Способ полунепрерывного литья чугунных труб Советский патент 1982 года по МПК B22D11/00 

Изобретение относится к металлур гии, а более конкретно к полунепрерывному литью чугунных труб. Известен способ литья чугунных труб с применением ультразвуковых колебаний. По этому способу при заливании металла в полость, образованную наружным и внутренним кристаллизаторс1ми j наружный кристаллизатор подвергается воздействию ульт развуковых колебаний от преобразователей, размещаемых в сечении соот ветствующем стыку фронтов кристалли зации, а частота колебаний подбирается так, что по высоте кристаллиза тора на жидкотвердую зону приходится, целое число четвертей волн и по крайней мере одна пучность колебаний, а по диаметру кристашлизатора устанавливается целое число полуволн изгибных колебаний 1. Однако известный способ позволяет уменьшить усилие вытягивания тру бы лишь за счет снижения сил контактного трения между наружным крис таллизатором и внешней стенкой фор мирующейся отливки. При этом силы контактного трения между внутренней стенкой Трубы и внутренним кристаллизатором практически не меняются. -При использовании ультразвука по известному способу колебания воздействуют на затвердевающий металл в основном в области фронта кристаллизации, движущегося от стенки наружного кристаллизатора. Воздействие же на фронт кристаллизации, движущейся от стенки внутреннего кристаллизатора, и жидкую фазу в области этого фронта весьма мало. В результате воздействия ультразву- ка на процессы тепломасообмена и жидкой фазе и на затвердевающий металл при реализации известного способа недостаточно. Это особенно относится к зоне пульсирующего контакта между стенкой кристаллизатора и затвердевающим чугуном, где величина теплового потока от затвердевающего металла в обычных условиях снижена по сравнению с-зоной сплошного контакта. В силу недостаточного влияния ультразвука на снижение сил внешнего трейия и на повышение величины отводимого теплового потока со стороны внутреннего кристаллизатора при использовании известного способа практически невозможно значительно повысить скорость вытягивания труб,

Целью изобретения является увеличение скорости литья и снижение усилия вытягивания слитка.

Цель достигается тем, что при подаче металла в полость, образованную наружным и внутренним к |)И от алл и заторами, и при воздействии ультразвуковых колебаний на наружный кристаллизатор в сечении, соответствующем максимальной глубине жидкой фазы слитка, дополнительно-воздействуют ультразвуковыми колебаниями гна внутренний кристаллизатор на участке, соответствующем длине жидкой фазы слитка, при этом мощность ультразвуку., подводимого к внутреннему кристаллизатору,- в 1, раза меньше мощности ультразвука, подводимого к наружному кристаллизатору..

На фиг.1 приведена схема,,пояcняюt щая предлагаемый способ полунепрерывного литья чугунных труб с применением ультразвука; на фиг.2 эпюра распределения амплитуд колебательных смещений вдоль внутреннего кристаллизатора ЕГ .

Способ реализуется при следующей последовательности операций. При полунепрерывной разливке труб, например, из серого чугуна, диаметром 600 NM расплавленный металл 1 из разливочного ковша 2 подают по желобу 3 во вращающуюся литниковую чашу 4, из которой металл поступает в полость 5 между внутренним б и наружным кристаллизатором 7 и далее между водоохлаждаемой раструбной частью .8 и ее стержнем 9. В процессе поступления жидкого металла 1 в полость 5 наружный кристаллизатор 7 подвергают воздействию ультразвуковых колебаний от электромеханических преобразователей 10 в сечении, соответствующем максимальной глубине жидкой фазы II слитка. Со стороны внутреннего кристаллизатора металл подвергают воздействию ультразвуковых колебаний сначала в зоне сплошного контакта 12, затем в зоне прерывистого контакта 13 выше максимальной глубины жидкой фазы 11 и ниже ее. После достижения определенного уровня металла в кристаллизаторе производят извлечение затвердевающей трубы.

Ультразвуковые колебания в стенках кристаллизатора возбуждают на частоте 20-22 кГц, причем на наружном кристаллизаторе колебания возбуждают от трех электромеханических преобразователей максимальной мощностью 3,6 кВт каждый в сечении, соответствующем максимальной глубине жидкой фазы слитка. Исходный уровень суммарной мощности ультразвука на наружном кристаллизаторе устанавливают 6 кВт.

Внутренний кристаллизатор возбуждают в каждой из трех зон от четырех преобразователей максимальной мощностью 2,0 кВт. Суммарную мощность преобразователей на внутреннем кристаллизаторе устанавливают 12 кВт.

При указанных уровнях мощности в стенках обоих кристаллизаторов 6 и 7 возникают изгибные колебания на частоте возбуждения. Со стороны

внутреннего кристаллизатора пучности колебаний приходятся соответственно, как на зону сплошного, так и пульсирующего контактов стенки с затвердевающим металлом выше максимальной глубины лунки, а также ниже указанной глубины. Это приводит как в зоне сплошного, так и пульсирую- , щего контактов к интенсивному воз.действию на жидкую фазу, в частности, увеличению тепломассообмена,

выравниванию температурного градиента в радиальном направлении и увеличению теплового потока от затвердевающего металла, а также к снижению

сил внешнего трения между стенкой кристаллизатора и затвердевающим Металлом.

Реализация ультразвукового воз- j бужденчя по предлагаемому способу

приводит к воздействию на твердую и. жидкую фазу не только в области фронта , двигающегося от стенки наружного кристаллизатора, как в известном способе, но и в области фронта, двигающегося от стенки внутреннего

.кристаллизатора. Увеличение мощности ультразвука со стороны внутреннего кристаллизатора по сравнению с мощностью наружного кристаллизатора в 1,5-2 раза приводит к существенному увеличению теплового потока, сниженного по сравнению с величиной теплового потока от наружного кристаллизатора в два раза при реализации известных способов.

Воздействие ультразвука со стороны внутреннего кристаллизатора сначала в зоне сплошного, затем пульсирующего контакта выше максимальной глубины жидкой фазы слитка, а также

ниже ее создает условия для оптимального воздействия при изменении скорости вытягивания.

Увеличение уровня мощности на внутреннем кристаллизаторе выше указанного интервала приводит к неоправданным потерям энергии ультразвука в стержне кристаллизатора на тепло и снижает эффективность воздействия ультразвука на процессы теплообмена. Снижение уровня мощности- ниже указанного интервала приводит к уменьшению амплитуды колебаний стенки и в конечном итоге к уменьшению влияния ультразвука на снижение у силия вытягивания ив повышении процессов тепломассообмена.