Способ непрерывного литья цветных биметаллических заготовок и машина для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК B22D11/00 B22D11/14 

Изобретение относится к металлургии, в частности, к непрерывной разливке биметаллических заготовок.

Цель изобретения - повышение качества отливаемых заготовок и. производительности процесса литья.

На чертеже показана машина для непрерывного литья заготовок.

Машина содержит металлоприемник 1, кристаллизатор 2, к которому снизу подсоединен металлопровод 3, сообщающийся с металлоприемником 1. За кристаллизатором 2 последовательно размещаются следующие три участка оборудования зоны вторичного охлаждения: вертикальный восходящий участок 4, радиальный участок 5 и вертикальный нисходящий участок 6.

В верхней части вертикального нисходящего участка 6 размещен механизм 7 резки отливаемой заготовки и указатель 8 уровня жидкого металла второго химического состава. Радиальный участок 5 оборудования зоны вторичного охлаждения, выполненный по дуге в пределах полуокружности, снабжен механизмом 9 для вытягивания заготовки из кристаллизатора и ее изгиба. В нижней части вертикального нисходящегоучастка 6 оборудования зоны вторичного охлаждения размещено устройство для удаления заготовки с линии разливки. Устройство содержит приемные корзины 10 и 11, размещенные в одной вертикальной плоскости симметрично относительно дополнительного герметичного ме- таллоприемника 12 для металла второго химического состава.

Приемные корзины 10 и 11 имеют поддоны 13 и 14, в которых выполнены отверстия, сообщающиеся с отверстиями металлопрово- дов 15 и 16, которые, в свою очеред сообща- ются с металлоприемником 12. На поддонах 13 и 14 размещены устройства (не показаны), обеспечивающие герметичное уплотнение конца полой заготовки относительно поддона перед подачей в заготовку жидкого металла второго химического состава.

Металлоприемник 12, металлопроводы 15 и 16 и приемные корзины 10 и 11 размещены на поворотной платформе 17, которая установлена на основании 18 и имеет возможность перемещаться вверх на заданное расстояние h.

В днище металлоприемника 12 выполнены два отверстия 19 и 20, сообщающиеся с каналами металлопроводов 15 и 16, перекрываемые стопорами 21 и 22.

Устройство для удаления заготовки с линии разливки имеет захваты 23 для удаления отрезанной заготовки из корзины и дополнительную емкость 24.

Непрерывная отливка заготовок по предлагаемому способу на предлагаемой машине осуществляется следующим образом.

Перед началом отливки слоистой заготовки в металлоприемник 1 подают жидкий металл 25 первого химического состава, температура плавления которого выше температуры плавления жидкого металла 26 второго химического состава, который подают в герметичный металлоприемник 12 устройства для удаления заготовки с линии разливки.

Из металлоприемника 1 через металло- провод 3 жидкий металл 25 первого химического состава подают в кристаллизатор 2 и

отливаемую оболочку 27 заготовки, которую периодически с помощью механизма 9 для вытягивания заготовки из кристаллизатора и ее изгиба вытягивают из кристаллизатора

2 на установленный шаг, пока оболочка 27 заготовки в кристаллизаторе 2 сформируется до заданной толщины, причем перед каждым очередным вытягиванием оболочки заготовки из кристаллизатора жидкий ме0 талл 25 первого химического состава из

формируемой оболочки заготовки удаляют.

В отливаемой заготовке жидкий металл

25 первого химического состава поднимают

только в пределах восходящего вертикаль5 ного участка 4 зоны вторичного охлаждения на установленную высоту, кратную шагу вытягивания.

В начале разливки головную часть отливаемой заготовки соединяют с затравкой и

0 через нее с помощью механизма 9 для вытягивания заготовки из кристаллизатора и ее изгиба перемещают по всей зоне вторичного охлаждения. Затравку отсоединяют от заготовки в зоне вертикального нисходящего

5 участка 6 оборудооания вторичного охлаждения.

