ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[001] Настоящее изобретение относится к форме, содержащей механизм соединения формы / защитного кожуха для защитного кожуха литейной установки. Оно также относится к форме в сборе и литейной установке для разливки расплавленного металла, содержащей механизм соединения формы / защитного кожуха, а также к способу разливки расплавленных металлов. Механизм соединения формы / защитного кожуха по настоящему изобретению позволяет автоматически и плавно формировать уплотнительный контакт между разливочным стаканом ковша и защитным кожухом без вмешательства человека-оператора или робота.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[002] Одной из основных проблем процессов литья металла является предотвращение вовлечения воздуха во время литья. Это может привести к появлению дефектов, включая пузырьки воздуха и оксидные пленки, которые приводят к образованию трещин в отливке. Из уровня техники известно, что во избежание вовлечения воздуха расплавленный металл разливают с помощью защитного кожуха, который уменьшает повторное окисление металла при его разливке между ковшом и формой. Как показано на Фиг. 6, защитный кожух (10) представляет собой, например, полый удлиненный вал, имеющий воронку на своем проксимальном конце (= впускном отверстии) и вставленный в канал формы его дистальным концом (= выпускным отверстием), сообщающимся с литниковой системой формы, например, расположенной под литейной полостью. Критически важным этапом при соединении разливочного стакана (12) ковша с впускным отверстием защитного кожуха на уровне воронки является образование уплотнительного контакта между обоими и поддержание уплотнительного контакта в течение всей операции разливки.
[003] Система для разливки расплавленных металлов раскрыта в европейской патентной заявке EP 3463715 B1. Данная система содержит:
• форму, содержащую литейную полость, имеющую впускное отверстие и канал, проходящий между верхней поверхностью формы и впускным отверстием,
• защитный кожух, содержащий воронку и полый вал, при этом воронка расположена снаружи формы рядом с верхней поверхностью, а полый вал размещен в канале и выполнен с возможностью перемещения в нем.
[004] Для образования уплотнительного контакта между разливочным стаканом и воронкой защитного кожуха в ЕР 3463715 В1 предлагается подъемный механизм, расположенный на верхней поверхности формы. Подъемный механизм содержит концентрически расположенные первую и вторую втулки, при этом первая втулка зафиксирована на верхней поверхности формы, а вторая втулка соединена с возможностью вращения с верхней поверхностью формы и поддерживает воронку защитного кожуха. Байонетная система, содержащая толкатель, находящийся в зацеплении с наклонной прорезью, позволяет поднимать вторую втулку относительно верхней поверхности формы путем вращения, вызывая таким образом линейное движение защитного кожуха. Вращение байонетной системы осуществляет оператор, который должен дозировано задавать угол поворота байонета для достаточного подъема воронки с образованием уплотнительного контакта, не повредив при этом находящиеся в контакте тугоплавкие материалы. Оператор обязательно должен находиться в непосредственной близости от разливочного стакана ковша, что с точки зрения безопасности не является идеальным. Кроме того, один оператор требуется для центрирования и совмещения разливочного стакана ковша над воронкой, а другой оператор требуется для управления подъемным механизмом посредством рукоятки. Как только воронка защитного кожуха входит в контакт с разливочным стаканом, подъемный механизм больше не перемещается в течение всей операции разливки. Это может стать проблемой, поскольку поток расплавленного металла через защитный кожух вызывает вибрации, которые распространяются на область контакта между разливочным стаканом и воронкой, что может вызывать износ или даже появление трещин в тугоплавких материалах.
[005] Одна из целей настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить форму, содержащую механизм соединения формы / защитного кожуха, который прост в эксплуатации и требует меньшего вмешательства человека для зацепления воронки защитного кожуха с разливочным стаканом ковша для образования уплотнительного контакта. Кроме того, одна из целей настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить литейную установку, которая проще и безопаснее в эксплуатации, чем системы, известные из предшествующего уровня техники.
[006] Еще одна цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ разливки расплавленных металлов с использованием механизма соединения формы / защитного кожуха вышеупомянутого типа.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[007] Эти и другие цели достигаются за счет признаков независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения охватываются зависимыми пунктами формулы изобретения.
[008] В первом аспекте изобретение относится к форме для разливки расплавленных металлов, содержащей:
• литейную полость, имеющую впускное отверстие полости,
• корпус, выбранный из корпуса фильтра и корпуса отклонителя, имеющий выпускное отверстие корпуса, сообщающееся по текучей среде с впускным отверстием полости, и впускное отверстие корпуса, сообщающееся по текучей среде с:
• каналом, проходящим между верхней поверхностью формы и впускным отверстием корпуса,
• механизмом соединения формы / защитного кожуха, выполненным с возможностью размещения защитного кожуха литейной установки в положении разливки защитного кожуха, при этом защитный кожух содержит воронку, прикрепленную к проксимальному концу вала, который является полым и имеет дистальный конец, содержащий выпускное отверстие защитного кожуха, и при этом положение разливки защитного кожуха определяется как размещение вала в канале, причем его дистальный конец вставлен через впускное отверстие корпуса, а выпускное отверстие защитного кожуха заключено в корпусе.
[009] Форма отличается тем, что механизм соединения формы / защитного кожуха содержит:
• элемент основания, зафиксированный на верхней поверхности,
• установочный элемент, выполненный с возможностью приема воронки и удержания защитного кожуха в положении разливки защитного кожуха.
[0010] Установочный элемент соединен с элементом основания по меньшей мере одним податливым элементом таким образом, что установочный элемент отделен от элемента основания и выполнен с возможностью перемещения относительно него при приложении нагрузки к установочному элементу, что деформирует по меньшей мере один податливый элемент.
[0011] Податливый элемент может содержать один или более упругих элементов, определяющих упругую конфигурацию. Один или более упругих элементов могут включать эластомерный материал при технологической температуре или пружину, предпочтительно спиральную пружину, проходящую между установочным элементом и элементом основания. В альтернативном варианте податливые элементы могут содержать сыпучий материал, заключенный в один или более мешков, выполненных с возможностью деформации при приложении нагрузки к установочному элементу.
[0012] В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения каждый из элемента основания и установочного элемента содержит центральное отверстие, совмещенное друг с другом для определения подвода к каналу для защитного кожуха. В упругой конфигурации, как определено выше, механизм соединения формы / защитного кожуха может содержать по меньшей мере три упругих элемента, предпочтительно по меньшей мере три спиральные пружины, проходящие между установочным элементом и элементом основания, при этом по меньшей мере три упругих элемента предпочтительно равномерно разнесены друг от друга по окружности центральных отверстий установочного элемента и элемента основания.
[0013] Во втором аспекте изобретение относится к форме в сборе, содержащей:
• форму в соответствии с изобретением, и
• защитный кожух, содержащий воронку, прикрепленную к проксимальному концу вала, который является полым и имеет дистальный конец, содержащий выпускное отверстие защитного кожуха, причем защитный кожух размещен в форме, причем установочный элемент принимает воронку и удерживает защитный кожух в положении разливки защитного кожуха,
при этом положение разливки защитного кожуха определяется как размещение вала в канале, причем его дистальный конец вставлен через впускное отверстие корпуса, а выпускное отверстие защитного кожуха заключено в корпусе.
[0014] В одном предпочтительном варианте осуществления формы в сборе защитный кожух зафиксирован на установочном элементе с наполнением формовочным песком, уплотняющим кольцевой зазор между воронкой и установочным элементом и определяющим установочное место для воронки, и установочный элемент предпочтительно содержит втулку, определяющую границу кольцевого зазора.
[0015] В третьем аспекте изобретение относится к литейной установке, содержащей:
• форму в соответствии с изобретением, и
• защитный кожух, содержащий воронку, прикрепленную к проксимальному концу вала, который является полым и имеет дистальный конец, содержащий выпускное отверстие защитного кожуха,
• ковш, содержащий разливочный стакан, обеспеченный в основании ковша для выдачи расплавленного металла из ковша, при этом разливочный стакан выполнен с возможностью реверсивного и уплотнительного зацепления с воронкой защитного кожуха, и при этом ковш выполнен с возможностью смещения относительно формы, например,
○ расположения разливочного стакана по существу вертикально над механизмом соединения формы / защитного кожуха и
○ опускания вертикально до тех пор, пока разливочный стакан не войдет в уплотнительное зацепление с воронкой защитного кожуха в положении разливки защитного кожуха путем приложения нагрузки к установочному элементу,
при этом положение разливки защитного кожуха определяется как размещение вала в канале, причем его дистальный конец вставлен через впускное отверстие корпуса, а выпускное отверстие защитного кожуха заключено в корпусе.
[0016] В конфигурации сцепления литейной установки в соответствии с изобретением литейная установка содержит механизм соединения ковша / защитного кожуха, выполненный с возможностью реверсивного сцепления защитного кожуха с разливочным стаканом, предпочтительно без образования уплотнения между воронкой и разливочным стаканом, при этом механизм соединения ковша / защитного кожуха содержит:
• переходной патрубок воронки, зафиксированный на воронке защитного кожуха, причем переходной патрубок воронки содержит удерживающее средство, и
• переходной патрубок разливочного стакана, зафиксированный на основании ковша или на разливочном стакане и выполненный с возможностью зацепления с удерживающим средством переходного патрубка воронки для реверсивной блокировки защитного кожуха на разливочном стакане в заблокированном положении.
[0017] В предпочтительных вариантах осуществления конфигурации сцепления литейной установки:
• удерживающее средство переходного патрубка воронки содержит удерживающие штифты, а переходной патрубок разливочного стакана содержит крепежные крюки, выполненные с возможностью реверсивного зацепления с удерживающими штифтами и предпочтительно выполненные с возможностью самозацепления с удерживающими штифтами, или
• удерживающее средство переходного патрубка воронки содержит один или более удерживающих штифтов, а переходной патрубок разливочного стакана содержит элемент байонетного соединения, выполненный с возможностью взаимодействия с одним или более удерживающими штифтами для реверсивной блокировки защитного кожуха на разливочном стакане в заблокированном положении.
[0018] В одном предпочтительном варианте осуществления конфигурации сцепления литейной установки переходной патрубок воронки зафиксирован на защитном кожухе с помощью адгезивного материала.
[0019] В одном предпочтительном варианте осуществления конфигурации сцепления установочный элемент механизма соединения формы / защитного кожуха выполнен с возможностью приема переходного патрубка воронки и удержания защитного кожуха в положении разливки защитного кожуха. В одном предпочтительном варианте осуществления конфигурации сцепления установочный элемент содержит коническую часть, центрированную на центральном отверстии установочного элемента. Коническая часть выполнена с возможностью направления защитного кожуха для совмещения с каналом, когда ковш опускают вертикально, причем защитный кожух реверсивно заблокирован на разливочном стакане.
