УСТАНОВКА ПОЛУНЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛОВ В ЗАГОТОВКИ Советский патент 1996 года по МПК B22D11/00 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к установкам полунепрерывной разливки металлов и сплавов.

Известна установка полунепрерывной разливки металлов, в которой заготовка вытягивается из кристаллизатора вверх периодически.

Установка содержит кристаллизатор, систему подачи металла снизу в кристаллизатор, снабженную металлопроводом с выходным фланцем, подсоединенным снизу к кристаллизатору, затравку с элементами ее сцепления с заготовкой, устанавливаемую на кристаллизатор сверху перед разливкой, привод перемещения затравки и заготовки из кристаллизатора.

На известной установке затравка на кристаллизаторе не обеспечивает исключения гидравлического удара при подходе к ней снизу мениска жидкого металла. Гидравлический удар способствует некоторому преждевременному подъему затравки над кристаллизатором и выплеску части жидкого металла в образующийся зазор, что недопустимо при разливке некоторых легких сплавов, например, алюминий-литиевых и магниевых, а также отрицательно сказывается на качестве поверхности отливаемой заготовки. Чтобы исключить гидравлический удар, необходимо снизить скорость подачи жидкого металла в кристаллизатор, однако при медленном подъеме мениска жидкого металла в кристаллизаторе корка заготовки на длине шага вытягивания будет иметь разную толщину, что также отражается на качестве отливаемой заготовки.

Целью настоящего изобретения является повышение качества заготовки и увеличение выхода годного за счет повышения качества поверхности и пластичности в поверхностных слоях.

Указанная цель достигается тем, что установка полунепрерывной разливки металлов в заготовки, содержащая кристаллизатор, систему подачи металла в кристаллизатор, снабженную металлопроводом с выходным фланцем, подсоединенным снизу к кристаллизатору, затравку с элементами ее сцепления с заготовкой, привод перемещения затравки и вытягивания заготовки из кристаллизатора, снабжена открытой снизу накопительной емкостью с нижним фланцем, установленной внутри кристаллизатора через уплотнение, причем в торцевой части нижнего фланца накопительной емкости выполнена расточка, в которой помещена затравка с элементами сцепления с заготовкой.

Накопительная емкость с нижним фланцем выполнена с возможностью прижатия ее к фланцу металлопровода системы подачи металла в кристаллизатор, и с возможностью вертикального ее перемещения от соединенного с ней привода вытягивания заготовки из кристаллизатора.

Кроме того, затравка с элементами сцепления с заготовкой выполнена с возможностью ее разъединения с накопительной емкостью.

Снабжение установки накопительной емкостью, устанавливаемой внутри кристаллизатора через уплотнение, позволяет до начала подачи металла в кристаллизатор подать металл в накопительную емкость, а затем, при первичном заполнении кристаллизатора металлом, быстро заполнить кристаллизатор жидким металлом, подавая его одновременно из системы подачи и накопительной емкости, перемещая при этом накопительную емкость вверх на шаг вытягивания.

Помещение в торцевой части нижнего фланца накопительной емкости затравки с элементами сцепления с заготовкой позволяет через корпус накопительной емкости осуществить вытягивание заготовки из кристаллизатора, поэтому накопительная емкость выполнена с возможностью вертикального ее перемещения и соединена с приводом, являющимся одновременно приводом вытягивания заготовки из кристаллизатора.

Указанный привод перед началом разливки обеспечивает прижатие нижнего фланца накопительной емкости к фланцу металлопровода системы подачи металла в кристаллизатор, что позволяет исключить возможный зазор между фланцем накопительной емкости и фланцем металлопровода системы подачи металла в кристаллизатор, а также препятствовать преждевременному подъему накопительной емкости по окончании ее заполнения металлом.

Выполнение затравки с элементами сцепления с заготовкой с возможностью ее разъединения с накопительной емкостью позволяет быстро отсоединить накопительную емкость от затравки и быстро подготовить ее к отливке следующей заготовки.

Заполнение кристаллизатора металлом из системы его подачи и из накопительной емкости соответственно шагу вытягивания заготовки из кристаллизатора позволяет быстро заполнить кристаллизатор металлом и исключить появление гидравлического удара.