После отделения затравки головную часть оболочки 27 заготовки перемещают вертикально вниз до того момента, пока то0 рец оболочки 27 заготовки не переместится в одну из приемных корзин, например корзину 10,устройства для удаления заготовки с линии разливки. Торец оболочки 27 заготовки подводится к поддону 13 корзины 10

5 сначала невплотную, так как трудно так рассчитать периодическое перемещение оболочки 27 заготовки, чтобы при очередном ее вытягивании из кристаллизатора 2 торец заготовки точно опустился на поддон 13 при0 емкой корзины 10.

Переместив оболочку 27 заготовки так, чтобы ее торец не подошел вплотную к поддону 13, поворотную платформу 17 устройства для удаления заготовки с линии

5 разливки относительно основания 18 поднимают на высоту h, равную расстоянию от поддона 13 до торца оболочки 27 заготовки. Указанный подъем может быть осуществлен, например, путем подачи масла внутрь

0 основания под подпятник поворотной платформы 17.

После подъема платформы 17 торец оболочки 27 заготовки относительно поддона уплотняют, например, путем прижатия

5 через кольцо жгута из волокнистого углеродистого материала, и в оболочку 27 заготовки из герметичного металлоприемника 12 при поднятом стопоре 21 через отверстие 19 в днище металлоприемника 12 и через металлопровод 15 и отверстие в поддоне 13,

увеличивая давление газа в герметичном ме- таллопроводе 12 до необходимой величины вводят жидкий металл 26 второго химического состава и мениск его поднимают в оболочке 27 заготовки на установленную высоту, кратную длине шага вытягивания заготовки из кристаллизатора С этого момента заготовка формируется одновременно из двух жидких металлов разного химического состава и разной температуры плавления

Положение мениска жидкого металла 26 в оболочке 27 заготовки обеспечивает указатель 8 уровня жидкого металла второго химического состава

Подняв мениск жидкого металла 26 вто- рого химического состава до установленной высоты, отверстие 19 в днище герметичного металлоприемника 12 перекрывают стопором 21 и приступают к операции по отделению заготовки механизмом 7 резки

Отрезанную заготовку следует опусти гь вместе с пстооотной платформой 17 и удалить с линии разливки путем поворота платформы на 1 80° При этом вторая корзина 11 перемещается в исходное положение и го- това принять следующую отрезаемую заготовку

По окончании затвердевания жидкого металлч 2С вгэпоги химического составь отрезанной j,rn en из кор:.и- ны с помощью зЯ взто- 3 дтг- удаления отрезана / заплот и

К MQMPHT/ ППДЗЦИ с, irOiOBK ЖИДКОГО

V3iarma 2o RT , огл еского сзсгава температуру оОтючки 27 аготов и снижают до величины чиже температуры плчвления этот мртглла Если разница температур плавления пэзливаеь Ыл металлов сравнительно неботьичи нчпрммрр 100-2СО°С. то понижен ie сазй tnon температурь, может гооизоип за c-iji пр н/д-и льного воздуш- нэгп охлаждения Гели розница температур плавления сравнительно большая, например 200-4СО°С то на участках 5 и 6 оборудования зочы вторичного охлаждения ц- леооо ра )но применить водовоздушгюе охлаждение

3 пеоюц фог мировэнугЯ слоя заготовки из nflh 31 о металла 26 второго кимического состав, вляе - ступенчатое ,на д/И Н/ iiiji ч ьн , г.гивинич) понижение у розня жидкого т 25 перрого химического сое та ел м юс одьш°м умчстке 4 оборудо- вчнир а,очы зторичного аждечия, в ре- ± льтате которого по всей длине э огоучас.-кз . в зоне х исгзплизатораиме- ег сдинакоеую тол.цину оболочки

Впзмох ы вдрианты в Формировании ггото«ки из ЖИДГИА м -зллип равного хи- мимпсь го гсс эгэ