[0020] В четвертом аспекте изобретение относится к способу разливки расплавленного металла с помощью литейной установки в соответствии с изобретением, включающему:
• опускание ковша вертикально до тех пор, пока разливочный стакан, находящийся в зацеплении с воронкой, не приложит нагрузку к воронке, посаженной на установочном элементе, таким образом перемещая установочный элемент относительно элемента основания против податливых элементов и образуя уплотнительный контакт между разливочным стаканом и защитным кожухом, который находится в положении разливки защитного кожуха,
• обеспечение потока расплавленного металла из ковша в литейную полость через разливочный стакан, защитный кожух и корпус.
[0021] В одном варианте осуществления способа, в котором литейная установка содержит форму в сборе в соответствии с изобретением, способ включает в себя зацепление разливочного стакана с воронкой путем опускания ковша вертикально и образование уплотнительного контакта между разливочным стаканом и защитным кожухом путем дальнейшего опускания ковша для разливочного стакана для приложения нагрузки к воронке.
[0022] В другом варианте осуществления способа, применяемого к конфигурации сцепления литейной установки, способ включает в себя:
• зацепление разливочного стакана с воронкой защитного кожуха и сцепление защитного кожуха с разливочным стаканом с помощью механизма соединения ковша / защитного кожуха путем зацепления:
○ удерживающего средства переходного патрубка воронки, зафиксированного на воронке защитного кожуха, с помощью,
○ переходного патрубка разливочного стакана, зафиксированного на основании ковша или на разливочном стакане,
например, для блокировки защитного кожуха на разливочном стакане в заблокированном положении,
• расположение защитного кожуха, заблокированного на разливочном стакане, по существу вертикально над механизмом соединения формы / защитного кожуха,
• опускание вертикально до тех пор, пока защитный кожух не достигнет положения заливки защитного кожуха, причем воронка будет опираться на установочный элемент,
• образование уплотнительного контакта между разливочным стаканом и защитным кожухом путем дальнейшего опускания ковша для разливочного стакана для приложения нагрузки к воронке.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0023] Предпочтительные варианты осуществления данного изобретения будут далее подробно объяснены со ссылкой на прилагаемые графические материалы.
[0024] В графических материалах:
На Фиг. 1 показаны этапы способа разливки металла с помощью литейной установки в соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения.
На Фиг. 2 показаны этапы способа разливки металла с помощью литейной установки в соответствии с одним альтернативным вариантом осуществления данного изобретения, содержащей механизм (140) соединения ковша / защитного кожуха.
На Фиг. 3 показан вид в перспективе варианта осуществления механизма соединения формы / защитного кожуха в соответствии с изобретением, поддерживающего размещенный в нем защитный кожух.
На Фиг. 4 показано поперечное сечение по линиям IV-IV, показанным на Фиг. 3, механизма соединения формы / защитного кожуха и размещенного в нем защитного кожуха, показанного на Фиг. 3.
На Фиг. 5 показан вид в перспективе литейной установки в соответствии с изобретением, на котором разливочный стакан ковша расположен вертикально над воронкой защитного кожуха в положении разливки защитного кожуха, при этом воронка принята в установочный элемент механизма соединения формы / защитного кожуха. Для ясности ковш не показан.
На Фиг. 6 показан вид в поперечном сечении литейной установки, показанной на Фиг. 5, на котором разливочный стакан реверсивно и уплотнительно зацеплен с воронкой защитного кожуха.
На Фиг. 7a-7c показаны детальные виды в поперечном сечении механизма соединения формы / защитного кожуха и разливочного стакана в литейной установке в соответствии с изобретением, (7a) когда ковш перемещается над формой, совмещая разливочный стакан с воронкой, (7b) когда ковш опускается, чтобы приблизить разливочный стакан к воронке или привести его в контакт с ней, и (7c) когда ковш опускается дальше для прижатия податливых элементов для образования уплотнительного контакта.
На Фиг. 8 показан вид снизу в перспективе установочного элемента механизма соединения формы / защитного кожуха в соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения.
На Фиг. 9а показаны детальные виды в поперечном сечении механизма соединения ковша / защитного кожуха в литейной установке в соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения до сцепления защитного кожуха с разливочным стаканом.
На Фиг. 9b показан детальный вид в поперечном сечении механизма соединения ковша / защитного кожуха в литейной установке, показанного на Фиг. 9a, причем защитный кожух соединен, хотя и не герметично, с разливочным стаканом, и защитный кожух удерживается вертикально над механизмом соединения формы / защитного кожуха.
На Фиг. 9c показан детальный вид в поперечном сечении механизма соединения ковша / защитного кожуха и формы / защитного кожуха в литейной установке, показанной на Фиг. 9a, при этом переходной патрубок воронки принят в установочном элементе механизма соединения формы / защитного кожуха, удерживающего защитный кожух, и при этом податливый элемент находится в состоянии покоя.
На Фиг. 9d показан детальный вид в поперечном сечении механизма соединения ковша / защитного кожуха и формы / защитного кожуха в литейной установке, показанной на Фиг. 9a, при этом ковш дополнительно опускают вертикально, причем защитный кожух сцеплен с разливочным стаканом до тех пор, пока разливочный стакан не приложит нагрузку к податливым элементам, образуя таким образом уплотнительный контакт между разливочным стаканом и защитным кожухом.
На Фиг. 10 показан детальный вид механизма соединения ковша / защитного кожуха в литейной установке, показанной на Фиг. 9a, до сцепления защитного кожуха в положении разливки защитного кожуха с разливочным стаканом.
На Фиг. 11 показан детальный вид механизма соединения ковша / защитного кожуха в литейной установке, показанной на Фиг. 10, причем защитный кожух сцеплен с разливочным стаканом в положении разливки защитного кожуха.
На Фиг. 12 показан детальный вид в поперечном сечении механизма соединения ковша / защитного кожуха, показанного на Фиг. 10.
На Фиг. 13 показан детальный вид в поперечном сечении механизма соединения ковша / защитного кожуха, показанного на Фиг. 11.
На Фиг. 14 показан детальный вид механизма соединения ковша / защитного кожуха в литейной установке в соответствии с изобретением, причем защитный кожух соединен с разливочным стаканом и вертикально поступательно перемещает (вверх или вниз) ковш, и защитный кожух соединен с ним над формой.
На Фиг. 15 показан детальный вид в поперечном сечении литейной установки, содержащей механизм соединения ковша / защитного кожуха в соответствии с изобретением, причем защитный кожух сцеплен с разливочным стаканом и находится в положении разливки защитного кожуха.
На Фиг. 16 показан детальный вид в поперечном сечении литейной установки, показанной на Фиг. 15, на котором защитный кожух сцеплен с разливочным стаканом и вертикально поступательно перемещается (вверх или вниз) над формой.
На Фиг. 17a-17e показаны различные варианты осуществления податливого элемента в соответствии с данным изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0025] В первом аспекте изобретение относится к форме (2) для разливки расплавленных металлов, как показано на Фиг. 5. Форма (2) содержит одну или более литейных полостей (3), каждая из которых имеет одно или более впускных отверстий (4) полости, и корпус (6), выбранный из корпуса фильтра и корпуса отклонителя. Корпус (6) содержит одно или более выпускных отверстий (6о) корпуса, сообщающихся по текучей среде с одним или более впускными отверстиями (4) полости одной или более литейных полостей (3). Корпус (6) также содержит впускное отверстие (6i) корпуса, сообщающееся по текучей среде с каналом (7), проходящим вертикально между впускным отверстием (6i) корпуса и верхней поверхностью (8) формы, где оно открывается в отверстие. По меньшей мере часть верхней поверхности (8), окружающей отверстие, предпочтительно является по существу плоской и предпочтительно горизонтальной.
[0026] На Фиг. 5 форма (2) содержит верхнюю часть (2а) и нижнюю часть (2b), соединенные горизонтально по линии разъема, и одну литейную полость (3). Литейная полость (3) питается снизу через два впускных отверстия (4) полости. Впускные отверстия (4) полости сообщаются двумя питающими каналами (5) с корпусом (6), который соединен с каналом (7), проходящим до верхней поверхности (8) формы (2). Корпус (6) может представлять собой корпус фильтра или корпус отклонителя. Корпус фильтра может быть сконструирован таким же или аналогичным способом, как раскрытый в EP 3463715 B1, который в определенной мере включен в данный документ посредством ссылки.
[0027] На Фиг. 15 и 16 форма (2) содержит несколько литейных полостей, каждая из которых сообщается по текучей среде с корпусом (6) через соответствующие питающие каналы (5) для транспортировки расплавленного металла из корпуса в литейные полости. Аналогичным образом одна и та же форма может содержать два или более каналов (7), сообщающихся по текучей среде с одним или более соответствующими корпусами (6).
[0028] Корпус (6) формы (2) в соответствии с изобретением содержит одно впускное отверстие (6i) корпуса и одно или множество выпускных отверстий (6о) корпуса. Он выполнен с возможностью распределения потока расплавленного металла, проходящего через корпус от впускного отверстия (6i) корпуса к одному или более выпускным каналам (6о) корпуса, соединенным с литейными полостями. Корпус (6) выбран из корпуса отклонителя и корпуса фильтра, содержащего фильтрующий элемент для фильтрации и удаления примесей в потоке расплавленного металла.
МЕХАНИЗМ (14) СОЕДИНЕНИЯ ФОРМЫ / ЗАЩИТНОГО КОЖУХА
[0029] Во время разливки расплавленный металл, содержащийся в ковше (103), выдается через разливочный стакан (12), расположенный в нижней части ковша (103), откуда он течет в полости (3) через защитный кожух (9), корпус (6) и питающие каналы (5). Защитный кожух (9) содержит воронку (11), прикрепленную к проксимальному концу вала (10), который является полым, причем канал защитного кожуха открывается во впускное отверстие защитного кожуха в воронке и проходит к выпускному отверстию (9o) защитного кожуха, открывающемуся на дистальном конце (10d) полого вала. Для поддержания положения защитного кожуха во время операции разливки форма в соответствии с изобретением содержит механизм (14) соединения формы / защитного кожуха, вариант осуществления которого показан на Фиг. 3. Как показано на Фиг. 6, механизм (14) соединения формы / защитного кожуха выполнен с возможностью размещения защитного кожуха (9) литейной установки (1) в положении разливки защитного кожуха, определенном как размещение вала (10) в канале (7), причем его дистальный конец (10d) вставлен в корпус (6) через впускное отверстие (6i) корпуса таким образом, что выпускное отверстие (9o) защитного кожуха заключено в корпусе (6). Во время операции разливки расплавленный металл вытекает из ковша через разливочный стакан (12), уплотнительно зацепленный с воронкой (11) защитного кожуха (9) в положении разливки защитного кожуха. Расплавленный металл течет через вал (10) и поступает в корпус (6) через заключенное в нем выпускное отверстие (9о) защитного кожуха и выходит через выпускное отверстие (6о) корпуса в питающие каналы и заполняет литейные полости.
