Способ центробежного литья и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК B22D13/10 

iJ .7 1 11 НЛ X / / 9 /10 у

чL

Д л X Л.А л XX л ХХХХЖ

f/г.

ее

со

со

X.XYX

сн

Изобретение относится к литейному производству и может быть использо- пано при центробежном литье труб или других трубчатых металлических тел с раструбом.

Цель изобретения - повышение качества отливки за счет улучшения распределения металла на внутренней поверхности изложницы.

На фиг.1 изображено устройство дл осуществления способа, вид с частичным разрезом установки для центробежного литья, содержащей питающее устройство жидким чугуном; на фиг,2 - разливочное устройство установки; на фиг.З - разрез Л-А на фиг.2; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.З - разрез В-В на фиг.2; на фиг.6 - разрез Г-Г на фиг.2; на фиг.7 - устройство, общий вид; на фиг.8 - литниковый канал устройства в наклонном положении; на фиг.9 - носок литникового канала в наклонном положении; на фиг.10 - горловина литникового канала внутри вращающейся изложницы, поперечный разрез; на фиг. 11 - разливочное устройство с прокладкой регулировки первоначальной высоты разливочной горловины, разрез на фиг.12 - то же, без прокладки регулировки первоначальной высоты разливочной горловины, разрез; на фиг.13- опорная рама лотка канала, общий вид на фиг. 14 - лоток канала, об1ций вид.

Устройство для осуществления пред лагаемого способа (фиг.1 и 2) применяется в установке 1 для центробежного литья чугунных труб 2 большого диаметра с раструбом, например, диаметром 700-1200 мм. Установка содержит вращающуюся изложницу 3 центробежного литья, размещенную с возможностью вращения внутри кожуха 4 с помощью катков 5, установленных на основании 6, при этом по меньщей мере один из катков 5 имеет привод для приведения во вращение изложницы 3, а ось вращения каждого из катков 5 параллельна оси Х-Х.

Питание жидким чугуном изложницы 3 обеспечивается разливочным устройством 7, включающим подвижную тележку 8, перемещающуюся с помощью колес 9 по рельсам 10, параллельным оси Х-Х, для возможности введения узла 11 (канал и лоток) в изложницу 3 до наиболее удаленного его конца, снабг женного раструбом 12.

Разливочное устройство 7 (фиг.1- 6) представляет собой опрокидывающийся разливочный ковш 13, частично показенный в виде его сливного носка.

Узел 11 состоит из наклонного вниз канала 14 в направлении изложницы 3, причем канал 14 в верхней части снабжен сливным желобом 15, а в нижней части - разливочной горловиной 16, с большим наклоном (примерно+10), чем наклон самого канала, при зтом канал 14 в своей прямолинейной части между сливным желобом 15 и разливочной горловиной 16 удерживается кронштейном 17 канала в виде желоба с профилем, сопряженным с профилем канала 14. В верхней части, а именно рядом со сливным желобом 15, кронштейн 17 канала снабжен в своей нижней части вилкой 18 (фиг.1,2,4 и 8), в которую входит головка поршневого штока домкрата 19, используемого для наклона канала в конце отливки трубы, корпус которого входит в вилку 20, выполненную заодно с лотком 21, несущим кронштейн 17, а в нижней части канала, очень близко от его другого конца, кронштейн 17 канала в своей верхней части имеет по обе стороны две цапфы 22 (фиг.6-9) с осью У-У, ортогональной оси Х-Х, упирающиеся в дно двух поперечных вырезов (или полуподшипников) V-образной формы, выполненных рядом с нижним концом лотка 21. Лоток 21 выполнен в виде почти горизонтальной балки, полой на 4/5 своей длины, для приема и охватывания сопряженного и закругленного профиля кронштейна 17 канала.