Если время кристаллизации жидкого ме талла 26 в оболочке 27 заготовки не больше времени, которое требуется на периодическое перемещение заготовки на длину отре заемой части на нисходящем вертикальном участке 6 оборудования зоны вторичного охлаждения, то наиболее целесообразным режимом разливки, позволяющим иметь максимальную производительность машины, является такой режим, когда за время очередной паузы между вытягиваниями заготовки из кристаллизатора (после того, как торец оболочки 27 заготовки опустится в крайнее нижнее положение) осуществляются операции по соединению оболочки 27 заготовки с поддоном 13 в корзине 10, по вводу жидкого металла 26 второго химического состава в заготовку на установленную высоту по перекрытию стопором 21 отверстия 19 в днище герметичного металлоприемника 12, по отрезанию заготовки механизмом 7 и по удалению заготовки с линии разливки

Практически ввести жидкий металл 26 второго химического состава в оболочку 27 заготовки можно и после отрезания ее механизмом 7 резки Однако в этом случае имеются трудности с установкой мениска жидкого мета/па 26 второго ХИМИЧРСКОГО со- . в оболочке 27 заготовки на гробходи мой высоте Эти трудности исключаются, если после поворота отрезанной оболочки 2 / ч iготовки нт 180° и соединения ее с захпдтом 23 ДЛР удаления заготовки из кор- зинн к ней сверху присоединяют дополните ную емкость 4

После подсоединения дополнительной емкости 24 к отрезанной оболо хе 27 заготовки в нее вводят жидкий металл 26 второго химического состава и обеспечивают егп перемещение относительно фронта затпер десания, удаляя этот металл из дополнительной емкости 24 и возвращая туда &HOBL,. Качество формируемой заготовки при этом повышается

Удаление формированной заготовки из двух металлов из корзины осуществляют или после полною затвердеезнич жидкого металла 26 второго химического состава в -,л оковке, или после того как остатки этого металла будут удалены из заготовки и сто -юр 22 перекроет отверстие 20 в дчище гер- к-е чиого металлоприемника 12, Наличие дополни гельной емкости 2 позволяет удалить остатки жидкого металла из заготовки nyrvw создания в дополнительной емкости 24 давления газа, которое должно быть не менее металлостатическогп давления в герметичном металлоприемнике 12 В этом случае будет получена полая заготовка

П р и м е р Через кристаллизатор дни ной 1600 мм отливают заготовку диаметром 150 мм, причем тлщина оболочки из меди 30 мм, остальное сечение заготовки формируется из алюминия Температура плавле- ния меди 1081°С алюминия 660°С

Шаг вытягивания заготовки из кристаллизатора 1515 мм, цикл периодического пе ремещения оболочки заготовки из меди 30 с, из них 5 с пауза между вытягиваниями заготовки из кристаллизатора 5с- времч иы- гягиваниа со средней скоростью 300 мм/с длина восходящего пери-шального участка зоны вторичного охлаждения 5 м, длина радиального учрстка зоны вторичного охлэж- дения 9,4 м (раямуо дуги полуокружности 3

M) ДЛ1Н Ч 1 I,i и, ч , U hir K4/lb ICf ( Т

кэ зоны (ото охлаждения 5 м Obmpq длина зон пччпгп и рюричнот оения 1С1 4 м

Hi iOT3 1И ЖИДКОГО Я1ЮМИ1 ИЧ В

медную эоопоч / трм ч |Л1уоа медноп ибо почки дллхня t Th 1C л0 К моменту окон чанчя фпг)ммрог 1|(Ия оболочки заготовки из мрди f1 1 дняч температура 700 800°С При г помещении ее до заполнения а момини..1 1 температура оболочки ЗсЗгот О Ч ч доп г1) гае опательно понизиться HP ,00 / Оо°с