[0030] Как показано на Фиг. 6, форма (2) в соответствии с изобретением отличается тем, что механизм (14) соединения формы / защитного кожуха содержит элемент (16) основания, прикрепленный к верхней поверхности (8), и установочный элемент (15), выполненный с возможностью приема воронки (11) и удержания защитного кожуха (9) в положении разливки защитного кожуха. Как показано на Фиг. 3, установочный элемент (15) соединен с элементом (16) основания по меньшей мере одним податливым элементом (17) таким образом, что установочный элемент (15) отделяется от элемента (16) основания, когда механизм (14) соединения формы / защитного кожуха находится в состоянии покоя и может перемещаться относительно элемента (16) основания и предпочтительно по направлению к элементу (16) основания при приложении нагрузки к установочному элементу (15), которая деформирует по меньшей мере один податливый элемент (17).
[0031] При наличии механизма (14) соединения формы / защитного кожуха по изобретению нет необходимости вручную поднимать защитный кожух (9), принятый в установочный элемент (15), для зацепления воронки (11) с разливочным стаканом (12) ковша (103). В одном варианте осуществления настоящего изобретения защитный кожух соединен с формой в положении разливки, т. е. когда воронка опирается на установочный элемент (15) механизма (14) соединения формы / защитного кожуха, причем полый вал размещен в канале (7) и выпускное отверстие (9o) защитного кожуха находится в корпусе (6). В отличие от механизма соединения формы / защитного кожуха, описанного в EP 3463715 B1, в состоянии покоя, воронка опирается на установочный элемент (15), который удерживается на расстоянии (h0) покоя от элемента (16) основания за счет силы противодействия смещенного таким образом податливого элемента (17). Разливочный стакан (12) ковша (103) находится в зацеплении с воронкой (11), опирающейся на установочный элемент (15) механизма (14) соединения формы / защитного кожуха, просто путем первого перемещения ковша над формой относительно воронки и последующего опускания ковша (103) по направлению к форме (2) до тех пор, пока разливочный стакан не войдет в зацепление с воронкой, как проиллюстрировано на Фиг. 7a и 7b. На Фиг. 7а разливочный стакан совмещен с воронкой и расположен на расстоянии от нее в вертикальном направлении. Затем ковш опускают, т. е. перемещают вниз по направлению к воронке таким образом, что разливочный стакан входит в зацепление с воронкой защитного кожуха, как проиллюстрировано на Фиг. 7b. На этом этапе разливочный стакан и воронка не соединены таким образом, чтобы образовывался уплотнительный контакт. Затем для уплотнительного зацепления разливочного стакана с воронкой и предотвращения утечки воздуха и расплавленного металла через границу контакта между разливочным стаканом и воронкой ковш дополнительно опускают, как проиллюстрировано на Фиг. 7c, таким образом, что разливочный стакан контактирует с воронкой и прикладывает к ней нагрузку, опираясь на установочный элемент (15) механизма (14) соединения формы / защитного кожуха, вызывая перемещение установочного элемента (15) по направлению к элементу (16) основания путем деформации податливого элемента (17) таким образом, что соединение разливочного стакана и воронки может быть выполнено управляемым образом. Как показано на Фиг. 7c, перемещение установочного элемента (15) относительно элемента (16) основания, вызванное поступательным перемещением ковша вниз и ставшее возможным благодаря деформации податливого элемента (17), уменьшает расстояние между установочными элементами (15) и элементом (16) основания от расстояния покоя (h0) до расстояния уплотнения (h1), причем h1 < h0. Перемещение установочного элемента вниз по направлению к элементу основания, конечно, приведет к осевому перемещению защитного кожуха в канале формы. Это означает, что, поскольку перемещение установочного элемента (15) вниз по направлению к элементу (16) основания вводит дистальный конец защитного кожуха и выпускное отверстие (9o) защитного кожуха глубже в корпус, впускное отверстие (6i) корпуса должно допускать такое перемещение. Помимо средств, известных в данной области техники, динамическое уплотнение между подвижным защитным кожухом и впускным отверстием (6i) неподвижного корпуса может быть образовано с использованием вспучивающегося уплотнительного материала, например прокладки, размещенной во впускном отверстии корпуса, как описано в отношении выдвижных шиберов в WO 2013/088249 A2.
[0032] На Фиг. 7а и 7b разливочный стакан не контактирует или едва контактирует с воронкой. Таким образом, механизм (14) соединения формы / защитного кожуха находится в состоянии покоя, при этом установочный элемент (15) удерживается на фиксированном расстоянии (h0) покоя от элемента (16) основания, когда он поддерживается податливым элементом (17), который также находится в состоянии покоя под действием силы тяжести. На Фиг. 7c механизм (14) соединения формы / защитного кожуха находится в нагруженном состоянии, при этом разливочный стакан находится в контакте с воронкой и прикладывает к ней нагрузку, т. е. ориентированную вниз силу, вызванную перемещением ковша вниз. Эта нагрузка, прикладываемая к воронке, передается через установочный элемент на податливый элемент (17), который деформируется для достижения деформированного или нагруженного состояния, при этом установочный элемент (15) перемещается на расстояние уплотнения (h1) от элемента (16) основания. Сила противодействия податливого элемента прижимает воронку к разливочному стакану, таким образом образуя уплотнительный контакт на границе контакта разливочного стакана и воронки. Наличие податливого элемента (17) в изобретении заменяет вмешательство оператора, который вручную поворачивает байонетное соединение и поднимает воронку для зацепления его с разливочным стаканом, как изложено в предшествующем уровне техники. В изобретении опускание ковша для уплотнительного зацепления разливочного ковша с воронкой защитного кожуха может быть достигнуто оператором, управляющим положением ковша. Кроме того, действие оператора не воспроизводимо, а сила, прикладываемая к границе контакта между разливочным стаканом и воронкой, зависит от силы, прикладываемой для поворота байонетного соединения. К податливому элементу (17) при каждой операции литья прикладывается та же сила, поскольку она контролируется податливостью податливого элемента.
[0033] Другое преимущество, обеспечиваемое механизмом (14) соединения формы / защитного кожуха в форме по изобретению, состоит в обеспечении смещений между установочным элементом и элементами основы и, таким образом, между защитным кожухом, удерживаемым установочным элементом, и формой, а также поглощении энергии, генерируемой такими перемещениями, уменьшая износ, вызываемый трением между подвижными элементами. Например, опускание ковша в вертикальном направлении требует высокого уровня точности со стороны оператора, дающего команду на определение положения ковша во избежание ударов при зацеплении и контакте разливочного стакана с воронкой, т. е. для мягкого установления контакта между разливочным стаканом и воронкой. При отсутствии податливого элемента слишком глубокое или слишком быстрое опускание ковша может вызвать серьезное напряжение, удары или даже разрушение тугоплавкого материала разливочного стакана и воронки, особенно в точке контакта с разливочным стаканом. Энергия такого удара частично поглощается в настоящем изобретении благодаря наличию механизма (14) соединения формы / защитного кожуха, обеспечивающего податливое относительное смещение между установочными элементами и элементами основания.
[0034] Механизм (14) соединения формы / защитного кожуха в форме по настоящему изобретению предпочтительно также обеспечивает компенсацию бокового и/или наклонного смещения между разливочным стаканом и воронкой, т. е. смещения между разливочным стаканом и воронкой в горизонтальном направлении. Боковые смещения могут возникать при опускании ковша для зацепления разливочного стакана с воронкой защитного кожуха. Без податливого элемента (17) в механизме (14) соединения формы / защитного кожуха, как это имеет место до сих пор, боковое смещение может препятствовать образованию уплотнительного контакта между разливочным стаканом и воронкой или может вызывать значительные напряжения в материале для компенсации этого смещения для установления уплотнительного контакта. В настоящем изобретении боковое смещение компенсируется механизмом (14) соединения формы / защитного кожуха благодаря введению податливого элемента, тем самым уменьшая напряжения материала и возможные сбои в литейной установке. То же самое применяется в случае наклона или углового смещения (α), как проиллюстрировано на Фиг. 6.
[0035] Аналогичным образом, форма в соответствии с изобретением, содержащая механизм (14) соединения формы / защитного кожуха, также позволяет компенсировать небольшие смещения ковша относительно формы и поддерживать уплотнительный контакт между разливочным стаканом и воронкой во время операции разливки. Например, такие смещения обусловлены протеканием расплавленного металла через канал защитного кожуха и изменениями распределения массы расплавленного металла, удерживаемого в ковше, по мере того, как ковш постепенно опорожняется от расплавленного металла во время операции разливки, что приводит к тому, что ковш слегка наклонен или перемещен вертикально или в сторону, а разливочный стакан находится в зацеплении с воронкой, как проиллюстрировано на Фиг. 6.
[0036] Как проиллюстрировано на Фиг. 3, 4 и 5, каждый из элемента (16) основания и установочного элемента (15) механизма (14) соединения формы / защитного кожуха в соответствии с изобретением может содержать центральное отверстие, совмещенное друг с другом, для определения подвода к каналу (7) защитного кожуха (9). На Фиг. 3, 4 и 5 элемент (16) основания имеет центральное отверстие (20), которое имеет круглую форму и образует подвод к каналу (7), через который защитный кожух (9) может проникать в канал (7) до достижения положения разливки, т. е. когда воронка защитного кожуха опирается на установочный элемент с выпускным отверстием защитного кожуха в корпусе (6), как показано на Фиг. 5 и на детальном виде в поперечном сечении на Фиг. 4. Как будет описано ниже, защитный кожух может быть введен в канал человеком-оператором, как показано на Фиг. 1(1a), или путем опускания ковша с прикрепленным к нему защитным кожухом, как показано на Фиг. 2(1) и (2).
[0037] В одном варианте осуществления изобретения, в котором защитный кожух находится в положении разливки до того, как ковш опускается для установления контакта между разливочным стаканом и воронкой (ср. Фиг. 1(1a) и (1) и 7a), установочный элемент (15) образован втулкой (21), обеспеченной рычагами (18), распределенными по окружности втулки и проходящими радиально наружу от нее, как проиллюстрировано на Фиг. 3 и 4. Втулка (21) образует проходной подвод для направления защитного кожуха (9) в положение разливки. В состоянии покоя втулка концентрично совмещена с центральным отверстием (20) элемента (16) основания. Как показано на Фиг. 4 и 7а, для фиксации воронки на форме (2) пространство между проходным подводом втулки и воронкой можно заполнить наполнением (22), предпочтительно выполненным из формовочного песка, образуя установочное место, на которое опирается выступ (23) воронки (11), когда защитный кожух (9) находится в положении разливки.
[0038] Наполнение (22) формовочным песком может содержать органическое связующее, такое как фурановые, щелочно-фенольные связующие. Также можно использовать другие связующие, например неорганические связующие или глинистые минералы. Наполнение определяет установочное место для конического выступа (23) воронки и в то же время обеспечивает уплотнение и фиксирует защитный кожух на форме (2).
[0039] В положении разливки защитного кожуха воронка предпочтительно расположена заподлицо с верхним краем втулки, как проиллюстрировано на Фиг. 4, или, в альтернативном варианте, может быть утоплена во втулке (21) ниже верхнего края.