Быстрое заполнение кристаллизатора металлом позволяет на длине шага вновь формируемой корки заготовки иметь примерно одинаковую толщину этой корки и когда она еще тонкая, приложить к ней повышенное давление. В результате применения такого приема улучшается качество поверхности слоев заготовки и, в частности, повышается показатель по пластичности.

При разливке магний-литиевых сплавов на общепринятых установках полунепрерывной разливки на отливаемых заготовках нередко возникают пороки в виде наплывов, флюсовых включений, поверхностных трещин, которые приводят к тому, что выход годного нередко составляет 40-50% Если дефектный слиток полностью не бракуется и требуется удалить только поверхностные дефекты, то для заготовок из магний-литиевых сплавов диаметром, например, 600 мм приходится снимать поверхностный слой глубиной 30-50 мм. Только это снижает выход годного на 20-30% Предлагаемая установка позволяет избежать указанных выше дефектов.

На чертеже изображен общий вид установки, в разрезе.

Кристаллизатор 1 через уплотнение 2 и выступ 3 на выходном фланце 4 подводящего металлопровода 5 прижат болтами 6 через кольцо 7 к опорной плите 8.

На выходном фланце 4 подводящего металлопровода 5 установлена открытая снизу накопительная емкость 9 с нижним фланцем 10, в котором размещено уплотнение 11 и затравка 12 с элементами ее сцепления с заготовкой.

Затравка 12 снабжена шпильками 13 и фиксаторами 14, посредством которых она соединяется с накопительной емкостью.

Сверху накопительная емкость 9 имеет крышку 15. Крышка 15 подсоединена к верхнему фланцу 16 накопительной емкости 9, через который она, посредством планок 17, соединена с траверсой 18 механизма перемещения накопительной емкости и вытягивания заготовки из кристаллизатора (указанный механизм на фигуре не показан).

На крышке 15 установлены клапаны 19 ввода и вывода газа в накопительную емкость.

В накопительной емкости 9 металл не должен затвердевать. В связи с этим, в зависимости от разливаемого металла, накопительная емкость снабжается или нагревателем или надежной теплоизоляцией (на фигуре не показаны).

Установка работает следующим образом.

Перед началом разливки накопительная емкость 9 с подсоединенной к ней затравкой 12 через уплотнение 11 устанавливается внутри кристаллизатора 1. Ее нижний фланец 10 прижимается к выходному фланцу 4 металлопровода 5 за счет передачи усиления через траверсу 18 и планку 17 от механизма перемещения накопительной емкости. Далее приводят в готовность систему подачи жидкого металла в кристаллизатор. В случае разливки, например, магниевых сплавов металлопроводы и накопительная емкость разогреваются до необходимой температуры и система подачи жидкого металла в кристаллизатор и накопительная емкость заполняются инертным газом.

По окончании проведения операций по подготовке установки к работе через металлопровод 5 жидкий металл в заданном количестве, например 3/4 объема накопительной емкости, подается в накопительную емкость 9.

Как только мениск жидкого металла в накопительной емкости достигнет установленного уровня, за счет привода начинает перемещаться накопительная емкость и металл из накопительной емкости переливается в кристаллизатор, при этом не прекращается подача жидкого металла через металлопровод 5.

Накопительная емкость 9, при помощи механизма перемещения, перемещается на шаг вытягивания, предпочтительно близкий к длине кристаллизатора и отрезаемой затем мерной части заготовки.

Скорость перемещения накопительной емкости устанавливается такой, чтобы к концу перемещения находящийся в ней металл успел вылиться полностью или чтобы осталось незначительное количество металла.

После остановки накопительной емкости подача жидкого металла через металлопровод 5 не прекращается и через формируемую в кристаллизаторе заготовку накопительная емкость заполняется жидким металлом до установленного уровня. Таким образом, в период наполнения металлом накопительной емкости происходит начальное формирование корки заготовки в кристаллизаторе.

Если к моменту окончания наполнения металлом накопительной емкости 9 корка заготовки достигнет заданной толщины, то как только закончится наполнение металлом накопительной емкости вновь осуществляется перемещение накопительной емкости и вместе с ней затвердевшей корки заготовки, соединившейся с затравкой.

