Устройство для горизонтального непрерывного литья заготовок Советский патент 1986 года по МПК B22D11/14 

125

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, чт манжета- клапан имеет средство соединения с источником сжатого газа через под- клапанную камеру газораспределительного устройства, другая подклапанная

Изобретение относится к металлургии, конкретно к непрерывной разливке металлов и сплавов на машинах непрерывного литья горизонтального типа.

Цепью изобретения является повышение качества литой заготовки.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства непрерывного литья заготовок с расположением эле- ментов в конце периода вытягивания заготовки; на фиг. 2-5 - примеры выполнения упругих элементов.

Устройство горизонтального непрерывного литья заготовок состоит из промежуточного ковша 1, огнеупорного стакана 2, кристаллизатора 3. За крис таллизатором 3 могут быть расположены элементы зоны вторичного охлаждения. Далее по технологической линии расположена станина тянущей клети 4, во внутренней полости которой смонтированы манжета-клапан 5, образующая силовую полость 6, а также корпус 7 обгонной муфты с возвратным механизмом 8. Кроме того, в станине тянущей клети смонтировано ударное устройств состоящее из пневматических зажимов 9 с захватами 10. Корпус зажимов 9 в горизонтальном направлении контакти- рует со станиной тянущей клети через упругие элементы 11 (например, стальные пружины). Ударное устройство снажено силовой полостью 12, к которой примыкает ударник 13, торец которо- го через упругие элементы 14 (например пружины стальные) опирается на станину тянущей клети. Захваты 10 перемещаются в вытачках зажимов 9 и образуют с указанной вытачкой рабо чую полость 15, Силовая камера 12 ударного устройства при помощи трубопроводов сообщена с распредепитель ны устройством 16, которое снабжено

камера которого соединена с силовой камерой и через впускной клапан клапанной коробки с пневматическим зажимом, а камера пневмоцилиндра включения обратного клапана клапанной коробки сообщена с манжетой-клапаном.

двумя подклапанными камерами 17 и 18,а также клапаном 19. Клапан 19 посредством привода (не указан) мо- жет занимать два положения: 1 - перекрыта подклапанная камера 17; 2 - перекрыта подклапанная камера 18. Подклапанная камера 17 сообщена трубопроводом с силовой камерой 12 ударного устройства и с клапанной коробкой 20. Клапанная коробка 20 снабжена впускными клапанами 21 и обратным клапаном 22, который имеет пневмоцилиндр включения обратного клапана, содержащий камеру 23 и мембрану 24. Камера 23 пневмоцилиндра включения обратного клапана сообщена трубопроводом с силовой полостью 6, образованной манжетой- клапаном и с подклапанной камерой 17 распределительного устройства 16. Полость клапанной коробки 20 сообщена трубопроводом с рабочими камерами 15 зажимов 9. Принципы технического исполнения манжеты-клапана 5 и силовой камеры 12 ударного устройства аналогичны (фиг. 2-4).

На фиг. 2 и 3 представлены примеры исполнения силовой камеры ударного устройства. Упругий элемент может быть выполнен в виде упругой пластины (фиг. 2),а также в виде незамкнутого упругого контура (фиг. 3), В первом случае для выхлопа сжатого газа служат отверстия 25, во втором - профилированный бурт 26. Манжету-клапан 5 в случае малых перемещений заготовки при вытягивании (10-250 мм) выполняют в виде, представленнйм на фиг. 1-3, а при величине вытягивания большем 250 м - в виде сильфона (фиг. 4).

Устройство работает следующим образом.