Лоток 21 всегда выступает относительно тележки 8 (фиг.1-5, 7,8,13 и 14), но не прикреплен к тележке

8. Лоток 21 косвенно опирается на раму 23 тележки 8 в виде опрокидывающейся балки следующим образом: лоток 21 выступает за регулируемую по вьюоте опору, состоящую из двух боковых домкратов 24, корпусы которых, расположенные с каждой стороны лотка 21, неподвижно прикреплены к лотку и размещены в его нижней части на расстоянии от его верхнего

конца, составляющем порядка 1/5 его общей длины. Близко от края указанного верхнего конца (фиг.2 и 3) лоток 21 снабжен в своей верхней части открытым вверх полуподшипником 25,

в известных случаях приподнятым посредством уплотняющей прокладки 26. Полуподшипник 25 упирается в горис фиксированной регулировкой ( время литья) промежуточной рамы 29 на тележке 8. Учитывая значительное уси

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при центробежном литье труб или других трубчатых металлических тел с раструбом. Цель изобретения - повышение качества отливки за счет улучшения распределения металла на внутренней поверхности кокиля, которое достигается компенсацией уменьшения гидростатического давления жидкого металла, в канале 14 при прекращении подачи металла в KOHjje литья путем постепенного наклона канала 14 и поддержания таким образом постоянного расхода металла в разливочной горловине 16,а также тем, что расстояние от горловины 16 до нижней образующей поверхности вращаемого кокиля 3 поддерживают постоянным. Устройство содержит кокиль 3, канал 14,тележку 8, лоток 21, на который цапфами 22 опирается опора 17 канала, промежуточную раму 29. Необ- ходимьй наклон канала осуществляется домкратами 19,24 и 34. 2 с. и 7 з.п. ф-лы, 14 ил. § СО

зонтальную цапфу 27 с осью Z-Z, орто-с лие, которое следует прилагать к махогональной оси Х-Х, закрепленную перпендикулярно двум боковым фланцам 28, расположенным симметрично по обе стороны лотка 21.

Боковые фланцы 28 выполнены заод- ю но с промежуточной рамой 29 между тележкой 8 и лотком 21. Каждый фланец 28 образует с рамой 29 угловой рычаг. Благодаря двум горизонтальным цапфам 30 с осью W-W, параллельной t5 оси Z-Z и ортогональной оси Х-Х, которые выполнены с ним заодно и расположены под цапфой 27, промежуточная рама 29-, которая проходит параллельно узлу 11 (канал-лоток) по обе сто- 20 роны от указанного узла 11 над тележкой 8, сочленяется в верхней части посредством цапф 30, расположенных на изгибе угловых рычагов, с двумя

вику 36 для приподнимания массы узла 11 (составной канал-лоток), манипулирование маховиком 36 может быть облегчено использованием домкрата 37, который устанавливают между верхней частью рамы 23 тележки 8 и нижней частью промежуточной рамы 29. Домкрат 37 приподнимает раму 29 при манипулировании маховиками 36.

Лоток 21 не прикреплен жестко к тележке В, а установлен на ней в виде опрокидьгеающейся балки, опираясь на тележку 8 посредством фланцев 28 и регулируемой по высоте рамы 29. Над рамой 29 лоток 21 соединен с рамой 29 посредством полуподшипника 25 на цапфе 27 фланцев 28 и опирается на раму 29 посредством опорных домкратов 24. Следовательно, лоток 21 явподшипниками (не показаны) выполнен- 25 ляется балкой, которая может качаться

ными заодно с боковыми и параллельными стойками 31 рамы 23 тележки 8,и располагается в нижней части между домкратами 24 лотка 21 и регулируемыми опорами на тележке 8.

На верхней стороне промежуточной рамы 29, которая сверху имеет форму открытой вверх скобы, установлены (с каждой стороны лотка 21) две сферически вогнутые опорные пластинки 32. Пластинки 32 соответственно служат опорой для поршневых штоков 33 дом-, кратов 24.

Первоначальное расположение литникового канала 14, а точнее высота конца разливочной горловины 16 отно,- сительно внутренней нижней составляющей изложницы 3, достигается посредством винтовых домкратов 34 с фиксированной регулировкой в ходе литья .о-- ответственно со стороны каждой опорной пластинки 32 между нижней частью промежуточной рамы 29 и верхней частью рамы 23 тележки 8. При этом конец каждого винта домкрата 34 входит в отверстие, выполненное в промежуточной раме 29, в то время как на другом конце цилиндрическая и гладкая винтовая головка упирается сферическим профилем в деталь 35 на верхней раме 23 тележки 8. Управление каждым винтовым домкратом обеспечивается выполненным с ним заодно маховиком 36. Винтовые домкраты 34 составляют опоры

вику 36 для приподнимания массы узла 11 (составной канал-лоток), манипулирование маховиком 36 может быть облегчено использованием домкрата 37, который устанавливают между верхней частью рамы 23 тележки 8 и нижней частью промежуточной рамы 29. Домкрат 37 приподнимает раму 29 при манипулировании маховиками 36.