[0040] Один предпочтительный вариант осуществления механизма (14) соединения формы / защитного кожуха в соответствии с изобретением представлен на Фиг. 3. Он содержит установочный элемент (15), выполненный с возможностью приема и удерживания воронки (11). Установочный элемент соединен с элементом (16) основания посредством податливых элементов (17) в виде спиральных пружин (17s). Установочный элемент (15) имеет три проходящих радиально наружу рычага (18), которые равномерно разнесены друг от друга на радиальном расстоянии от оси симметрии проходного подвода. Специалисту в данной области техники может быть понятно, что установочный элемент может иметь любую другую форму, например может иметь форму диска, а количество проходящих наружу рычагов может варьироваться.
[0041] Элемент (16) основания предпочтительно жестко прикреплен к верхней поверхности (8) формы (2). Например, элемент основания может быть соединен адгезивным средством (органическим или минеральным) или средствами крепления, такими как винты, заклепки и т. п. Это гарантирует, что центральное отверстие (20) элемента основания остается концентричным с каналом (7) в течение всей операции разливки. Элемент основания также содержит три проходящих радиально наружу рычага (18), которые равномерно разнесены друг от друга на радиальное расстояние от оси симметрии центрального отверстия (20) и совмещены с соответствующими противоположными рычагами установочного элемента (15). Податливый элемент (17) образован тремя спиральными пружинами (17s), расположенными между установочным элементом и элементом основания.
[0042] Со ссылкой на Фиг. 3, три спиральные пружины (17s) проходят вертикально между тремя парами противоположных рычагов (18) установочного элемента (15) и элемента (16) основания. Спиральные пружины (17s) равномерно распределены по окружности установочного элемента (15) и элемента (16) основания. Рычаги (18) обеспечены центрирующими штифтами (19) для центрирования и удержания спиральных пружин на месте, как проиллюстрировано на детальном виде на Фиг. 4 и 8. Центрирующие штифты (19) установочного элемента (15) и центрирующие штифты (19) элемента (16) основания проходят в противоположных направлениях и совмещены друг с другом таким образом, что каждый из одного центрирующего штифта (19) элемента (16) основания и расположенного соответствующим образом центрирующего штифта (19) установочного элемента (15) находится в зацеплении с одним концом спиральной пружины (17s) на противоположных сторонах. В этой конфигурации установочный элемент (15) поддерживается на элементе основания тремя спиральными пружинами (17s) с возможностью перемещения.
[0043] Когда защитный кожух (9) с воронкой (11) находится в положении разливки, опираясь на установочный элемент (15), спиральные пружины (17s) находятся в состоянии покоя таким образом, что между установочным элементом (15) и элементом основания (16) имеется вертикальное расстояние покоя (h0) (см. Фиг. 4 и 7b).
[0044] Когда металл должен быть разлит в литейную полость (3), ковш центрируют над формой (2) таким образом, что разливочный стакан (12) ковша совмещен с воронкой (11). Затем ковш (103), подвешенный на кране, опускается, и разливочный стакан (12) входит в зацепление с воронкой (11), тем самым прилагая направленную вниз силу, которая вертикально смещает установочный элемент (15) по направлению к элементу (16) основания. Это вертикальное смещение становится возможным за счет деформации податливых элементов (17) (в данном случае путем сжатия спиральных пружин).
ПОДАТЛИВЫЙ ЭЛЕМЕНТ (17)
[0045] В форме в соответствии с изобретением установочный элемент (15) соединен с элементом (16) основания по меньшей мере одним податливым элементом (17) таким образом, что установочный элемент (15) отделен от элемента основания (16) и выполнен с возможностью перемещения относительно него при приложении нагрузки к установочному элементу (15), что деформирует по меньшей мере один податливый элемент (17). В частности, при приложении нагрузки или силы, приложенной вертикально и вниз, когда ковш опускается и разливочный стакан (12) прижимается к воронке (11) защитного кожуха, принятого в установочный элемент (15), податливый элемент (17) выполнен с возможностью перемещения из состояния покоя, как проиллюстрировано на Фиг. 7b, в котором вертикальное расстояние покоя (h0) отделяет установочный элемент (15) от элемента (16) основания, в нагруженное или деформированное состояние, как проиллюстрировано на Фиг. 7c, в котором вертикальное расстояние, отделяющее установочный элемент (15) от элемента (16) основания, уменьшается до расстояния уплотнения (h1), при этом h1 < h0. Это означает, что установочный элемент (15) перемещается по направлению к элементу (16) основания или ближе к нему в вертикальном направлении при приложении вертикальной и направленной вниз силы разливочным стаканом к воронке защитного кожуха.
[0046] Кроме того, податливый элемент (17) в механизме (14) соединения формы / защитного кожуха в соответствии с изобретением может быть выполнен с возможностью боковых смещений установочного элемента (15) относительно элемента (16) основания, т. е. относительных смещений между установочным элементом и элементами основания в горизонтальном направлении, перпендикулярном вертикальному направлению.
[0047] В механизме (14) соединения формы / защитного кожуха по настоящему изобретению податливый элемент (17) может быть по меньшей мере частично упругим таким образом, что в деформированном или нагруженном состоянии он противодействует силе противодействия, стремящейся восстановить по меньшей мере частично состояние покоя механизма (14) соединения формы / защитного кожуха. Это включает в себя податливые элементы (17), демонстрирующие упругое поведение (такие как спиральные пружины (17s), выполненные из стали) или вязкоупругое поведение, с модулем упругости (E’) и модулем потерь (E”). Например, при приложении разливочным стаканом ковша вертикально и вниз нагрузки на воронку, принятую в установочном элементе, для приведения установочного элемента (15) вниз на расстояние уплотнения (d1) от элемента (16) основания, сила противодействия нагруженного податливого элемента (17) может стремиться, после снятия нагрузки, привести установочный элемент (15) по меньшей мере частично к начальному расстоянию покоя (d0) от элемента основания (т. е. до расстояния h таким образом, что h1 < h ≤ h0). Такой упругий элемент является предпочтительным, поскольку он приемлем для поддержания уплотнительного контакта между воронкой и разливочным стаканом во время разливки, а также в случае незначительного перемещения разливочного стакана вверх и вниз из-за вибраций во время разливки. В общем, податливый элемент, который является упругим, таким образом, более приемлем для использования в случаях, когда разливочный стакан, находящийся в уплотнительном зацеплении с воронкой защитного кожуха, перемещается или вибрирует во время операции разливки.
[0048] В альтернативном варианте податливый элемент (17) может проявлять чисто пластическое или вязкое поведение таким образом, что после снятия нагрузки он не может восстановить, даже частично, свою первоначальную геометрию. Например, это случай податливого элемента, выполненного с возможностью по существу пластической деформации при приложении нагрузки. Это также может быть случай гибких мешков или емкостей, содержащих сыпучий материал, такой как материал в виде частиц (например, песок или т. п.), который может поглощать энергию, противодействуя вязкому потоку к нагрузке, прикладываемой разливочным стаканом к защитному кожуху и установочному элементу.
[0049] Механизм (14) соединения формы / защитного кожуха может содержать один или более податливых элементов (17), проходящих между установочным элементом (15) и элементом (16) основания и отделяющих их друг от друга в вертикальном направлении. Предпочтительно один или более податливых элементов (17) содержат один или более упругих элементов, содержащих эластомерный материал при технологической температуре или пружину, предпочтительно спиральную пружину (17s), как проиллюстрировано на Фиг. 3.
[0050] В первом варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг. 17а, упругий элемент выполнен с возможностью удлинения при перемещении из состояния покоя в деформированное или нагруженное состояние упругого элемента, соответствующее состоянию покоя или нагруженному состоянию механизма соединения формы / защитного кожуха соответственно. Он называется «упругим к растяжению элементом». Упругий к растяжению элемент предпочтительно представляет собой растяжимую пружину, как проиллюстрировано на Фиг. 17а.
[0051] Во втором варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг. 17b-17d, упругий элемент выполнен с возможностью сжатия при перемещении из состояния покоя в деформированное или нагруженное состояние упругого элемента, которое соответствует состоянию покоя или нагруженному состоянию механизма соединения формы / защитного кожуха соответственно. Он называется «упругим с сжатию элементом». Упругий к сжатию элемент предпочтительно представляет собою сжимаемую пружину, предпочтительно спиральную пружину (см. Фиг. 17b), сжимаемый гидравлический или пневматический поршень (см. Фиг. 17c) или сжимаемый эластомерный или преимущественно вязкоупругий элемент (см. Фиг. 17d).
[0052] В третьем варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг. 17е, упругий элемент выполнен с возможностью изгиба при перемещении из состояния покоя в деформированное состояние упругого элемента. Он называется «упругим к изгибу элементом». Упругий к изгибу элемент может содержать предпочтительно изогнутую лопасть или стержень и предпочтительно выполнен из стали или армированного волокном композитного материала, прикрепленного в одной или двух точках, как проиллюстрировано на Фиг. 17e.
[0053] В альтернативном варианте податливый элемент (17) содержит сыпучий материал, заключенный в один или более мешков или гибких контейнеров, выполненных с возможностью вязкой деформации при приложении нагрузки к установочному элементу (15). Податливый элемент может также содержать одноразовые элементы, выполненные с возможностью разрушения или раздавливания посредством пластической деформации при приложении нагрузки к воронке разливочным стаканом.
[0054] Предпочтительно механизм (14) соединения формы / защитного кожуха содержит по меньшей мере три упругих элемента, предпочтительно по меньшей мере три спиральные пружины (17s), проходящие между установочным элементом (15) и элементом (16) основания, при этом по меньшей мере три упругих элемента предпочтительно равномерно разнесены друг от друга по окружности центральных отверстий установочного элемента (15) и элемента (16) основания, как проиллюстрировано на Фиг. 3, 4 и 5. Предпочтительно по меньшей мере три спиральные пружины, которые предпочтительно равномерно разнесены друг от друга, проходят между указанным установочным элементом и указанным элементом основания по их окружности и на расстоянии от подвода к указанному полому валу защитного кожуха. Преимущество данной конструкции состоит в том, что спиральные пружины не будут чрезмерно нагреваться расплавленным металлом, протекающим через канал защитного кожуха из воронки к полому валу защитного кожуха во время процесса литья.
ФОРМА В СБОРЕ
[0055] В другом аспекте изобретение относится к форме в сборе, содержащей форму (2) в соответствии с изобретением, как описано выше, и защитному кожуху (9) в положении разливки, причем воронка опирается на установочный элемент (15). Защитный кожух содержит воронку (11), прикрепленную к проксимальному концу вала (10), который является полым и имеет дистальный конец (10d), содержащий выпускное отверстие (9о) защитного кожуха. Положение разливки защитного кожуха определяется как положение, в котором вал (10) размещен в отверстии (7), причем его дистальный конец (10d) вставлен через впускное отверстие (6i) корпуса, причем выпускное отверстие (9o) защитного кожуха заключено в корпусе (6).
[0056] Предпочтительно воронка расположена снаружи формы, т. е. над верхней поверхностью (8) формы и рядом с ней, а вал (10) принят в указанный канал (7) и выполнен с возможностью перемещения в нем вверх и вниз. Вал удлинен и проходит в вертикальном направлении таким образом, что расплавленный металл может течь через него под действием силы тяжести. Выпускное отверстие (9о) защитного кожуха может содержать одно или более отверстий для выдачи расплавленного металла в корпусе (6).