В кристаллизатор 3 со стороны иаиравлепия пытягиваимя заготовки пподлт затравку (не показана, так как на ной представлен момент установившегося режима 1П1Тья) так, что расстояние от обреза огнеупорного стакана 2 в кристаллизаторе до затравки равно шагу пытягивания t,а противоположный конец затравки находитс н icopnyce тянуще клети Д . Затем в промежуточн,) ковп 1 жидкий }-;еталл, которьп через О1 еупор 1ый стакан 2 поступает в кристаллизатор 3 и заполняет простра 1ство в кристаллизаторе меж/ту стаканом и затрав кой. С заполнения металлом кpиcтaJ лизaтopa производят выдержку по времени. В конце периода остановки цикла БЬ тягипа1 ия в распределительное устройство 16 сжатьп газ, причем клапан 19 распределительного ycTpoi icToa в этот времени посредством привода (пс указан) установлен так, что он перекр)1пает подклппанную I caMepy 18, а сжатш т газ подает в подклапаннуга каг.:еру 17. Так как в трубо роводах, сообщенных с подклагтанной камерой 18, сжатьпг газ отсутствует , силовая камера 6 мани:еть -клапана 5 имеет наимены;п;й объем, а корпус 7 муфт,1 перемещен возвратнглм механизмом 8 в левое поло:ке)ие. В то же время газ отсутствует в камере 23 пневмоц1шиндра включения об- ратного клапсЛ а 22 и последний,при iioMOuvi упругих ciL i мембраны 2ч,пе- рекрь вает связь полости клапа ой коробки 20 с атмосферой. Сжатш газ по трубопроводу через впускной кла- пан 21 проходит п полость клапа ной коробки 20, а из нее в силову о полость 15 зажимов 9. Под действием давления в силовой полости 15 зажимы 9 пр1шима от к затравке (а в установившемся режиме литья - к слитку), тем самым фиксируют зажим 9 на затравке (cjHiTKe) . В то же время сжатый газ поступает в силовую камеру

12ударного устройства. Под действи- ем давления сжатого газа силовая камера увелиг вает свой и

при этом перемещает ударник 13 ударного устройства в пазах станины тянущей клети. Перемещение ударника

13вызывает сжатие упругих элементов 14, в которых происходит накоп- потенциально эпергии. Пере

5 5 0 5 0 0

0

5

5

мещение ударника 13 происходит до тех пор, пока вь хлопные отверстия .3 силовой камеры 12 поджаты к поверхности зажимов 9. Как только, зслед, деформации силовой каме- рь, в 1хлопнь е отверстия 25 отходят от поверхпости зажимов (фиг. А) происходит выхлоп газа из силовой каме- рь 12 и ударник 13 под действием . У1 ругих э. 1А наносит удар по зажимам 9, которые переда от удар- HMi i иг- пульс через захваты 10 на зат- (слпток) . В результате ударного, импульса упругая проходит по затрав е (cjniTKy) и передается корке застыгннего на внутрен е1 | по- иерхиости кристаллизатора металла. Под действием колебательного смеще- 1П1Я корки иро сходит разру иен11е ме- ха 1ическ1 х связей последней с кристаллизатором. После на есения удара затрашсе (слитку) привод распределительного устройства 16 (lie показан) переводит клапап 19 в положение, при котором он иерекр,-1вает иод- клапанную полость 17 (фиг. 1). При этом сжатьп газ поступает в под- клп :а 1:у1о полость 18, а из нее - по трубопроводу I камеру 23 пневмоци- линдра обратного клапана 22 ;:1апанной коробки 20, а также и силову о полость 6, сбразова1 ную манжетой-кла аном 5. Сжатый газ в ка.ере 23 де1 ствует на мембра 1у 24, которая перемещает обратный клапан 22, Обратит 1.:лапа 22 срабат 1тает 1 обесггеч1 вает связь полости клапан- Hoii коробки 20 с атмосферой. Происходит B iXjion газа из клапан- Hcj i коробки 20, при этом впускной клапа 21 закрывается, а захваты 10 зажимов 9 отводят от затрав си (), разрывая тем самым ее связь с ударным устройством. Поступая в силовую полость 6 манжеты- KJianaHa 5, сжатьй газ увелпчивает обтаем последней, что вы-Ч .-.ает пере- ме1дение icopnyca обгон юй муфть 7. Ti результате обгонная совершает рабочий ход, псремешая затравку (слиток) в сторону направленпя раз- jHiBiui. В конце рабочего хода обгон- Hoi i муфты, равного шагу вытягивания заготовки t, выхлоппые отверстия 27 манжеты-клапана (этот отоб- рах;ен на фиг. 1) отходят от поверхности клети, с кото- рсГ; состоят в непосредстве 1ном контакте, и происходит выхлоп сжатого газа нз силовой полости 6 манжеты- клапана 5. Прп этом силовая камера 6 уменьшает свой объем, а обгонная муфта 7 под действием усилия воз- нратного устройства 8 совершает холостой ход в сторону, противоположную направлению литья. При вытягивании корочки слитка на шаг вытягивания t в кристаллизатор из промежуточного ковша 1 поступает новая порция металла, которая вступает в контакт со стенкой кристаллизатора и образует новую корку за период времени, равньш продолжительности периода остановки цикла вытягивания. После выхлопа газа из силовой камеры 6 манжеты клапана прекращают подачу сжатого газа в распределительное устройство 16. Подачу сжатого газа возоб- новх.яют после истечения периода остановки цикла вытягивания, и повторяя описанные операции, производят последуюпи1е циклы вытягивания. Посл выхода тела затравки за пределы тянущей клети процесс разливки происходит аналогично с той только разницей, что захваты 10 зажимов 9 и обгонная ryфтa 7 контактируют с отливаемой заготовкой.

