Устройство для непрерывного горизонтального или наклонного литья заготовок Советский патент 1991 года по МПК B22D11/14 

Изобретение относится к металлургии,, в частности к непрерывной разливке на горизонтальной или наклонной установке литья заготовок.

Цель изобретения - повышение стабильности процесса литья и качества отливаемых заготовок путем залечивания образуемых в оболочке заготовки разрывов при ее вытягивании.

На фиг. 1 представлено устройство, вид сбоку; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - устройство с металлоприемником, вид сбоку; на фиг. 5 - деталь устройства, продольный разрез; на фиг. 6 - устройство с дополнительными средствами, вид сбоку; на фиг. 7 - устройство по фиг. 4, вид сверху; на фиг. 8 - 10 - средства дополнительной обработки устройства.

Устройство содержит кристаллизатор 1. который может свободно вращаться относительно металлопровода 2 и охлаждается разбрызгиваемой коллекторами 3 жидкостью 4. Кристаллизатор 1 выполнен из материала с хорошей теплопроводностью, например меди, и поддерживается валками 5 и 6. Валки снабжены фланцами 7. которые совпадают с канавкой 8, выполненной в кристаллизаторе. Последний таким образом зафиксирован продольно и может свободно расширяться в этом направлении. Кристаллизатор 1 снабжен цепным колесом 9 на его выходном конце для вращения или поворота (менее чем на 360°). Цепное колесо приводится двигателем через звездочку 11 и цепь 10. Предпочтительно используют реверсивный двигатель с регулируемой скоростью. Приводные средства 12 для звездочки 11 могут быть выполнены различными.

Индуктор питаемый переменным током, расположен вокруг зазора 13 смежно с входным торцом кристаллизатора. Он предназначен для предупреждения проникновения расплава в соединение, которое представляет собой пространство между кристаллизатором и закрепленным на ме- таллоприемнике метзллопроводом 2, через который расплав подается в кристаллизатор 1. Переменное электромагнитное поле, генерируемое индуктором, возбуждает переменные токи в расплаве 14. Создается отталкивающее усилие в направлении, перпендикулярном индуктору и окружающему его электромагнитному полю. Это усилие удаляет расплав 14 из зазора и с поверхности кристаллизатора в зоне действия элект- ромагнитного поля. Отталкивающее действие поля на расплав зависит от электромагнитной проницаемости материала и его толщины. Расстояние до индуктора также играет важную роль. Поэтому толщина стенки кристаллизатора уменьшена в этом месте (позиция 15). Антифрикционный агент не уменьшает прилипаемость расплава к стенке кристаллизатора, но снижает трение между его стенкой и застывшей на ней коркой отливки. Этот агент подается по трубе 16. Расположение трубы 16 вокруг кристаллизатора или металлопровода определяется используемым агентом, Дозировка агента может быть обеспечена путем подачи винта вудлинение показанной трубы 16.

Валки 5 и 6 для вращения (поворота) кристаллизатора и звездочка 11 с приводом расположены в раме на опорной плите 17. Для выполнения колебательных движений, т.е. продольного возвратно-поступательно- го перемещения для вращения (поворота) кристаллизатора, опорная плита может быть снабжена колесами, колесными сегментами или втулками с игольчатыми подшипниками 18. Таким образом обеспечивается низкое трение для возвратно-поступательного перемещения кристаллизатора и его приводных средств.

Перемещение может быть выполнено с использованием эксцентрикового кулачка или средств цилиндра-поршня 19, которые могут быть гидравлическими или пневматическими. В данном случае при перемещении кристаллизатора в направлении разливки на образовавшуюся корку 20 действует давление в ее продольном направлении для сжатия поперечных трещин, образовавшихся во время вытягивания.

Можно использовать ступенчатый двигатель для ступенчатого перемещения кристаллизатора или систему, перемещающуюся вмест е с его колебаниями, при этом кристаллизатор поворачивается на один шаг во время хода вытягивания.