[0057] В положении разливки защитного кожуха, как показано на Фиг. 5, полый вал проходит через весь канал (7) в корпус (6). Расплавленный металл подается в литейную полость (3) через линию защитного кожуха, проходящую от ковша к литейным полостям, включая разливочный стакан, защитный кожух, корпус и питающий канал (5). Линия защитного кожуха является по существу воздухонепроницаемой и предотвращает повторное окисление металла, защищая его от атмосферы. Полый вал (10) подает расплавленный металл через корпус (6) и через питающие каналы (5) через впускные отверстия (4) в литейную полость (3). Канал (7), который проходит по существу перпендикулярно верхней поверхности (8) формы (2), имеет такой размер, чтобы принимать защитный кожух (9) таким образом, что между ними по существу нет зазора, в то же время обеспечивая линейное перемещение защитного кожуха (9) в канале (7). Открытая втулка (13) питателя, которая проходит между литейной полостью (3) и верхней поверхностью (8) формы (2) сообщается по текучей среде с литейной полостью (3)
[0058] Защитный кожух (9) выполнен из тугоплавкого материала, такого как, например, плавленый кварц. В альтернативном варианте защитный кожух может быть выполнен из других материалов, например глиноземно-графитовых материалов. Предпочтительно проксимальный конец защитного кожуха (9), который образует воронку (11), имеет коническую форму с наклонными выступами (23), которые опираются на установочный элемент (15). В одном варианте осуществления изобретения выступ опирается на наполнение (22), заполняющее пространство между втулкой установочного элемента (15) и воронкой, как можно видеть на виде в поперечном сечении на Фиг. 4. В альтернативном варианте выступ защитного кожуха опирается непосредственно на установочный элемент, как показано на Фиг. 9c, 9d, 12 и 13.
[0059] В одном предпочтительном варианте осуществления формы в сборе в соответствии с изобретением защитный кожух (9) зафиксирован на установочном элементе (15), предпочтительно с наполнением (22) формовочным песком, уплотняющим кольцевой зазор между воронкой (11) и установочным элементом (15) и определяющим установочное место для воронки (11), и установочный элемент (15) предпочтительно содержит втулку (21), определяющую границу кольцевого зазора, как проиллюстрировано на Фиг. 4.
[0060] В одном предпочтительном варианте осуществления данного изобретения в устье воронки (11) расположена прокладка, обеспечивающая в основном плотное зацепление между разливочным стаканом (12) и воронкой (11). Прокладка может быть, например, образована из пластифицированной глины или вспучивающегося материала.
ЛИТЕЙНАЯ УСТАНОВКА
[0061] В другом аспекте изобретение относится к литейной установке, содержащей форму (2) в соответствии с изобретением, защитный кожух (9) и ковш (103), содержащий разливочный стакан (12), обеспеченный в основании ковша (103) для выдачи расплавленного металла из ковша. Разливочный стакан (12) выполнен с возможностью реверсивного и уплотнительного зацепления с воронкой (11) защитного кожуха (9). Ковш (103) выполнен с возможностью смещения относительно формы (2), например, для расположения разливочного стакана (12) по существу вертикально над механизмом (14) соединения формы / защитного кожуха и опускания вертикально до тех пор, пока разливочный стакан (12) не войдет в уплотнительное зацепление с воронкой (11) защитного кожуха (9) в положении разливки защитного кожуха путем приложения нагрузки к установочному элементу (15). Литейная установка может содержать прокладку, которая предпочтительно расположена в воронке. В литейной установке защитный кожух (9) может быть зафиксирован на установочном элементе, предпочтительно с наполнением (22), или может быть выполнен с возможностью отсоединения от установочного элемента (15) или удаления из него.
[0062] Как это также видно на Фиг. 6, разливочный стакан ковша предпочтительно имеет полусферическую форму, и воронка (11) имеет соответствующую форму. Воронка и разливочный стакан предпочтительно имеют дополняющую форму, например, образуя сопрягающиеся сферические колпаки или иным образом изогнутые поверхности таким образом, что наклон ковша может допускаться в определенных пределах. Если податливые элементы (17) содержат упругий элемент, такой как спиральные пружины, сила противодействия податливого элемента также обеспечивает удержание разливочного стакана (12) и воронки (11) в уплотнительном зацеплении друг с другом во время разливки. Сила противодействия, прилагаемая податливым элементом, обеспечивает удержание разливочного стакана и воронки в уплотнительном зацеплении друг с другом, причем всегда сохраняется достаточное давление на уплотнительную поверхность или на прокладку внутри воронки. Податливый элемент может также компенсировать любой наклон или колебания ковша вверх и вниз, которые могут возникнуть из-за того, что центр тяжести ковша может измениться во время разливки, т. е. во время опорожнения ковша.
[0063] Воронка и разливочный стакан предпочтительно выполнены таким образом, что разливочный стакан самоцентрируется внутри воронки. Например, поверхность воронки, выполненная с возможностью приема разливочного стакана, может иметь коническую форму, как представлено на Фиг. 3 и 4, таким образом, что при опускании ковша (103) вертикально для зацепления разливочного стакана с воронкой, причем разливочный стакан не идеально совмещен с воронкой, разливочный стакан (12) может скользить по поверхности конической формы и прикладывать силу к установочному элементу (15) для смещения установочного элемента в горизонтальном направлении и восстановления совмещения между разливочным стаканом и воронкой и, в конечном итоге, уплотнительного зацепления разливочного стакана в воронке.
МЕХАНИЗМ (140) СОЕДИНЕНИЯ КОВША / ЗАЩИТНОГО КОЖУХА
[0064] Предпочтительный вариант осуществления литейной установки в соответствии с изобретением содержит механизм (140) соединения ковша / защитного кожуха, выполненный с возможностью реверсивного сцепления защитного кожуха (9) с разливочным стаканом (12), предпочтительно без образования уплотнения между воронкой (11) и разливочным стаканом (12).
[0065] Как проиллюстрировано на Фиг. 2 и 9a, это позволяет перемещать ковш с подвешенным на нем защитным кожухом, что является преимущественным, когда защитный кожух можно повторно использовать для нескольких разливок подряд, например, как это проиллюстрировано на Фиг. 2. При выполнении ряда последующих разливок с использованием одного и того же ковша и защитного кожуха (9) защитный кожух может быть, например, расцеплен с каналом первой формы после завершения разливки металла в первой форме путем подъема ковша вверх (см. Фиг. 2, этап 4). Затем ковш последовательно перемещают горизонтально для расположения защитного кожуха над каналом второй формы (см. Фиг. 2, этап 5). Затем ковш опускают вниз (см. Фиг. 2 - этап 1) до тех пор, пока защитный кожух не достигнет положения разливки (см. Фиг. 2, этап 2) и можно будет выполнять последующую разливку во вторую форму. Эту операцию можно повторять до тех пор, пока защитный кожух находится в состояниях разливки. После этого отработанный защитный кожух можно удалить (см. Фиг. 2, этап 1b) и загрузить в ковш новый защитный кожух (см. Фиг. 2, этап 1а). Данный механизм соединения ковша / защитного кожуха позволяет неоднократно использовать один и тот же защитный кожух несколько раз для нескольких разливок. Это также снижает нагрузку на оператора, поскольку соединение между ковшом, защитным кожухом и формой может по отдельности выполняться оператором, дающим команды системе расположения ковша. Между двумя разливками с использованием одного и того же защитного кожуха, защитный кожух, нагретый предыдущей разливкой в форме, не требует манипуляций со стороны оператора для расположения его в положении разливки в последующей форме, что таким образом повышает безопасность.
[0066] Как показано на Фиг. 9a, механизм (140) соединения ковша / защитного кожуха содержит переходной патрубок (140f) воронки, который зафиксирован на воронке защитного кожуха (9) и содержит удерживающие средства. Переходной патрубок (140f) воронки обычно выполнен из металла и зафиксирован на выступе защитного кожуха с помощью адгезивного наполнителя (113), такого как цемент и т. п. Механизм (140) соединения ковша / защитного кожуха также содержит переходной патрубок (140n) разливочного стакана, который зафиксирован на основании ковша (103) или на разливочном стакане (12) и выполнен с возможностью зацепления с удерживающим средством переходного патрубка (140f) воронки для реверсивной блокировки защитного кожуха (9) на разливочном стакане (12) в заблокированном положении. Незаблокированное и заблокированное положения механизма (140) соединения ковша / защитного кожуха представлены на Фиг. 10 и 11 соответственно. Основание ковша представляет собой самую нижнюю часть используемого ковша. Переходной патрубок (140n) разливочного стакана предпочтительно установлен на основании стопорного ковша.
[0067] Переходной патрубок (140f) воронки и переходной патрубок (140n) разливочного стакана дополняют друг друга и выполнены с возможностью разъемного и свободного зацепления друг с другом в заблокированном положении. Одним из важных аспектов механизма (140) соединения ковша / защитного кожуха в соответствии с изобретением является то, что переходной патрубок (140f) воронки и переходной патрубок (140n) разливочного стакана выполнены с возможностью свободного зацепления друг с другом в заблокированном положении. Это означает, что переходные патрубки воронки и разливочного стакана зацепляются друг с другом в заблокированном положении с достаточным зазором относительно друг друга, таким образом, что их можно шарнирно поворачивать в определенной степени относительно друг друга в определенных пределах. Эта конструкция обеспечивает относительное перемещение защитного кожуха и ковша, когда защитный кожух прикреплен к ковшу таким образом, что значительно снижается риск повреждения защитного кожуха при вставке, например, в канал формы. В заблокированном положении предпочтительно, чтобы между разливочным стаканом и воронкой не образовывался уплотнительный контакт.
[0068] В одном предпочтительном варианте осуществления механизма соединения ковша / защитного кожуха, представленном на Фиг. 10 и 11, удерживающие средства переходного патрубка (140f) воронки содержат удерживающие штифты (109), а переходной патрубок (140n) разливочного стакана содержит крепежные крюки (107), выполненные с возможностью реверсивного зацепления удерживающих штифтов (109) и предпочтительно выполненные с возможностью самозацепления с удерживающими штифтами (109). Самозацепляющиеся крепежные крюки обеспечивают легкое сцепление защитного кожуха с ковшом. Например, это позволяет использовать ковш для подхвата защитного кожуха, удерживаемого в положении разливки в первой форме (2) в соответствии с изобретением, как проиллюстрировано на Фиг. 10, путем опускания ковша для зацепления удерживающего средства переходного патрубка воронки с переходным патрубком разливочного стакана, как проиллюстрировано на Фиг. 11 и 15, и последующего подъема ковша для удаления защитного кожуха из канала, как проиллюстрировано на Фиг. 14 и 16.