Пример. Иашина для горизонтального литья стальтгых заготовок диаметром 150 мм снабжена кристаллизатором длиной 900 мм. Вытягивание слитка из кристаллизатора осуществляется циклически. Продолжительность периода остановки цикла вытягивания составляет 20 с. Вытягивание заготовки на длину шага вытягивания, равного 400-450 мм осуществляют за 15-20 с. В конце периода остановки цикла вытягивания по заготовке наносят прямой ударный импульс мощностью 7 кгм, после чего производят вытягивание заготовки. Нанесение ударного импульса позволяет снизить усилие вытягивания заготовки на 20%, что приводит к снижению брака по поверхностным трещинам на 8-12%. Воздействие ударного импульса на жидкую фазу заготовки уменьшает зону развитого дендритного роста и увеличивает зону мелких равноосных кри таллов. В заготовке, обработанной ударным импульсом, имеет место следующая протяженность структурных зон (по радиусу от поверхности): зона замороженных мелких кристаллов o

5

0

5

0

5

5

0

5

3-5 мм; зона столбчатых сравнительно тонких кристаллов - 15-20 мм; зона мелких равновесных кристаллов - А5-55 мм. Протяженность указанных зон в заготовке, отлитой без применения ударного импульса, составляет: зона мелких кристаллов - 3-5 мм;зона грубых столбчатых кристаллов - 40-55 мм; зона равноосных кристаллов - 15-30 мм.

Изобретение позволяет получить положительный эффект, который состоит в следующем.

Нанесение ударного импульса по с:и1тку ц момент, предшествующий иериоду вытягивания его из кристаллизатора, позволяет разру1Ш1ть механические связи между коркой слитка и кристал;и1затором,что приводит к значи- тельноьгу снижению усилий вытягивания, как следствие - к оншению 6paica заготовки по поперечным поверхностям треичинам, т.е. к увеличению выхода годного продукта. При этом ударный, импульс и возбуткденные им колеба- те.чьиые смещения слитка не оказывают вредного воздействия на конструктивные элементы кристаллизатора, что (зыгодно отличает предлагаемый способ от известных.

Кроме того, ударный импульс, приложенный к разливаемому слитку, возбуждает упругие колебательные перемещения жидкой фазы слитка, которые сопровождаются механической и тепловой эррозией фронта кристаллизации, что приводит к уменьшению зоны дендритного роста и расгиирению зоны мелких равноосных кристаллов в теле слитка. Указанный эффект может быть получен и при применении других способов внешних воздействий }ia жидкую фазу слитка, например способов электромагнитного перемешивания жидкой фазы. Однако реализация способа электромагнитного перемешивания требует больших затрат на дорогостоящее и сложное оборудование, которое имеет значительные установочные мощности и увеличивает энергоемкость машины непрерывного литья. Например, для перемешивания жидкой фазы сортового слитка сечением 200x200 необходимым установочные мощности от 250 до 400 ква. Устройство для реализации пре;щагаемого способа горизонтального непрерывного литья

заготовок не требует дорогостоящего н энергоемкого оборудования, так как перемещения тянущей клети и ударного устройства осуществляют с помощью энергии сжатого газа напри.мер, воздуха),маг-истральное распределение кс торого осуществлено практически во всех цехах металлургического производства.

Фиг.г

Фиг.З

Фиг. 5

Редактор А.Ворович

Составитель Б.Балащов

Техред М.Ходанич Корректор Л.Пилипенко

Заказ 4564/11 Тираж 757Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4