Лоток 21 не прикреплен жестко к тележке В, а установлен на ней в виде опрокидьгеающейся балки, опираясь на тележку 8 посредством фланцев 28 и регулируемой по высоте рамы 29. Над рамой 29 лоток 21 соединен с рамой 29 посредством полуподшипника 25 на цапфе 27 фланцев 28 и опирается на раму 29 посредством опорных домкратов 24. Следовательно, лоток 21 яв5

0

между положением, показанным непрерывными линиями, и положением, показанным прерывистыми линиями (фиг.7 и 8) по ходу домкратов 24, во время Q литья, опираясь на цапфу 27 посредством полуподшипника 25.

Устройство работает следующим образом.

Так как литниковый канал 14 и его кронштейн (фиг.1,2,7,11 и 12) опираются на лоток 21, сначала согласовывают высоту h конца разливочной горловины 16 относительно нижней составляющей изложницы 3 с помощью только винтовых домкратов 34, если кокиль имеет диаметр 700-900 мм (фиксированное регулирование только перед литьем).

В случае, когда диаметр кокиля , превьштает 900 мм, фиксированному регулированию винтовыми домкратами 34 предшествует удаление утолщенной прокладки 26 и установка прокладки 38 между опорными пластинками 32 со сферическими углублениями и верхней стороной промежуточной рамы 29 (фиксированное регулирование перед литьем) .

Так как разливочное устройство 7 с тележкой 8 наиболее удалено от изложницы 3 (фиг.1 и 2), включают начало цикла отливки трубы. В этом случае изложница 3 приводится во вращение вокруг своей оси Х-Х в то вре0

51373

мя, как тележка 8, перемещающаяся по рельсам 10, передвигается к машине 1 для центробежного литья. В этом случае литниковый канал 14 и его кронштейн 17, лежащий на дне лотка 21, проникают вовнутрь изложницы 3 в то время, как включают выливание жидкого чугуна путем опрокидывания вперед ковша 13 на сливной желоб 15 литникового канала 14 в точно заданный момент таким образом, что чугун появляется на разливочной горловине 16 канала 14 при поступлении канала на уровень раструба 12 кокиля.

Когда раструб наполняется чугуном, разливочное устройство 7 с тележкой 8 отходит назад, продолжая выливать чугун вдоль цилиндрического корпуса изложницы 3. В момент, когда разли- ночная горловина 16 канала 14 приближается к концу изложницы 3, почти одновременно останавливают подачу чугуна, опрокидывая назад ковш 13, и начинают наклон канала 14 (фиг.8).

В то время, как кронштейн 17 литникового канала 14 сочленяется с лотком 21 посредством своих цапф 22, домкраты 24, называемые компенсационными, поднимают, синхронно с домкра- том 19, лоток 21 над промежуточной рамой 29. В ходе этого движения лоток 21 верхней частью своего другого конца опирается на шарнирную цапфу 27 с осью Z-Z, которую несет промежуточная рама 29.

Вслед за этим ось У-У цапф 22 оп рокидывания кронштейна 17 литникового канала 14 перемещается вверх, описывая небольшую дугу вокруг оси Z-Z (показано стрелками на фиг.8 и 9) и приводит таким образом к автоматической коррекции и вьщерживанию высоты h конца разливочной горловины по мере того, как она приближается к нижней составляющей изложницы 3 из- изменения наклона канала 14 и его консольной части в нижней части шар-, нирной оси У-У цапфы 22.

Автоматического вццерживания высо

ты h, разливочной горловины 16 можно избежать, если переместить шарнир У-У кронштейна 17 литникового канала 14 как можно ближе к концу разливочной горловины. Однако по конструктивным особенностям это невозможно из-за изменения наклона и ярко вьфаженного наклона разливочной горловины 16 относительно самого канала 14, так как

..

0

этот наклонный разрыв вызьтается суммой наложенньк и сопряженных утолщений дна, канала 14 (кронштейна 17 канала), лотка 21,- выражающихся в чрезмерном подъеме канала 14 над нижней составляющей изложницы 3, который следует компенсировать. Этот чрезмерный подъем уже превьштает допустимую высоту падения чугуна (около 100 мм) внутри кокилей, причем значительная толщина лотка 21 не может быть уменьшена за счет ее жесткости и длины ее консольной части, нависающей над горловиной 16 в нижней части ее точки опоры, материализованной сферическими углублениями опорных пластинок 32, которые также не могут быть уменьще- ны.