При изготовлении узких отливок или отливок с различными размерами целесообразно использовать валковые кольца вместо размеи1ения формы непосредственно на валках, при этом формы различного размера можно устанавливать на валковые кольца,

0 Металлопровод может быть снабжен внутренним износостойким огнеупорным материалом, например окисью циркония, окиси алюминия с содержанием более 90% А10, магнезитом и т.д.

5 На фиг. 4 показана схематически отливка на устройстве для непрерывного литья полых слитков. Металлоприемник является общим для всех кристаллизаторов и отливок 21, поступающих в направлении разливки,

0 при этом отливки могут иметь различные размеры. Металлопровод 2, установленный в металлоприемнике и выступающий в кристаллизатор 1, должен иметь постоянную длину, т.е. расстояние от металлоприемника

5 до кристаллизатора не должно зависеть от

расширения корпуса металлоприемника 23

вследствие нагрева. В связи с этим этот

корпус снабжен охлаждающей рубашкой.

Металлоприемник 23 установлен на на0 правляющей 24, которая может смещаться в продольном направлении отливок с помощью поршня 25, при этом направляющая является частью каретки 26, которая может перемещаться поперечно относительно это5 го направления. Это устройство позволяет быстро заменять металлоприемники.

Расплав 27 подается через металлопро- вод 2 в кристаллизатор 1, который заполняется до уровня, соответствующего уровню

0 расплава в металлоприемнике 23. Длина мениска расплава внутри затвердевшей корки отливки и, следовательно, длина, на которой корка может набирать толщину, зависит от уровня расплава в металлоприемнике. Нуж5 ная толщина стенок каждой отливки может определяться путем выбора соответствующих скоростей вытягивания и разливки, которые определяются соответствующими скоростями приводных валков 28. Непре0 рывное вытягивание отливки 21 из кристаллизатора обеспечивается с помощью электромагнитного поля за счет отталкивающего воздействия на расплав, при этом предупреждается образование мостиков

5 между расплавом, затвердевшим в металло- проводе, и коркой, затвердевшей в кристаллизаторе.

Электромагнитное поле генерируется проводником 29, через который пропускается сильный ток и который расположен на

входном участке кристаллизаторе. Такое расположение обусловлено тем, что при этом поток расплава в метяллспроводв 2 не нарушается и не прерывается.

Приводные валки наклонены относи- тельно осевой линии отливки для поступления полой отливки 21, корка которой в кристаллизаторе вращается. Если скорость вращения корки достаточна велика относительно скорости вытягивания отливки, тол- щина образующейся корки, т.е. толщина стенок отливки, будет всегда одинаковой вокруг периферии. При переналадке устройства приводные средства отливки могут быть расположены на поворотных опорных плитах, с помощью которых можно изменять наклон валков и скорость вращения отливки относительно скорости ее вытягивания. В этом случае все валки должны быть расположены горизонтально или верти- кально, а не поперечно, как показано на фиг. 4,

Вращение или поворот кристаллизатора выполняется приводными средствами, которые (фиг. 4) включают электродвигатель 30 с муфтой 31, цепной передачей 32 и цепным колесом, жестко смонтированным на кристаллизаторе. В определенных случаях достаточно вращение кристаллизатора за счет трения о вытягиваемую вращающуюся отливку 21. В данном случае приводные средства могут быть отключены муфтой 31. Тормозные средства могут быть приспособлены для периодического торможения или остановки этого перемещения, при этом эти средства работают, например, на половине муфты и включаются или выключаются электромагнитом.

Отливка может разрезаться на нужные отрезки с помощью известных приемов,

Указанные операции обработки можно использовать в устройстве для горизонтальной непрерывной разливки при получении цельных прутков после придания отливке нужных размеров валками, как показано на фиг. 8 и 9.

На фиг. 5 показано устройство, в котором формовочный блок и отливка наклонены в направлении разливки, Кристаллизатор 1 имеет охлаждающую рубашку 33. Электро- магнитный индуктор 34 встроен в рубашку 33, которая выполнена из магнитного материала и снабжена по крайней мере вваренными полосами такого материала для предотвращения утечки вихревых токов в результате нагрева рубашки. Кольцевое ярмо 35, состоящее из слоистых пластин, предназначено для создания магнитного потока вокруг индуктора. Слоистое кольцо 36 между электрическим проводником 37 и

металлопроводом 2 предотвращает замыкание рздиально направленных электромагнитных сил и нарушение потока расплава 27, поступающего по металлопроводу 2.