[0069] Опять же, со ссылкой на Фиг. 12, переходной патрубок (140f) воронки может представлять собой втулкообразный элемент, который имеет усеченную опорную поверхность (114), опирающуюся на наклонную кромку (115) в центральном отверстии (25) установочного элемента (15), образующую установочное место для переходного патрубка (140f) воронки. Переходной патрубок (140f) воронки свободно сидит в установочном элементе (15) и удерживается только силой тяжести, то есть за счет веса защитного кожуха (9), который подвешен к переходному патрубку (140f) воронки.
[0070] По внешней окружности переходного патрубка (140f) воронки три или четыре удерживающих штифта (109) проходят наружу в радиальном направлении. Удерживающие штифты (109) могут быть зацеплены помощью крепежных крюков (107), прикрепленных к переходному патрубку (140n) разливочного стакана, который прикреплен к плите (105) основания ковша.
[0071] Переходной патрубок (140n) разливочного стакана выполнен в виде гнезда, окружающего разливочный стакан (12). На стороне, прикрепленной к ковшу (103), также называемой проксимальной стороной, первый соединительный элемент (11) содержит байонетное кольцо (106), находящееся в зацеплении с плитой (105) основания ковша. Переходной патрубок (140n) разливочного стакана разъемно соединен с ковшом (103). На другом конце переходного патрубка (140n) разливочного стакана, также называемом дистальным концом, переходной патрубок (140n) разливочного стакана содержит множество шпилек (111), на которых с возможностью вращения прикреплены крепежные крюки (107).
[0072] При опускании разливочного стакана (12) в воронку (11) переходной патрубок (140n) разливочного стакана и переходной патрубок (140f) воронки входят в зацепление друг с другом. Соединение и блокировка переходных патрубков разливочного стакана и воронки могут осуществляться различными способами. Крепежные крюки (107) могут быть самозацепляющимися. Наклонная поверхность (112) крепежных крюков (107) скользит по удерживающим штифтам (109) таким образом, что крепежные крюки (107) цепляются за удерживающие штифты (109).
[0073] В альтернативном варианте переходной патрубок (140f) воронки можно повернуть таким образом, что при опускании ковша (103) удерживающие штифты (109) размещаются между крепежными крюками (107), а затем при вращении переходного патрубка (140f) воронки, например, достигается блокировка удерживающих штифтов (109) против часовой стрелки внутри крепежных крюков (107).
[0074] После соединения, как показано на Фиг. 13, ковш (103) с подвешенным на ковше защитным кожухом (9) можно поднять для вставки во вторую форму для второй разливки с использованием того же защитного кожуха.
[0075] В другом варианте осуществления механизма (140) соединения ковша / защитного кожуха удерживающее средство переходного патрубка (140f) воронки содержит один или более удерживающих штифтов (109), а переходной патрубок (140n) разливочного стакана содержит элемент байонетного соединения, выполненный с возможностью взаимодействия с один или более удерживающими штифтами для реверсивной блокировки защитного кожуха (9) на разливочном стакане (12) в заблокированном положении.
[0076] Переходной патрубок (140n) разливочного стакана может иметь форму втулкообразного элемента, который на одном конце и/или на обоих концах может быть выполнен в виде элемента байонетного соединения. Переходной патрубок (140n) разливочного стакана может заключать в себе разливочный стакан и может быть разъемно прикреплен к плите (105) основания ковша, как проиллюстрировано на Фиг. 12 и 13. Например, на одном конце переходной патрубок (140n) разливочного стакана может быть выполнен в виде байонетного кольца (106), находящегося в зацеплении с соответствующей конструкцией на плите основания ковша.
[0077] В одном особенно предпочтительном варианте осуществления механизма соединения ковша / защитного кожуха в соответствии с изобретением переходной патрубок воронки и/или переходной патрубок разливочного стакана выполнены с возможностью вращения вокруг продольной оси для обеспечения по меньшей мере расцепления воронки и переходных патрубков разливочного стакана путем вращения либо воронки, либо переходного патрубка разливочного стакана вокруг указанной продольной оси.
[0078] В литейной установке в соответствии с изобретением установочный элемент (15) механизма (14) соединения формы / защитного кожуха выполнен с возможностью приема переходного патрубка (140f) воронки и удержания защитного кожуха (9) в положении разливки защитного кожуха.
[0079] Переходной патрубок (140f) воронки предпочтительно зафиксирован на защитном кожухе (9) с помощью адгезивного материала (113), как представлено на Фиг. 12 и 13. Предпочтительно проксимальный конец защитного кожуха в области воронки может иметь форму усеченного конуса, выступы (23) которого удерживаются в адгезивном материале (113), который предпочтительно представляет собой наполнение или набивку формовочным песком переходного патрубка воронки, который, например, может содержать органическое связующее. Переходной патрубок воронки может быть выполнен в виде втулкообразного элемента. Переходной патрубок воронки предпочтительно окружает адгезивный материал (113).
[0080] Переходной патрубок (140f) воронки может быть выполнен с возможностью приема в установочном элементе (15) на форме (2) по центру. Поэтому переходной патрубок воронки может содержать усеченную опорную поверхность.
[0081] Предпочтительно литейная установка в соответствии с изобретением обеспечивает соединение ковша с защитным кожухом in situ, т. е. когда защитный кожух вставлен в форму. Таким образом, отдельная крепежная стойка для ковша не требуется. Данная система позволяет вставлять защитный кожух в форму с помощью отдельного крана. Как только защитный кожух вставлен в форму, ковш может быть расположен над формой, причем разливочный стакан центрируют над воронкой защитного кожуха. При опускании ковша разливочный стакан можно привести в зацепление с воронкой защитного кожуха. При зацеплении разливочного стакана ковша с воронкой воронка и переходные патрубки защитного кожуха могут быть заблокированы друг с другом таким образом, что ковш и защитный кожух свободно блокируются друг с другом.
[0082] Специалисту в данной области техники будет понятно, что направленная вниз сила при опускании разливочного стакана ковша в воронку приведет к перемещению установочного элемента по направлению к элементу основания противоположно силе противодействия податливого элемента, предпочтительно противоположно пружинному натяжению по меньшей мере одной пружины таким образом, что соединение разливочного стакана и воронки может осуществляться управляемым образом. Перемещение опорного элемента вниз по направлению к элементу основания, конечно, приведет к осевому перемещению защитного кожуха внутри канала формы. Например, если дистальный конец защитного кожуха проходит в корпус формы, перемещение установочного элемента вниз по направлению к элементу основания приводит к тому, что дистальный конец защитного кожуха проходит глубже в корпус, где по меньшей мере одно выпускное отверстие (9o) защитного кожуха сообщается с системой литниковых каналов формы, т. е. с литейной полостью, через питающие каналы (5).
[0083] В существующей области техники так называемый процесс Харрисона, предложенный Harrison Steel Castings Company, включает в себя прикрепление защитного кожуха из плавленого кварца под разливочным стаканом стопорного ковша. Форма обеспечена боковой изложницей для приема защитного кожуха. Под боковой изложницей обеспечен сливной колодец, который питает литейную полость. При прикрепленном защитном кожухе находящийся над формой ковш совмещают с ней, а затем опускают таким образом, чтобы вставить защитный кожух в боковую изложницу. Затем стопорный стержень перемещают в открытое положение, таким образом, что расплавленный металл с помощью ковша течет через разливочный стакан и защитный кожух в форму. После заполнения формы стопор закрывают. Ковш поднимают до тех пор, пока защитный кожух не будет удален из формы, а затем перемещают сверху к следующей форме, чтобы повторить процесс. Для прикрепления защитного кожуха под разливочным стаканом стопорного ковша ковш сначала закрепляют на крепежной стойке, а затем защитный кожух неподвижно прикрепляют к узлу держателя защитного кожуха, который соединен с плитой основания ковша.
[0084] Одним из недостатков указанного жесткого и фиксированного прикрепления защитного кожуха к разливочному стакану является то, что очистка разливочного стакана резкой кислородным копьем практически невозможна. Поскольку в качестве материала защитного кожуха выбран плавленый кварц, вставка защитного кожуха в боковую изложницу формы при прикреплении дну ковша представляет собой сложную и критически важную манипуляцию, поскольку даже малейший наклон защитного кожуха может привести к разрушению защитного кожуха.
[0085] В изобретении предшествующего недостатка можно избежать за счет свободного сцепления защитного кожуха с ковшом и обеспечения податливого элемента, допускающего относительные смещения между установочным элементом и элементами основания механизма (14) соединения формы / защитного кожуха. Это снижает риск разрушения защитного кожуха при вставке его в форму и, таким образом, обеспечивает более безопасную систему обращения с защитным кожухом для получения нескольких разливок с помощью одного защитного кожуха при одной высокой температуре разливки.
[0086] Для дальнейшего повышения безопасности зацепления защитного кожуха, сцепленного с ковшом, в канале формы установочный элемент (15) предпочтительно содержит коническую часть, центрированную на центральном отверстии установочного элемента, причем коническая часть выполнена с возможностью направления защитного кожуха для совмещения с каналом (7), когда ковш (103) опускают вертикально, причем защитный кожух (9) реверсивно заблокирован на разливочном стакане (12).
СПОСОБ БЕЗ ПРИМЕНЕНИЯ МЕХАНИЗМА (140) СОЕДИНЕНИЯ КОВША / ЗАЩИТНОГО КОЖУХА
[0087] Изобретение также относится к способу разливки расплавленного металла с помощью литейной установки в соответствии с изобретением.
[0088] В первом варианте осуществления способа, проиллюстрированном на Фиг. 1, литейная установка не содержит механизм (140) соединения ковша / защитного кожуха, и защитный кожух вставлен в канал (7) в положении разливки до того, как ковш приблизится к форме. Как представлено на этапе 1а на Фиг. 1, предложена литейная установка, содержащая форму (2) и защитный кожух (9), вставленный в нее для достижения положения разливки. Предпочтительно ось симметрии отверстия канала является вертикальной, когда форму устанавливают для эксплуатации, и защитный кожух устанавливают в канале путем его поступательного перемещения в вертикальном направлении. Защитный кожух (9) может быть вставлен в форму (2) оператором, как проиллюстрировано на Фиг. 1(1a), или с использованием одного или более специальных приспособлений или робота. Как проиллюстрировано на Фиг. 5, вал (7) вставляют в канал (7) формы до тех пор, пока защитный кожух не будет установлен в положении разливки, определенном как размещение вала (10) в канале (7), причем его дистальный конец (10d) вставлен через впускное отверстие (6i) корпуса, а выпускное отверстие (9o) защитного кожуха заключено в корпусе (6). В положении разливки защитного кожуха продольная ось полого вала (10) является предпочтительно вертикальной. Защитный кожух (9) удерживается в положении разливки защитного кожуха с помощью установочного элемента (15), на который опирается воронка (11).
