Устройство для отливки полого слитка Советский патент 1984 года по МПК B22D7/04 

Э

:о Изобретение относится к области литейного производства, а именно к изготовлению полых слитков для после дующей кузнечно-прессовой обработки. Известно устройство для отливки п лого слитка, Содержащее изложницу и установленные в ней три концентрично размещенные трубы., при этом пр странство между наружной и средней (внутренней) трубами заполнена огнеупорным материале, а нижний торец центральной трубы установлен с зазор относительно поддона ГП .. Недостатком данного устройства яв ляется коробление наружной трубы, поскольку между ней и средней (внутренней) трубой находится огнеупорный материал, сводящий на нет и без того малоэффективное охлаждающее воздействие газа, который подается вниз по центральной трубе, а затем подним ется вверх по щели между центрально и средней (внутренней) трубами. В результате коробления наружной трубы образуется радиальная брешь, чере которую часть огнеупорного материала вовлекается конвективными потоками в расплавленный материал, и последний, проникая к средней (внутренней) трубе, сваривается с ней. Недостатки данного устройства приводят к снижению качества внутренней части полого слитка или к его браку. Кроме того, для подачи газа внутр его центральной трубы требуется производить монтаж трубопровода с соответствующей арматурой к внешнему эне гоисточнику, из-за чего увеличиваетс трудоемкость отливки полого слитка. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство, содержащее изложницу с установленными на поддоне концентрично ей оболоч кой и центральным элементом, зазор между которыми в нижней части запол нен высокотеплопроводным материалом с температурой плавления ниже температуры затвердевания слитка, а в верхней части установлена вставка из огнеупорного материала . Одншсо известное устройство не позволяет получать качественные полы слитки из марок сталей (J8X2H4MA, 20ХН4ФА, 9X2, 9ХФ, 40X13 и др. ), которые склонны к образованию тре1ДИН.Вследствие быстрого охлаждения вы сокотеплопроводным материалом на внутренней поверхности полого слитка образуются трещины, которые могут привести к расслоению этого слитка при последующей ковке. Образование трещин на внутренней поверхности полого слитка усугубляется еще и в связи с вьшолиением пустотелой оправки в виде гладкостенной трубы. При взаимодействии такой трубы с расплавленш 1м металлом на ней образуется сплошная корка зат ердевающего металла. Вместе с формированием корки металла труба, нагреваясь, расширяется. Одновременное образование корки металла и термическое увеличение диаметра трубы связаны с образованием трещин на корке затвердевающего металла, которые ухудшают качество внутренней части полого слитка. Кроме того, высока трудоемкость при изготовлении слитков из-за того,что силы усадки затвердевающего полого слитка зажимают цилиндрический сердечник через огнеупорную вставку. Вследствие этого извлечение цилиндрического сердечника из полого слитка становится чрезвычайно трудоемким . После расплавления легкоплавкой вставки, вьшолненной из свинца, возникает опасность всплытия цилиндрического сердечника,последствием которого является безконтрольная и преж-. . девременная утечка свинца через центральное отверстие поддона. Для предупреждения такой утечки необходимо на цилиндрический сердечник устанавливать груз, но это .увеличивает трудоемкость. Цель изобретения - повышение качества внутренней части слитка и снижение трудоемкости его изготовления. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для отливки полого слитка, содержащем изложницу, стержень в виде концентрично закрепленных на поддоне оболочки и центрального элемента с зазором между ними и материал высокой теплопроводности, .и температурой плавления ниже температуры затвердевания слитка, стержень снабжен стаканом, размещенным дном на поддоне между оболочкой р центральным элементом, который зафиксирован от осевого смещения креплением в верхней части стакана, .зазор меяаду стаканом и центральным элементом заполнен материалом высокой теплопроводности, а зазор между

стаканом и оболочкой заполнен огнеупорным материалом, причем оболочка выполнена многогранной с гранями, вогнутыми внутрь.

Максимальное количество граней принимается в зависимости от среднего диаметра многогранной трубы по след5тощей таблице.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТЛИВКИ СЛИТКА. содержащее1-иэ(ложниц)1, стержень в виде концентрячно закреп ленных на поддоне оболочки и центрального элемента с зазором между ними и материал высокой теплопроводности и температурой плавления ниже температуры затвердевания слитка, отличающееся тем, что, с целью повышения качества внутренней части слитка и снижения трудоемкости его изготовления,стержень снабжен стаканом, размещенным дном на поддоне ме}еду оболочкой и центральным элементом, который зафиксирован от осевого смещения креплением в верхней части стакана, зазор между стаканом и центральным элементом заполнен материалом высокой теплопроводности, а зазор между ста-, .каном и оболочкой заполнен огне(/) упорцым материалом, причем оболочка выполнена многогранной с гранями, С вогнутыми внутр.

