Устройство для горизонтального непрерывного литья Советский патент 1982 года по МПК B22D11/45 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ

I

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов на установках горизонтального типа.

Известно устройство для непрерывного литья слитков, содержащее металлоприемник и горизонтально расположенный кристаллизатор. Между емкостью с расплавленным металлом и кристаллизатором имеется огнеупорная теплоизолирующая стенка, в которой выполнено литниковое отверстие. Длинное и узкое литниковое отверстие соответствует по форме нижней половине внутренней стенки кристаллизатора 11.

Однако расположение литника и его форма, соответствующая по профилю конфигурации нижней части кристаллизатора, неизбежно приводит к перемерзанию его и нарушению процесса, особенно при вынужденных остановках. Кроме того, не указаны пределы геометрических параметров литника. Произвольный выбор расположения литника

и его сечения может также привести и нарушению процесса и дефектам отливки: перемерзанию литника, прорыву затвердевшей корки на выходе отливки из кристаллизатора, отрыву корки внутри кристаллизатора, возникновению заплывов, утяжин и т.п. Это связано с наличием конвективных потоков в кристаллизаторе, направление и распределение которых определяется рас10положением, формой и сечением отверстия, через которое жидкий металл поступает из металлоприемника в полость кристаллизатора.

Крепление плиты, разделяющей ме)5 таллоприемник с кристаллизатором, не может обеспечить плотного соединения, поэтому возможны заливы, задиры, разрыв затвердевшей корки, что приводит к дефектам поверхности отливки и мо20жет вызвать прорыв металла на выходе отливки из кристаллизатора.

Цель изобретения - создание направленного, затормаживающего разви33

тие естественных конвективных потоков, подвода жидкого металла в полость кристаллизатора, обеспечение стабильности процесса и увеличение производительности.

Для обеспечения указанной цели в устройстве для непрерывного горизонтального литья заготовок сплои ного сечения, содержащем металлоприемник, водоохлаждаемый кристаллизатор с графитовым вкладышем, неохлаждаемая масть которого соединена с металлоприемником, и пробку из малотеплопроводного материала с литниковым каналом для прохода жидкого металла, отделяющую металлоприемник от полости кристаллизатора, литниковый канал имеет проходное сечение, составляюи ее 0,02-0,07 поперечного семения отливки.

Причем выходное отверстие которого расположено на расстоянии от ни 1{ней образующей кристаллизатора, составляющем 0,2-0, высоты сечения отливки, и ось его наклонена к оси вытягивания под углом 10-30, при этом большему сечению отливки соответствует большее значение угла наклона, при нескольких литниковых каналах выходные отверстия расположены в одной горизонтальной плоскости.

Кроме того,пробка вставлена в выступающую неохлаждаемую часть графитового вкладыша и со всех сторон омывается жидким металлом.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство имеет металлоприемник 1 , кристаллизатор 2 с водоохлаждаемым корпусом и графитовым вкладышем 3, пробку 4 из. малотеплопроводного материала с литниковым каналом 5.

Устройство работает следующим образом.

При вытягивании отливки 6 затвердевшая корка при каждом цикле продвигается на определенное расстояние в кристаллизаторе 2 и освободившаяся полость 7 заполняется новыми порциями жидкого металла, поступающего из металлоприемника 1 в полость кристаллизатора 2 через литниковый канал 5Опытами по моделированию процесса тепломассопереноса между жидким металлом металлоприемника и кристаллизатора (опыты проводились на кафедре Литейное производство черных и цветных металлов БПИ) было установлено что наименьшее развитие теплоконвек714

тивиого явления возникает при расположении выходного отверстия литникового канала на расстоянии от нижней образующей кристаллизатора, составляющем О,2-0,А высоты сечения и при наклоне его оси под углом Ю-ЗО к оси вытягивания.

Исходя из условий свободного истечения при каждом очередном цикле

0 (без возникновения разрежения в полости кристаллизатора) и реальных скоростей литья на горизонтальных установках непрерывной разливки, определены оптимальные соотношения поперечных сечений литникового канала и отливки.