На Ц/1ИМС ТОН П°Г;Г311ЧНОГО И ВГОРИ

охлаждение ог:внои 19 -1 м с учетом продольной усадк. модной Рюлочки заготовки размещаются 13участкоо которые были i-e- риодически вы гяпути из кристаллизптор с шагом в - тчгив н мм Кмоменгуз - полненич п участков плюминием и длина из-зя угадки) уменьшается на 1Ь мм и стэновитсп ряяной 1500 мм

Для толщин11 медном оболочки ки 30 мм каждого вьиягиванин j«io- товки из кристаллизатора жидкую медь в зоне з ооичного охлаждения поднимаю на высоту одно о шага вытягивания Вры я пе риодического перемещения медной оболочки заготовЕ и по радиальному участку 5 зоны вторичного охлаждения и по нисходящему вертикальному унэстку 6 зоны вторичного охлаждения 5 j мин Чтобы dd 3Tj снизит ь темпео туиу медноп оболочки зл и- товки до 40Ci°L необходимо на радиа ть-юп участке зонм юричноп1 охлаж/1ени ч при менить водовоздушное о-члажден е чли иметь охлаждаемые прижимаемые к лЭ О- товке механизма 9 для вытягивания за отов- ки из кристалл1 затоэа и ее из г.ба

ПОСЛР перемещения торца медной оболочки 27 в крайнее ни ИГР положение и плотною под ,с диненич ею поддону 13 стопор 21 поднчмзнл и через вод 1F из гггметично } м зллопр 1Г--ч i- a

12 в оболочку 27 заготовки на высоту, равную трем шагам вытягивания подают жидкий алюминий Подняв мениск жидкого металла, в данном примере алюминия, на высоту 4,5 м стопором 21 перекрывают отверстие 19 в днище герметичного металло- приемника 12.

На подсоединение торца медной оболочки 27 заготовки к поддону 13 требуется примерно 5 с, на подъем в заготовку алюминия до установленной высоты со скоростью О 5 м/с 9 с, на операцию пс отрезанию заготовки примерно 8 10 с и на удаление заготовки с линии разливки 1-2 с Таким образом, за устанопленную паузу в 25 с можно выполнить все указанные операции Ь /ынном примере не требуется увел.,чи тть тузу между вытягиваниями заготовки из кристаллизатора становится необ- одимым введение алюминия в медную обо заготовки

Введенный в медную оболочку жидкий алюминий полностью затвердеет через

40-50 с Операции по заполнению следующей части оболочки из меди необходимо начинать через 65 с Резерв времени в 15-25 L достаточен чтобы удалить сформированную заготовку из двух металлов из корзины захватами

К удаленной с линии розливки заготовке, имеющей алюминий еще незатаердев- шим при необходимости подсоединяют дополнительную емкость 24 с помощью которой в процессе затн рдевания алюминия обеспечивается постоянное ею движение относительно фронта затвердевания Под- сорциненче дополнительной емкости 24 к заготовке позволяет исключить образование Б заготовке усадочной рзковины, так как создаются условия длн подпитки ззюговки жидким алюминием

В случае необходимости заготовка мо- жег быть выполнена полой например с отверстием диаметром 30-40 мм Б этом случае после того, как второй спой из ьлю- мини сформируется в заготовке до толщины 5-30 мм, остатки жидкого алюминия из заготовки через метаплопрооод 16 удаляю в герметичный металяоприемник 12 и отвео- сги: 20 в днище метзллоприемни.са 12 пеое- -ры ыют стопором 22

В приведенном примере аютовка из двух металлов - МРДИ и алюминия отливается со скоростью 2 м/мин. Масса указанной ре мегровой sarcrorjt 353 кг. Часовая п.. 1Эйодит льность одноручьевой машины 21 .

Изобретение позволяет повьюить производи гельность машины не менее чем в два рлза, поскольку исключается продолжительная пауза для формирования второго слоя заготовки из металла другого химического состава. Указанная пауза мажду очередными вытягиваниями заготовки из кристаллизатора становится особенно про- должительной, когда температура плавления второго металла значительно ниже температуры плавления первого металла.