Для предотвращения прилипания расплава к стенке кристаллизатора при наличии непреднамеренного перекоса наружную переднюю поверхность металло- провода 2 выполняют несколько выпуклой (показано стрелкой В); в этом случае проводник 37, расположенный вокруг металло- провода, может питаться током более высокой частоты по сравнению с током, подаваемым в индуктор 34, расположенный вокруг кристаллизатора, так как между расплавом и проводником нет электропроводного материала. Электромагнитное отталкивающее усилие ниже при использовании токов более высокой частоты, но тепло, выделяемое расплавом, больше, что способствует предотвращению прилипания затвердевшего расплаеа к металлопроводу и образования мостиков затвердевшего расплава между ним и коркой, затвердевшей в кристаллизаторе, в зоне прекращения действия индуктора 34.

На фиг. 6-10 иллюстрируют примеры использования изобретения. Изготовленная отливка 21, вращающаяся в устройстве, разрезается на нужные отрезки известным способом, например с помощью паяльной лампы 38 (фиг. 6 и 7), или отливка подается прямо на прокатный стан или горизонтально-ковочную машину.

На фиг. 8 показан планетарный прокатный стан с множестзом конических валков 39, которые планетарно вращаются вокруг отливки 21 для придания ей нужных размеров. При необходимости вращающаяся отливка может быть подвергнута поверхностной обработке, например горячему шлифованию для удаления окалины.

Во время вращения отливки планетарный прокатный стан (фиг. 9), при необходимости может быть дополнен стационарными вращающимися валками 40, что упрощает привод валков по сравнению с приводом стана. На фиг. 9 показана лишь одна пара взаимно противоположно направленных валков, захватывающих периферию отливки, однако для предотвращения разрушения отливки или образования в ее центре полости используется три или большее количество пар валков. При необходимости прокатное оборудование можно заменить на удерживающее оборудование,

Совмещенная прокатка вращающейся отливки отличается тем, что можно получать отливки различного размера при использовании одного и того же размера заготовки

за одну операцию разливки путем установки нужного зазора между валками.

Затем прокатанная отливка 21, которая продолжает вращаться и еще не разрезана, может быть направлена при необходимости после дополнительного нагрева или выравнивающего растягивания при нагреве в обычный прокатный стан, например, для изготовления арматурных стержней или проволоки, Для этого вращение отливки может быть остановлено. Это производится путем вращения ходового винта 41 (фиг. 10) валков для подачи отливки круглой формы во вращающийся барабан 42, из которого отливка подается тангенциально на прокатный стан 43 для дальнейшей прокатки иди формования.

Как показано на фиг. 6 и 7, литье производится из ковша 44, снабженного выдвижным шибером 45 и литейной трубой 46. Положение шибера и, следовательно, поток расправа в металлоприемник 23 может автоматически регулироваться по уровню его наполнения. Металлоприемник может наклоняться вокруг осевой линии, и литье про- изводится с помощью средства поршня-цилиндра 47. Так как форма вращается, равномерное охлаждение может быть обеспечено за счет непосредственного распыления воды 4. Вращение или поворот формы выполняется приводными средствами 48, а продольные колебания - средствами цилиндра 49. Средство вторичного охлаждения обозначено позицией 50, а опорные валки для вращения отливки 21 - позицией 51. Вокруг отливки расположены перемащающиеся средства 52 для электромагнитного воздействия на расплав в центре отливки. Наклонные валки 28 для вращательной подачи отливки 21 показаны в различных плоскостях, но если требуется регулирование вращения относительно скорости подачи, их предпочтительно располагают таким образом, что они входят в зацепление с отливкой только с двух на- правлений для получения более простого привода.