Максимально рекомендуемое количество граней Оптимальное значение стрелы про ба каждой грани определяется по формулеf ... где f - стрела прогиба грани, м; Uv. - средний диаметр наружной трубы, м; п - количество граней. Значение коэффициента менее 0,18 приводит к Образованию сплошной корки затвердевающего металла. Значение коэффициента более 0,2 приводит к проплавлению наружных у лов граней и поступлению расплава к внутренней трубе. На фиг.1 изображен общий вид устройства для отливки слитка,. . разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1. Устройство содержит изложницу 1 с надставкой 2, внутри которых на поддоне 3 установлены кондентрично размещенные оболочки 4 и стакан 5 с огнеупорным материалом 6 между ними а также центральный элемент 7. При этом стакан 5 дном обращен в сторону поддона 3 и соединен в верхней части элементом 8 крепления с центральным элементом 7, а оболочка 4 выполнена в виде многогранника с вогнутыми внутрь гранями, Между стаканом 5 и центральшлм элементом 7 находится высокотепло проводный материал - свинец 9, заме телем которого может быть баббит. Над надставкой 2 размещен, разливочн ковш 10. В качестве огнеупорного материал для засьтки могут быть использованы песок, магнезит, щамот,хромит, Устройство работает следующим об разом. Между изложницей 1 и наружной многогранной оболочкой 4 из разливо ного ковша 10 заливают расплавленную сталь 11 при 1580С, 11ри взаимо

10 12 12 14 14 16 16 действии наружной многогранной оболочки 4 с расплавленной сталью I1 на ее вогнутых гранях начинается рост остовов затвердевающего металла, поскольку они наиболее приближены к высокотеплопроводному материалу свинцу 9. В это же время наружные углы граней только воспринимают тепло расплаяленной стали 11, поскольку наиболее отделены огнеупорным материалом 6 от стакана 5 со свинцом 9, Благодаря образованию нескольких остовов затвердевающего металла на ее вогнутых гранях предотвращается образование сплошной корки затвердевающего металла. Однако после термического расширения наружной многогранной оболочки 4 остовы затвердевающего металла постепенно смыкаются и корка затверде.вающего металла становится сплошной. С ростом этой корки свинец 9 расплавляется, а центральный элемент 7 нагревается. При отливке крупных слитков, по мере нагрева центрального элемента 7 производят его зш-1ену на холодный. При температуре полого слитка 750-800 стакан 5 с центральными элементами 7 и свинцом 9 извлекают, из многогранной оболочки 4, После снятия надставки 2 полый слиток извлекают из изложницы I, Все детали устройства кроме наружной многогранной оболочки 4 ис пользуются для отливки последующих полых слитков, поскольку последняя становится неотъемлемой внутренней поверхностью полого слитка. Такая конструкция установки устраняет возможность утечки высокотеплопроводного материала и всплытие центрального . Использование .высокотеплопроводного материала с низкой темиературой плавления в сочетании с засыпкой огнеупорного материала между наружной трубой и стаканом создает оптимальные условия для охлажения полых слитков из неограниченного перечня марок сталей, включая склонные к образованию трещин. За счет этого качество внутренней части полого слитка повышается.

Более того, качество,внутренней части полого слитка повьшается в связи с вьтолнением наружной трубы в виде многогранника с вогнутыми внутрь гранями. При взаимодействии такой трубы с расплавленным металлом на ней образуется не сплошная корка затвердевающего металла, а остовы, рост которых начинается на вогнутых, гранях, как наиболее приближенных k высокотеплопроводному матери-- ; алу, В то,же время наружные углы гра-ней -склонны к нагреву, поскольку

10

отдалены от высокотеплопроводного материала огнеупорным материалом с максимальной толщиной, а также более подвержены воздействию конвективных потоков расплавленного металла. Следовательно, неравномерные условия охлаждения наружной трубы являются . благоприятными для образования нескольких остовов затвердевающего металла с внутренней части полого слитка, В связи с отсутствием сплопнюй корки металла исключаются и трещины при термическом увеличении диаметра наружной трубы.

Предлагаемое устройство обеспечивает увеличение выхода годного на 3%.

Фиг,1

Фиг г