[0089] В примере по изобретению воронка защитного кожуха содержит выступ для установки воронки на установочный элемент (15), и причем воронка размещена непосредственно на установочном элементе (15) и защитный кожух разъемно удерживается в положении разливки защитного кожуха под действием силы тяжести. В другом примере между воронкой и установочным элементом (15) обеспечено наполнение (22). Защитный кожух (9) фиксируют на установочном элементе (15) с помощью наполнения (22), уплотняющего кольцевой зазор между воронкой (11) и установочным элементом (15) и определяющего установочное место для воронки (11). Предпочтительно установочный элемент (15) содержит втулку (21), определяющую границу кольцевого зазора, и наполнение (22) может быть нанесено на втулку (21) до приема воронки наполнением (22) и ее установки на нем. Затем наполнение должно высыхать до тех пор, пока воронка не будет зафиксирована на установочном элементе (15).
[0090] После этапа 1а на Фиг. 1 форма в сборе готова к приему расплавленного металла. Как проиллюстрировано на этапе 1 на Фиг. 1 и на детальном виде на Фиг. 7а, ковш (103), загруженный расплавленным металлом, подводят над первой формой, загруженной защитным кожухом, например, с помощью крана, и до тех пор, пока разливочный стакан в основании ковша не будет вертикально совмещен с механизмом (14) соединения формы / защитного кожуха и с каналом (7). Затем ковш (103) опускают до тех пор, пока разливочный стакан (12) не войдет в зацепление с воронкой защитного кожуха (9), как проиллюстрировано на Фиг. 7b. Перед контактом и приложением нагрузки к воронке с разливочным стаканом механизм (14) соединения формы / защитного кожуха и податливый элемент находятся в состоянии покоя, при этом установочный элемент и элементы основания разделены расстоянием покоя h0, измеренным в вертикальном направлении.
[0091] Затем способ включает в себя этап дальнейшего опускания ковша (103) вертикально до тех пор, пока разливочный стакан (12), находящийся в зацеплении с воронкой (11), не приложит нагрузку к воронке, посаженной на установочном элементе (15), таким образом перемещая установочный элемент (15) относительно элемента (16) основания против податливых элементов (17) и образуя уплотнительный контакт между разливочным стаканом (12) и защитным кожухом (9), который находится в положении разливки защитного кожуха. Это проиллюстрировано на этапе 2 на Фиг. 1 и на детальном виде на Фиг. 7c, при этом механизм (14) соединения формы / защитного кожуха и податливый элемент находятся в нагруженном состоянии, при этом установочный элемент и элементы основания разделены расстоянием уплотнения h1 < h0, измеренным в вертикальном направлении.
[0092] После установления уплотнительного контакта между разливочным стаканом (12) и воронкой (11) можно начинать разливку расплавленного металла. Разливочный стакан открывается, тем самым обеспечивая поток расплавленного металла из ковша (103) в литейную полость (3) через разливочный стакан (12), защитный кожух (9) и корпус (6) первой формы. Как только литейная полость заполнится, как проиллюстрировано на этапе 3 на Фиг. 1, разливочный стакан можно закрыть, чтобы остановить поток расплавленного металла.
[0093] Как проиллюстрировано на этапе 4 на Фиг. 1, после окончания разливки ковш поднимают вертикально для расцепления разливочного стакана с воронкой защитного кожуха, таким образом снимая нагрузку с разливочного стакана на установочном элементе (15). Защитный кожух не сцепляется с ковшом и остается вставленным в первую форму, причем воронка удерживается установочным элементом, а вал размещен в канале (7). Если податливый элемент не содержит упругий элемент, механизм (14) соединения формы / защитного кожуха и податливый элемент остаются в нагруженном состоянии, и защитный кожух не перемещается при подъеме ковша. Если податливый элемент содержит упругий элемент, механизм (14) соединения формы / защитного кожуха и податливый элемент могут вернуться по меньшей мере частично в состояние покоя при подъеме ковша, и защитный кожух, удерживаемый установочным элементом, может соответственно скользить вверх внутри канала.
[0094] Затем ковш доступен для последующей разливки во вторую форму, предпочтительно еще одной отливки с той же высокой температурой, как проиллюстрировано на Фиг. 1, этап 5, при этом ковш поступательно перемещается горизонтально над второй формой для выполнения следующей разливки согласно настоящему способу в соответствии с изобретением, при этом ковш не содержит механизм (140) соединения ковша / защитного кожуха.
СПОСОБ С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕХАНИЗМА (140) СОЕДИНЕНИЯ КОВША / ЗАЩИТНОГО КОЖУХА
[0095] Во втором варианте осуществления способа в соответствии с изобретением литейная установка содержит механизм (140) соединения ковша / защитного кожуха. Такой способ проиллюстрирован на Фиг. 2. Для разливки предложены первая и вторая формы (2), защитный кожух (9) с закрепленным на нем переходным патрубком (140f) воронки и ковш с переходным патрубком (140n) разливочного стакана, прикрепленным к его основанию или разливочному стакану. Существует по меньшей мере два способа инициализации разливки с помощью разливочной установки, содержащей механизм (140) соединения ковша / защитного кожуха.
[0096] При первом способе инициализации разливки, проиллюстрированном на Фиг. 2, этап 1a, защитный кожух сцепляют с ковшом до вставки защитного кожуха в первую форму. Например, это может быть выполнено оператором, поднимающим защитный кожух к основанию ковша для зацепления воронки (11) защитного кожуха (9) над разливочным стаканом (12) и сцепления защитного кожуха (9) с разливочным стаканом (12) с помощью механизма (140) соединения ковша / защитного кожуха путем зацепления:
• удерживающего средства переходного патрубка (140f) воронки, зафиксированного на воронке защитного кожуха (9), с помощью
• переходного патрубка (140n) разливочного стакана, зафиксированного на основании ковша (103) или на разливочном стакане (12),
например, для блокировки защитного кожуха (9) на разливочном стакане (12) в заблокированном положении.
[0097] В альтернативном варианте ковш можно сместить над местом хранения защитного кожуха (9) и подхватить его путем опускания ковша с разливочным стаканом, вертикально совмещенным с воронкой, до тех пор, пока разливочный стакан не войдет в зацепление с воронкой и защитный кожух (9) не будет сцеплен с разливочным стаканом (12) с помощью механизма (140) соединения ковша / защитного кожуха.
[0098] После того как защитный кожух будет сцеплен с ковшом, ковш можно перемещать для:
• расположения защитного кожуха (9), заблокированного на разливочном стакане (12) по существу вертикально над механизмом (14) соединения формы / защитного кожуха, как проиллюстрировано на этапе 1 на Фиг. 2 и на Фиг. 9B, и последующего
• опускания ковша вертикально до тех пор, пока защитный кожух (9) не достигнет положения разливки защитного кожуха, причем воронка (11) будет опираться на установочный элемент (15), как проиллюстрировано на Фиг. 9c и Фиг. 2, этап 2.
[0099] Предпочтительно воронка опирается на установочный элемент (15) через переходной патрубок (140f) воронки, т. е. переходной патрубок (140f) воронки зафиксирован на воронке и принят в установочный элемент (15) механизма (14) соединения формы / защитного кожуха, как проиллюстрировано на Фиг. 9c, при этом коническая часть установочного элемента (15) выполнена с возможностью сопряжения с соответствующей конической частью переходного патрубка (140f) воронки.
[00100] Уплотнительный контакт между разливочным стаканом (12) и защитным кожухом (9) в положении разливки защитного кожуха образуется путем дальнейшего опускания ковша (103) вертикально до тех пор, пока разливочный стакан (12), находящийся в зацеплении с воронкой (11), не приложит нагрузку к воронке, посаженной на установочном элементе (15), таким образом перемещая установочный элемент (15) относительно элемента (16) основания против податливых элементов (17). Это проиллюстрировано на этапе 2, показанном на Фиг. 2 и Фиг. 9d.
[00101] При втором способе инициализации разливки защитный кожух (9) вставляют в первую форму в положении разливки до сцепления с ковшом. Сцепление защитного кожуха происходит путем опускания разливочного стакана по направлению к воронке, и уплотнительный контакт образуется при движении разливочного стакана дальше вниз с преодолением сопротивления, оказываемого податливым элементом (17), как проиллюстрировано на Фиг. 2(2a) и (2), 10 и 12. Предпочтительно перед образованием уплотнительного контакта ковш и защитный кожух не только разъемно, но и свободно заблокированы друг с другом.
[00102] При втором способе инициализации разливки, проиллюстрированном на Фиг. 2, этап 2a, уплотнительный контакт между разливочным стаканом (12) и защитным кожухом (9) в положении разливки защитного кожуха образуется после сцепления защитного кожуха с ковшом. Это достигается путем дальнейшего опускания ковша (103) вертикально до тех пор, пока разливочный стакан (12), находящийся в зацеплении с воронкой (11), не приложит нагрузку к воронке, посаженной на установочном элементе (15), таким образом перемещая установочный элемент (15) относительно элемента (16) основания против податливых элементов (17), как проиллюстрировано на этапе 2 на Фиг. 2 и на Фиг. 9d.
[00103] После установления плотного контакта между разливочным стаканом (12) и воронкой (11) в соответствии с первым или вторым способами инициализации разливки разливочный стакан открывается, тем самым позволяя расплавленному металлу перетекать из ковша (103) в литейную полость (3) через разливочный стакан (12), защитный кожух (9) и корпус (6) первой формы. После завершения разливки или заполнения полости разливки, как проиллюстрировано на этапе 3 на Фиг. 2, разливочный стакан можно закрыть, чтобы остановить поток расплавленного металла.
[00104] Как проиллюстрировано на этапе 4 на Фиг. 2, после завершения разливки ковш со сцепленным с ним защитным кожухом поднимается вертикально, защитный кожух расцепляется с первой формой, а снимается нагрузка со стороны разливочного стакана на установочный элемент (15).
[00105] Затем ковш с соединенным с ним защитным кожухом доступен для последующей разливки во вторую форму с той же высокой температурой, как проиллюстрировано на этапе 5 на Фиг. 2, при этом ковш поступательно перемещается горизонтально над второй формой для выполнения следующей разливки в соответствии со способом по настоящему изобретению, при этом ковш содержит механизм (140) соединения ковша / защитного кожуха. В альтернативном варианте в конце ряда разливок или в случае разрушения защитного кожуха последующую разливку не выполняют, и ковш транспортируют со сцепленным с ним защитным кожухом в место разборки установки, где его отделяют от ковша. Блокировку защитного кожуха (9) и разливочного стакана (12) снимают путем расцепления удерживающего средства переходного патрубка (140f) воронки с переходным патрубком (140n) разливочного стакана, и воронку и переходной патрубок (140f) воронки предпочтительно отсоединяют таким образом, что переходной патрубок (140f) воронки можно позже использовать повторно и зафиксировать на других защитных кожухах. Новый защитный кожух можно использовать для продолжения разливки в ряде новых форм.