Изобретение позволяет повысить стабильность процесса литья за счет отталкивания, создаваемого электромагнитным усилием, расплава от стенки кристаллизатора, так как при этом достигается более равномерной и эффективное распределение антифрикционного агента в металлопрово- де, в частности, за счет того, что это оттал- кивание приводит к образованию наклонной кромки коры отливки, s также повысить качество отливаемых заготовок за счет залечивания образующихся в оболочке заготовок разрывов.

0 5 0 5 0 5

5

0

Формула изобретения

1.Устройство для непрерывного горизонтального или наклонного литья заготовок, содержащее металлоприемник, соединенный с кристаллизатором посредством металлопровода, индуктор и механизмы для вытягивания заготовки и обработки заготовки до заданного сечения, при этом металлопровод передним концом заглублен в полость кристаллизатора, отличающее- с я тем, что, с целью повышения стабильности процесса литья и качества отливаемых заготовок за счет залечивания образуемых в оболочке заготовки разрывов при ее вытягивании, индуктор расположен снаружи кристаллизатора смежно с его входным торцом, при этом электромагнитное поле индуктора направлено радиально к технологической оси устройства.

2.Устройство поп. 1,отличающее- с я тем, что кристаллизатор установлен с возможностью непрерывного или ступенчатого вращения относительно металлопровода или с возможностью возвратно-поступательного вращения относительно технологической оси,

3.Устройство по п. 2, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что кристаллизатор установлен с возможностью колебательного перемещения вдоль технологической оси.

4.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что механизм для вытягивания за-| готовки содержит средство для ее вращательного движения.

5.Устройство по п. 4, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что средство для вращательного движения заготовки выполнено в виде установленных на поворотных стойках под углом к технологической оси поддерживающих или тянущих роликов, имеющих возможность изменения угла наклона, и имеет возможность изменения вращательного движения заготовки в соответствии со скоростью ее вытягивания.

6.Устройство поп. 1,отличающее- с я тем, что индуктор выполнен с возможностью создания неравномерного по его периметру электромагнитного поля.

7.Устройство поп. 1,отличающее- с я тем, что, с целью получения заготовки в виде трубы, оно дополнительно содержит средство для создания электромагнитного поля вдоль технологической оси.

8.Устройство поп. 1,отличающее- с я тем, что кристаллизатор и механизм для вытягивания заготовки установлены с наклоном их осей вниз к направлению вытягивания заготовки .

9.Устройство поп. 1,отличающее- с я тем, что кристаллизатор и механизм для

вытягивания заготовки установлены с наклоном их осей вверх к направлению вытягивания заготовки.

10. Устройство по п. 1, отличаю щее- с я тем, что механизм обработки заготовки до заданного сечения содержит конические ролики, выполненные неподвижными или с возможностью планетарного вращения.

11. Устройство поп 1, отличающее- с я тем, что механизм для вытягивания заготовки содержит средство для предупреждения вращательного движения заготовки и средство для формирования заготовки круглого поперечного сечения, выполненное в виде изогнутого винта, имеющего возможность вращения одновременно с заготовкой.

Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывной разливке на горизонтальной или наклонной установке литья заготовок. Цель-повышениестабильности процесса литья и качества отливаемых заготовок за счет залечивания образуемых в оболочке заготовки разрывов при ее вытягивании. В устройстве для непрерывного литья кристаллизатор может перемещаться относительно металлопрово- да и вращается непрерывно или ступенчато в одном направлении или поворачивается возвратно-поступательно вокруг его осевой линии. Образование мостиков затвердевшего расплава между металлопроводом и коркой отливки, затвердевшей в кристаллизаторе, предотвращается с помощью отталкивающего электромагнитного усилия, действующего в радиальном направлении на расплав, поступающий в кристаллизатор. 10 з.п. ф-лы, 10 ил. ел С

Фиг 2

Фиг.1

м

ФиаЗ

CN CN 00 1П 0 CO

V4

Щ

/

U TJ

°

С/4# 40 Хх Фиг. 9

Фиг, 8

21 /

Фиг. Ю