Кроме того, цапфы 22 не смогли бы выдержать интенсивное тепловое излучение, если их разместить рядом с концом разливочной горловины 16.

Когда канал 14 полностью опорожняется и, следовательно, отливка трубы закончена, домкраты 19 и 24 возвращают в их первоначальное положение и, следовательно, возвращаются в нижнее первоначальное положение узел 11 (канал 14 - кронштейн 17 канала) и лоток 21. В зто время разливочное устройство 7 с тележкой 8 продолжает отходить, удаляясь от изложницы 3.

Когда отлитая труба затвердевает, осуществляют ее извлечение. Установка

свободна для нового литья.

I

Если условия изготовления . требуют, например, очень частой смены диаметров изложниц 3 с целью ограничения времени исходной регулировки разливочного устройства 7, относительно легко для операций замены изложниц 3 ввести автоматизацию регулировки. Так, например, винтовые домкраты 34 с ручным управлением и с уплотнитель- ными прокладками 26 и 38 можно замег: нить на гидравлические домкраты. Таким же образом можно расширить или сократить пределы регулировок первоначальной высоты h, канала в зависимости от использования изложниц 3 большего или меньшего диаметра.

В зависимости от диаметра изложниц Иожно использовать прокладки регулировки лотка 21 по высоте в его двух опорных зонах на промежуточной раме 29.

Так, например, для диаметров 700- 900 мм изложницы 3 снижают верхнюю опору лотка 21 на цапфе 27, устанавливая уплотнительную прокладку 26 между лотком 21 и полуподшипником 25 для диаметров более 900 мм.

Поднимают нижнюю опору лотка 21 на пластинках 32, устанавливая уплот- нительные прокладки 38 между пластинками 32 и промежуточной рамой 29, и включают прокладку 26 (фиг.11). Следовательно, благодаря винтовым домкратам 34 можно согласовать первоначальную высоту h, конца разливочной горловины 16 относительно уровня нижней составляющей изложницы 3, изменяя на несколько десятых градуса, без изменения направления истечения первоначальный наклон лотка 21 кронштейна 17 и литникового канала 14, который составляет около 1, причем это небольшое угловое изменение А (фиг.7) увеличено. Изменять наклон литникового канала 14 или угол А не обязательно ввиду значительного соотношения усиления, связанного со значительной длиной L литникового канала 14, измеренной между разливочной горловиной 16 и опорами, материализованными домкратами 24 и сферическими углублениями пластинок 32. Длина L может, например, достигать 7 м.

Регулировка первоначальной высоты h разливочной горловины требуется не только перед началом серии выпусков, но и во время замены кокилей разного диаметра. Изложница 3 установлена на Катковой раме из катков 5 для его приведения во вращение. Положение по высоте этих катков является постоянным (показано на фиг.10 .непрерывными штрихами), при этом

50

разделяющее их межосевое пространствод 38 между пластинками 32 со сферичес- также находится на одном и том же уровне. Изложница 3 установлена на катках 5, в то время как конец разливочной горловины 16 занимает первоначальное положение по высоте h относительно нижней составляющей изложницы 3, Если изложницы 3 заменяют изложницы За (прерывистые штрихи) большего диаметра, чем диаметр изложницы 3, то нижняя составляющая этого нового кокиля За расположена ближе к разливочной горловине, чем в предыдущем случае. Новое положение горловины 16 относительно изложницы За

55

КИМ углублением и верхней поверхностью промежуточной рамы 29. Затем исключают уплотнительную прокладку, установленную между подшипником 25 и верхней частью лотка 21 (фиг.З), для приведения чрезмерного наклона канала 14, связанного с предьщущим добавлением уплотнительных прокладок 38, в оптимальное положение истечения, т.е. отрицательный наклон на 1° в лаправлении машины для центробежного литья, при этом окончательная регулировка высоты h, дополняется действием винтовых домкратов 34.

0 5

0

является положением по высоте h , несовместимым с оптимальными условиями литья. Следовательно, необходимо приподнять разливочную горловину до получения высоты h, соответствующей высоте h|, т.е. оптимальным условиям истечения чугуна до автомат;1ческого наклона канала в конце литья.