Методика определения соотношений заключается в следующем. С одной стороны расход металла в единицу

0 времени можно определить из формулы

/ где 0. - объемный расход жидкого

металла в единицу времени , см Vc; V - - скорость вытягивания,

см/с (за скорость вытягивания при циклическом режиме вытягивания принята фактическая скорость перемещения отливки; в отличие от скорости литья, представляет собой среднюю скорость движения отливки с учетом времени ос5тановки);

ОТА поперечное сечение отливки, смС другой стороны

Qm РЛ,К.-

0 где i-f - коэффициент расхода металла в единицу времени;

FI „- сечение литникового канала л.к ,„. 2

(.сумма сечении;; см ; с - ускорение свободного паде5 ния , см/сек ;

Н - напор жидкого металла, который определяется как разность верхних уровней в металлоприемнике и кристалли0 заторе, см (фиг.1).

Опыт эксплуатации установок непрерывного литья показал, что реально возможные скорости вытягивания находятся в пределах 1,0-5 м/мин (1,665 ,33 см/с). Коэффициент расхода принимаем равным 0,7.

Величину напора принимаем минимальной, равной 50 мм, так как дальнейшее уме ьшение напора связано с опасностью получения незаполненной отливки,

см/сек

V

-р

откуда имеем

лл. 1.

F

Л.к. о J 2 §805 °°

F Р 33

,07 ЛЖ. отл,о,7-2 -980

Следовательно, поперечное сечение выходного отверстия должно составлять 0,02-0,07 поперечного сечения отливки .

Дозирующая подача жидкого металла в полость кристаллизатора и возможность определения параметров литникового канала для каждого типоразмера отливаемой заготовки обеспечат стабильность процесса, позволяет выбрат оптимальный режим литья, что значительно увеличит производительность. Установка пробки в неохлаждаемую выступающую часть графитового вклады ша гарантирует плотное прилегание, так как она во время осуществления процесса прижимается к вкладышу в ре зультате гидростатического напора жидкого металла металлоприемника. Та кая установка пробки не требует дополнительного крепления и позволяет избежать заливы и связанные с ними последствия. Производственные испытания устрой ства в условиях Каунасского завода Центролит показали, что использование предлагаемого устройства позволило в 1,5 раза увеличить скорость литья и, соответственно, производительность установки. Так, например, при литье чугунной цилиндрической заготовки 0 100 мм была применена пробка из легковесного намота с литниковым каналом 0 15 мм (FI (- РПГЛ 002), наклоненным под

216716

углом 15 к оси вытягивания и расположенным на расстоянии 30 мм (0,3 высоты сечения отливки) от нижней образующей кристаллизатора, была достигнута скорость литья 0,9 м/мин (скорость литья по старой технологии 0,6 м/мин), соответственно, в 1,5 раза возросла производительность установки.

О Кроме того, отпала необходимость в остановках процесса вытягивания в моменты доливания свежих порций металла в металлоприемник.

Формула изобретения

1. Устройство для горизонтального непрерывного литья, содержащее металлоприемник, водоохлаждаемый кристаллизатор с графитовым вкладышем, неохлаждаемая часть которого соединена с металлоприемником, и пробку из малотеплопроводного материала с литниковым каналом для прохода жидКОГО металла, отделяющую металлоприемник от полости кристаллизатора, отличающееся тем, что, с целью обеспечения стабильности процесса и увеличения производительности установки, литниковый канал имеет проходное сечение, составляющее 0,02-0,07 поперечного сечения отливки. 2.Устройство по П.1 о т л и что выходное чающееся т(м, отверстие литникового канала расположено на расстоянии, составляющем. 0,2-0,4 высоты поперечного сечения кристаллизатора от нижней образующей кристаллизатора, и ось его наклонена к оси вытягивания под углом Ю-ЗО. 3.Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что пробка с выходным отверстием вставлена в выступающую неохлаждаемую часть графитового вкладыша. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3286309, кл. 22-57, 2, 1966.