных литых звеньев в виде клиньев, соединенных между собой и вставляемых с зазором между разведенными стенками кристаллизатора, при этом звенья затравки отлиты из металла, имеющего сопротивление пластической деформации в холодном состоянии меньшее, чем указанное сопротивление разливаемого материала. 2. Затравка по п.1, отличающаяся тем, что в каждом звене просверлено по два сквозных отверстия для их крепления, между звеньями установлены тонкостенные трубки с шайбами и трос с замком. 3. Затравка по п.1, отличающаяся тем, что боковые поверхности звеньев затравки расположены параллельно поверхностям стенок кристаллизатора в зоне выполнения стенок с наклонными участками, при этом высота звена h₁, расстояние между звеньями h₂, толщина звена в нижней части a₁ и ширина звена b₁ связаны между собой и с параметрами кристаллизатора следующими зависимостями:
h₁ = (0,2 - 0,3)H,
h₂ = (1,2 - 1,4)h₁,
a₁ = (1,05 - 1,2)a,
b₁ = (0,85 - 0,95)b,
где H - высота верхнего наклонного участка стенки; a и b - соответственно толщина и ширина получаемых заготовок.