На практике изменения высоты h, h, hj разливочной горловины, соответствующие определенному изменению диаметра изложницы, являются относительно небольшими. Например, при замене -изложницы диаметром 700 мм на изложницу диаметром 900 мм исправляемые различия по высоте составляют порядка 170 мм для углового изменения А на 1 и винтовые домкраты 34 позволяют внести эту коррекцию, причем ход винтовых домкратов умьшшенно ограничен из-за необходимости коррекции внутри диаметральной вилки. i

Этого не происходит, когда исполь-

зуют на Катковой раме 5 кокили диа- метром 1000-1200 мм, соответствующие допустимой производительности машин для центробежного литья труб с применением предлагаемых разливочных 0 устройств. Действительно, для выдерживания приемлемой в этих условиях высоты разливочной горловины вынуждены анормально изменять наклон канала и угол А на величину, выходящую за разрешенные допуски и вызывающую инверсию канала 14 (восходящий наклон канала 14 в сторону изложницы 3), и, следовательно, отрицательное на.- правление истечения. Для частичного исправления этого недостатка, а также для дополнения умышленно ограниченных возможностей регулировки винтовых домкратов 34 устанавливают (фиг.11) уплотнительные прокладки

5

5

0

38 между пластинками 32 со сферичес-

КИМ углублением и верхней поверхностью промежуточной рамы 29. Затем исключают уплотнительную прокладку, установленную между подшипником 25 и верхней частью лотка 21 (фиг.З), для приведения чрезмерного наклона канала 14, связанного с предьщущим добавлением уплотнительных прокладок 38, в оптимальное положение истечения, т.е. отрицательный наклон на 1° в лаправлении машины для центробежного литья, при этом окончательная регулировка высоты h, дополняется действием винтовых домкратов 34.

Для изложниц 3 диаметром 700- 900 мм и изложниц 3 диаметром 900- 1200 мм предусмотрено, что ход винтовых поршней 34 будет в среднем по- ложении регулировки для среднего диаметра изложницы 3, включенного в каждую из двух указанньос диаметральных вилок, соответственно 700-900 и 900- 1200 мм, с целью осуществления регу- ю лировок наклона канала 1Д около среднего оптимального значения, не вько- дя за вилку допусков, разрешенных для наклона канала 14.

Следовательно, при таком располо- 5 жении лоток 21 может иметь угловое вертикальное перемещение А благодаря винтовьм домкратам 34 (фиг.7) для достижения постоянной первоначальной высоты h, разливочной горловины 16 20 выше нижней составляющей изложницы 3 различного диаметра. Кроме того, благодаря домкратам 24 (верхняя часть узла 11) и шарниру 22 с осью У-У кронштейна 17 на лотке 21 (нижняя 25 часть узла 11) можно выдерживать постоянную высоту h, разливочной горловины 16 синхронно с наклоном канала 14 посредством домкрата 19 в конце отливки трубы, в то время как без зо приемов изобретения наклон канала 14 посредством домкрата 19 в конце литья вызвал бы приближение разливочной горловины 16 к изложнице 3, учитывая положение шарнира 22 с осью У-У кронштейна 17 канала 14 на лотке 21 и его свешивающуюся консоль в нижней части шарнира 22. Таким образом, могут быть обеспечены оптимальные условия истечения чугуна в течение всей Q продолжительности литья.

Кроме того, благодаря yctaHOBKe промежуточной рамы 29 с фланцами 28 между лотком 21 и тележкой 8 можно совершенствовать фиксированные регу- д лировки лотка 21 (перед литьем) с помощью указанных средств.

Формула изобретения

ловины желоба до нижней образующей поверхности вращаемой изложницы выдерживают постоянным.

35

50

55

фиг.

П, S

21

11

2

Фиг. 5

ггЯШ

f.

-frj t

.n

V VVVXVXXX 4X W4 C / VV4VyXXXXXX) lVxrvxxXA V4VS VXXXVY

фиг. 1

15

ххухуууххххух:хххх х.ллллхх М l4XXXXX4XXXWS 44 X d

/yf.y

/

Г- Г

п

21

Vuz.B

.

фиг. 9

фиг. 10

J7

Фиг.11

/yyZ ///// / /

J-Jff

Z1

/«

8

Фиг. 12

фиг. 13