Перечень ссылочных позиций
1 Литейная установка
2 Форма
2a Верхняя часть формы
2b Нижняя часть формы
3 Литейная полость
4 Впускное отверстие полости
5 Питающие каналы
6 Корпус
6i Впускное отверстие корпуса
6o Выпускное отверстие корпуса
7 Канал
8 Верхняя поверхность формы
9 Защитный кожух
9o Выпускное отверстие защитного кожуха
10 Вал защитного кожуха
11 Воронка
12 Разливочный стакан
13 Втулка питателя
14 Механизм соединения формы / защитного кожуха
15 Установочный элемент
16 Элемент основания
17 Податливый элемент
17s Спиральная пружина
18 Рычаги
19 Центрирующие штифты
20 Центральное отверстие в элементе основания
21 Втулка
22 Наполнение
23 Выступ
103 Ковш
105 Плита основания ковша
106 Байонетное кольцо
107 Крепежные крюки
109 Удерживающие штифты
111 Шпильки
112 Наклонные поверхности
113 Адгезивный материал
114 Опорная поверхность
115 Наклонная кромка
140f Переходной патрубок воронки
140n Переходной патрубок разливочного стакана
Изобретение относится к области литейного производства. Форма для разливки расплавленных металлов содержит полость (3) с впускным отверстием (4), корпус (6), выпускное отверстие которого сообщается с отверстием (4), а впускное отверстие – с каналом (7) между поверхностью (8) формы и впускным отверстием. В положении разливки в канале (7) размещают защитный кожух (9), содержащий воронку, установленную на конце полого вала. Механизм (14) соединения формы и защитного кожуха содержит элемент основания, зафиксированный на поверхности (8) формы, установочный элемент, принимающий воронку, и по меньшей мере один податливый элемент, содержащий один или более упругих элементов, включая пружину, проходящую между элементом основания и установочным элементом. Элементы соединены с обеспечением отделения установочного элемента от элемента основания и перемещения указанных элементов при приложении нагрузки и деформирования по меньшей мере одного податливого элемента. Обеспечивается образование уплотнительного контакта воронки и разливочного стакана ковша во время разливки и уменьшение износа, вызываемого трением между подвижными элементами. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 17 ил.
1. Форма (2) для разливки расплавленных металлов, содержащая
литейную полость (3), имеющую впускное отверстие (4) литейной полости,
корпус (6), выбранный из корпуса фильтра и корпуса отклонителя, имеющий выпускное отверстие (6o) корпуса, выполненное сообщающимся по текучей среде с впускным отверстием (4) литейной полости, и впускное отверстие (6i) корпуса, выполненное сообщающимся по текучей среде с каналом (7), проходящим между верхней поверхностью (8) формы и впускным отверстием (6i) корпуса, при этом указанный канал (7) выполнен с возможностью размещения в нем защитного кожуха (9) в положении разливки, причем защитный кожух (9) содержит воронку (11), установленную на проксимальном конце полого вала (10), и выпускное отверстие (9o) защитного кожуха (9) на дистальном конце (10d) полого вала (10), при этом положение защитного кожуха при разливке представляет собой размещение полого вала (10) защитного кожуха (9) в канале (7) с установкой его дистального конца (10d) через впускное отверстие (6i) корпуса и размещением выпускного отверстия (9o) защитного кожуха в корпусе (6), причем впускное отверстие (6i) корпуса выполнено с возможностью сообщения по текучей среде с выпускным отверстием (9o) защитного кожуха,
механизм (14) соединения формы (2) и защитного кожуха (9), выполненный с возможностью размещения защитного кожуха (9) в положение разливки,
отличающаяся тем, что механизм (14) соединения формы и защитного кожуха содержит элемент (16) основания, зафиксированный на верхней поверхности (8) формы, установочный элемент (15), выполненный с возможностью приема воронки (11) защитного кожуха (9) и установки защитного кожуха (9) в положении разливки, при этом установочный элемент (15) соединен с элементом (16) основания по меньшей мере одним податливым элементом (17) с обеспечением отделения установочного элемента (15) от элемента (16) основания, с обеспечением возможности перемещения установочного элемента (15) относительно элемента (16) основания при приложении нагрузки к установочному элементу (15) и деформирования по меньшей мере одного податливого элемента (17), при этом указанный податливый элемент (17) содержит один или более упругих элементов, включая пружину, проходящую между установочным элементом (15) и элементом (16) основания.
2. Форма по п. 1, отличающаяся тем, что элемент (16) основания и установочный элемент (15) содержат каждый по центральному отверстию, выполненные совмещенными друг с другом для обеспечения подвода к каналу (7) защитного кожуха (9), при этом механизм (14) соединения формы и защитного кожуха содержит по меньшей мере три упругих элемента, проходящих между установочным элементом (15) и элементом (16) основания, причем указанные по меньшей мере три упругих элемента, предпочтительно, равномерно разнесены друг от друга по окружности указанных центральных отверстий установочного элемента (15) и элемента (16) основания.
3. Форма для разливки расплавленных металлов в сборе, содержащая форму (2) по п. 1 или 2, в канале (7) которой размещен защитный кожух (9), причем воронка (11) защитного кожуха (9) размещена в установочном элементе (15), удерживающем таким образом защитный кожух (9) в положении разливки.
4. Форма по п. 3, отличающаяся тем, что защитный кожух (9) зафиксирован на установочном элементе (15) с наполнением (22) формовочным песком, уплотняющим кольцевой зазор между воронкой (11) защитного кожуха (9) и установочным элементом (15) и определяющим установочное место для воронки (11).
5. Литейная установка, содержащая форму в сборе по одному из пп. 3, 4 и ковш (103), содержащий разливочный стакан (12) в основании ковша (103), обеспечивающий выпуск расплавленного металла из ковша (103), при этом разливочный стакан (12) выполнен с возможностью реверсивного и уплотнительного зацепления с воронкой (11) защитного кожуха (9), и при этом ковш (103) выполнен с возможностью перемещения относительно формы (2), обеспечивающего:
расположение разливочного стакана (12) по существу вертикально над механизмом (14) соединения формы и защитного кожуха,
опускание вертикально до вхождения разливочного стакана (12) в уплотнительное зацепление с воронкой (11) защитного кожуха (9) в положении защитного кожуха (9) при разливке путем приложения нагрузки к установочному элементу (15).
6. Литейная установка по п. 5, содержащая механизм (140) соединения ковша и защитного кожуха, выполненный с возможностью реверсивного захвата защитного кожуха (9) разливочным стаканом (12), предпочтительно без образования уплотнения между воронкой (11) защитного кожуха (9) и разливочным стаканом (12), при этом механизм (140) соединения ковша и защитного кожуха содержит:
переходной патрубок (140f) воронки, прикрепленный к воронке (11) защитного кожуха (9), причем переходной патрубок (140f) воронки содержит удерживающее средство, и
переходной патрубок (140n) разливочного стакана, зафиксированный на основании ковша (103) или на разливочном стакане (12) и выполненный с возможностью зацепления с удерживающим средством переходного патрубка (140f) воронки для реверсивной блокировки защитного кожуха (9) на разливочном стакане (12) в заблокированном положении.
7. Литейная установка по п. 6, отличающаяся тем, что удерживающее средство переходного патрубка (140f) воронки содержит удерживающие штифты (109), при этом переходной патрубок (140n) разливочного стакана содержит крепежные крюки (107), выполненные с возможностью реверсивного зацепления удерживающих штифтов (109) и, предпочтительно, выполненные с возможностью самозацепления с удерживающими штифтами (109).
8. Литейная установка по п. 6, отличающаяся тем, что удерживающее средство переходного патрубка (140f) воронки содержит один или более удерживающих штифтов (109), и при этом переходной патрубок (140n) разливочного стакана содержит элемент байонетного соединения, выполненный с возможностью взаимодействия с одним или более удерживающими штифтами (109) для реверсивной блокировки защитного кожуха (9) на разливочном стакане (12) в заблокированном положении.
9. Литейная установка по любому из пп. 6-8, отличающаяся тем, что переходной патрубок (140f) воронки зафиксирован на защитном кожухе (9) с помощью адгезивного материала (113).
10. Литейная установка по любому из пп. 6-9, отличающаяся тем, что установочный элемент (15) содержит коническую часть, центрированную на центральном отверстии установочного элемента, причем коническая часть выполнена с возможностью направления защитного кожуха (9) для совмещения с каналом (7) при опускании ковша (103) вертикально, причем защитный кожух (9) реверсивно заблокирован на разливочном стакане (12).
11. Способ разливки расплавленного металла с помощью литейной установки по любому из пп. 5-10, включающий:
опускание ковша (103) вертикально до приложения нагрузки разливочным стаканом (12), находящимся в зацеплении с воронкой (11) защитного кожуха (9), к воронке защитного кожуха (9), установленной на установочном элементе (15), с обеспечением перемещения установочного элемента (15) относительно элемента (16) основания против податливых элементов (17) и образованием уплотнительного контакта между разливочным стаканом (12) и защитным кожухом (9), находящимся в положении разливки,
обеспечение потока расплавленного металла из ковша (103) в литейную полость (3) через разливочный стакан (12), защитный кожух (9) и корпус (6).
12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что защитный кожух (9) фиксируют на установочном элементе (15) с наполнением (22) формовочным песком, уплотняющим кольцевой зазор между воронкой (11) защитного кожуха (9) и установочным элементом (15) и определяющим установочное место для воронки (11), разливочный стакан (12) приводят в зацепление с воронкой (11) защитного кожуха (9) путем опускания ковша (103) вертикально с образованием уплотнительного контакта между разливочным стаканом (12) и защитным кожухом (9) путем дальнейшего опускания ковша (103) для приложения нагрузки к воронке (11) разливочным стаканом (12).
13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что
зацепление разливочного стакана (12) с воронкой (11) защитного кожуха (9) и сцепление защитного кожуха (9) с разливочным стаканом (12) осуществляют посредством механизма (140) соединения ковша и защитного кожуха путем зацепления удерживающего средства переходного патрубка (140f) воронки, зафиксированного на воронке защитного кожуха (9), посредством переходного патрубка (140n) разливочного стакана, зафиксированного на основании ковша (103) или на разливочном стакане (12), например, для блокировки защитного кожуха (9) на разливочном стакане (12) в заблокированном положении,
располагают защитный кожух (9), заблокированный на разливочном стакане (12), по существу вертикально над механизмом (14) соединения формы и защитного кожуха,
опускают защитный кожух (9), заблокированный на разливочном стакане (12), вертикально до достижения защитным кожухом (9) положения разливки при опирании воронки (11) на установочный элемент (15),
образуют уплотнительный контакт между разливочным стаканом (12) и защитным кожухом (9) путем дальнейшего опускания ковша (103) с разливочным стаканом (12) для приложения нагрузки к воронке (11) защитного кожуха (9).
| EP 3463715 B1, 28.10.2020 | |||
| WO 1998008636 A1, 05.03.1998 | |||
| US 20020124987 A1, 12.09.2002 | |||
| Литниковая чаша для стопочной заливки мелких изделий | 1949 |
|
SU82453A1 |
| Пресс-форма для изготовления выплавляемых моделей | 1976 |
|
SU638424A1 |
| Пресс-форма для изготовления выплав-ляЕМыХ МОдЕлЕй | 1979 |
|
SU829332A2 |
| US 6138742 A1, 31.10.2000 | |||
| Устройство для соединения стояка модельного блока и подвески конвейера | 1977 |
|
SU899267A1 |