Если к моменту окончания наполнения накопительной емкости металлом, затвердевающая корка не будет иметь заданную толщину, то подача металла в накопительную емкость прекращается до того момента, пока не наступит очередное вытягивание заготовки из кристаллизатора. В период после окончания подачи металла в накопительную емкость и до начала вытягивания заготовки из кристаллизатора могут быть осуществлены дополнительные операции, например, создано повышенное давление на затвердевающую корку заготовки, сопровождающееся соответствующим сжатием газа над мениском металла в накопительной емкости, организовано возвратно-поступательное перемещение жидкого металла относительно фронта затвердевания, что обеспечивает измельчение структуры затвердевающей заготовки и т.д. Установленные на крышке накопительной емкости клапаны 19 для ввода и вывода газа позволяют осуществить указанные операции.

После окончания периодического вытягивания заготовки из кристаллизатора на заданную длину, заготовка формируется до сплошного сечения или до заданной толщины стенки полой заготовки.

Далее осуществляется последнее вытягивание уже отлитой заготовки из кристаллизатора и от накопительной емкости 9, после удаления фиксаторов 14, отсоединяется затравка 12.

Затравка 12 может быть выполнена в виде полуколец. В таком случае легко отсоединяется от заготовки и снова может быть быстро подсоединена к накопительной емкости.

Предлагаемая установка позволяет:
Реализовать новые технологические приемы при полунепрерывной разливке различных металлов в заготовки и обеспечить улучшение качества отливаемых заготовок, что позволит, например при разливке сверхлегких сплавов на основе магния, увеличить выход годных заготовок не менее чем на 20%
Уменьшить мощность устройств, обеспечивающих подачу металла в кристаллизатор в режиме периодического его заполнения и снизить энергозатраты на такую подачу.

Снизить капитальные затраты на устройства, связанные с подачей металла в кристаллизатор.

1. УСТАНОВКА ПОЛУНЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛОВ В ЗАГОТОВКИ, содержащая кристаллизатор, систему подачи металла в кристаллизатор, снабженную металлопроводом с выходным фланцем, подсоединенным снизу к кристаллизатору, затравку с элементами ее сцепления с заготовкой, привод перемещения затравки и вытягивания заготовки из кристаллизатора, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества заготовки и увеличения выхода годного, она снабжена открытой снизу накопительной емкостью с нижним фланцем, установленным внутри кристаллизатора через уплотнение, причем в торцевой части нижнего фланца накопительной емкости выполнена расточка, в которой помещена затравка с элементами сцепления с заготовкой.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что накопительная емкость с нижним фланцем выполнена с возможностью прижатия ее к фланцу металлопровода системы подачи металла в кристаллизатор.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что накопительная емкость выполнена с возможностью вертикального ее перемещения и соединена с приводом, являющимся одновременно приводом вытягивания заготовки из кристаллизатора.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что затравка с элементами сцепления с заготовкой выполнена с возможностью ее разъединения с накопительной емкостью.

1. УСТАНОВКА ПОЛУНЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛОВ В ЗАГОТОВКИ, содержащая кристаллизатор, систему подачи металла в кристаллизатор, снабженную металлопроводом с выходным фланцем, подсоединенным снизу к кристаллизатору, затравку с элементами ее сцепления с заготовкой, привод перемещения затравки и вытягивания заготовки из кристаллизатора, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества заготовки и увеличения выхода годного, она снабжена открытой снизу накопительной емкостью с нижним фланцем, установленным внутри кристаллизатора через уплотнение, причем в торцевой части нижнего фланца накопительной емкости выполнена расточка, в которой помещена затравка с элементами сцепления с заготовкой. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что накопительная емкость с нижним фланцем выполнена с возможностью прижатия ее к фланцу металлопровода системы подачи металла в кристаллизатор. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что накопительная емкость выполнена с возможностью вертикального ее перемещения и соединена с приводом, являющимся одновременно приводом вытягивания заготовки из кристаллизатора. 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что затравка с элементами сцепления с заготовкой выполнена с возможностью ее разъединения с накопительной емкостью.