Повышение качества биметаллических заготовок достигается за счет того, что каж- дый металл подается на формирование заготовки по отдельному тракту. Эти тракты не перекрещиваются и, следовательно, исключается возможность смешивания металлов на стадии их транспортирования. В этом случае в более благоприятных условиях работает вся система подачи жидкого металла в кристаллизатор и отливаемую заготовку.

Применение предлагаемого способа упрощает производство слоистых заготовок из металлов разного химического состава и разной температуры плавления, позволяет сэкономить 35% меди, снизить на 25% вес металлопродукции и на 25% стоимость прдукции.

Формула изобретения

1. Способ непрерывного литья цветных биметаллических заготовок преимущественно из меди и алюминия, включающий подачу первого металла в кристаллизатор снизу, формирование в нем оболочки слитка, подачу в нее второго металла и формирование из него следующего слоя слитка, периодическое вытягивание слитка из кристаллизатора прямолинейно вверх с после- дующим изгибом и выпрямлением, охлаждение слитка и его резку на заготовки, отличающийся тем, что, с целью повышения качества отливаемых заготовок и производительности процесса литья, под- ачу в сформированную оболочку второго металла осуществляют со стороны, противоположной вытягиванию, на высоту участка выпрямления.

2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что подачу второго металла осуществляют при температуре оболочки слитка 400- 600°С.

3.Способ по п. 1,отличающийся тем, что резку слитка на заготовки осуществляют до окончания затвердевания в оболочке второго металла.

4.Способ по п. 1,отличающийся тем, что подачу второго металла в сформированную оболочку слитка и формирование следующего слоя осуществляют после резки его на заготовки.

5.Машина для непрерывного литья цветных биметаллических заготовок преимущественно из меди и алюминия, содержащая герметичный металлоприемник, соединенный с ним посредством металло- провода своей нижней частью кристаллизатор, устройство вторичного охлаждения, состоящее из вертикального восходящего, радиального и нисходящего участков, устройство для резки слитка на заготовки и устройство для их удаления, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества отливаемых заготовок и производительности процесса литья, она снабжена устройством для регулирования уровня жидкого металла в слитке и поворотной платформой с размещенными на ней дополнительным герметичным металлоприемни- ком и приемными корзинами с поддонами, при этом каждая из приемных корзин сообщена с металлоприемником.

6.Машина по п. 5, отличающаяся тем, что устройство для удаления заготовок выполнено в виде дополнительно ямкостм с захватами.

j;

Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывной разливке цветных биметаллических заготовок. Цель изобретения - повышение качества отливаемых заготовок и производительности процесса литья. Способ включает периодическую подачу жидкого металла одного химического состава в кристаллизатор и отливаемую заготовку, периодическое вытягивание заготовки из кристаллизатора вверх, формирование оболочки заготовки до установленной толщины стенки в зоне вторичного охлаждения, при этом оболочку многослойной заготовки формируют из металла с более высокой температурой плавления и после ее охлаждения до 400 - 600°С в заготовку вводят жидкий металл другого химического состава, формируют следующий слой заготовки до заданной толщины, а многослойный участок заготовки обрезают и удаляют с линии разливки. Машина для осуществления способа содержит герметичный металлоприемник, кристаллизатор, зону вторичного охлаждения, включающую восходящий и нисходящий вертикальные участки и радиальный участок между ними, устройство резки и устройство для удаления заготовки с линии разливки, содержащее приемные корзины с поддонами и средство для удаления заготовки из приемных корзин. Устройство для удаления заготовки с линии разливки содержит дополнительно поворотную платформу с размещенной на ней герметичной емкостью для металла другого химического состава, сообщающуюся с приемными корзинами, и указатель уровня жидкого металла другого химического состава, размещенный на нисходящем вертикальном участке зоны вторичного охлаждения. Средство для удаления заготовки из корзин содержит дополнительную емкость с захватами. Цель достигается за счет исключения смешивания металлов в процессе их транспортировки. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.