SU1025488A1 - Устройство дл непрерывного лить металлов и сплавов со сверхвысокими скорост ми охлаждени - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ СО СВЕРХВЫСОКИМИ СКОРОСТЯМИ ОХЛАЖДЕНИЯ, содержащее герметизированную камеру, источник нагрева, кристаллизатор с приводом и дозатор расилава, представл ющий собой разливочную воронку, о тличающеес   тем, что, с целью повышени  температуры лить  и увеличени  надежности работы устройства, дозатор выполнен  э высокотеплопроводного материала, при этом отношение общего объема дозатора к объему его полой конусной части составл ет

Description

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к устройствам дл  непрерывной разливки металлов и сплавов со сверхвысокими ( град/с) скорост ми охлаждени  расплавов. Известно устройство дл  непрерывного лить , содержащее дозатор со сливньм отверстием; выполненный в ви де конусной воронки, футерованной из нутри огнеупорным материалом, и вращающегос  цилиндра из высокотеплопро водного материала. В известном уст .ройстве расплав под действием силы т жести вытекает из дозатора и попадает на наружную поверхность вращающегос  цилиндра 1. Применение известного устройства св зано .жесткими ограничени ми по ве личине температуры и степени химичес кой активности расплава, что св зано с отсутствием или дефицитностью высо костойких и технологичных огнеупорных материалов, из которых можно изготовить дозаторы требуемой конфигурации .Из-за неизбежного загр знени  расплава продуктами его взаимодействи  с материалом дозатора известные устройства даже при достаточной мс цности ис гочника нагрева не позвол ют получать качественной ленты из таких тугоплавких или реакционноактивных в расплавленном виде металлов, как титан, цирконий, гафний, ванадий, ниобий, хром и др. и большинства сплавов на их основе. Другим недостатком известного уст ройства  вл етс  низка  ресурсна  работоспособность, обусловленна  быстрым износом дозатора, а также трудоемкость, сложность .и высока  ст имость изготовлени  дозаторов из бол шинства огнеупорных материалов, Наиболее близким по технической сущности к .предлагаемому  вл етс  устройство дл  непрерьшного лить  ме таллов и сплавов, содержащее гермети зированную камеру, источник нагрева (высокочастотный индуктор) , вращающийс  вокруг горизонтальной оси цилиндр-кристаллизатор с приводом и до затор расплава, представл ющий собой разливочную воронку, выполненную из низкотеплопроводного огнеупорного ма териала (кварца). Максимально допускаема  температура лить  ограничена стойкостью кварцевого дозатора и не превьвпает 1250-1300 С. Цель изобретени  - повышение температуры лить  и увеличение надежнос ти работы устройства. Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  непрерывного лить  металлов и сплавов со сверхвысокими скорост ми охлаждени , содержащем герметизированную.камеру, источник нагрева, вращающийс  кристаллизатор с приводом и дозатор расплава , представл ющий собой,разливочную воронку, дозатор выполнен из высокот теплопроводного материала, причем отношение общего объема дозатора к объему его прлой конусной части составл ет (4-6):1. На фиг. 1 показана схема выполнени  устройства с подачей струи-расг плава на наружную поверхность вр ицакг Щегос  кристаллизатора; на фиг. ,1 .то же, с подачей струи расплава на внутреннюю поверхность враща1сщег х:  кристаллизатора, В-герметизированной К 1мере 1, соединенной с системой откачки и подвода инертного газа (например, гели ), установлены высокочастотный индуитор 2, высокооборотннй электродвигатель 3 с насаженным на его вал кристаллиг затором 4 и дозатор 5, зафиксиронанный с помощью держател  б между индуктором и кристаллизатором в таком положении, чтобы- ось- симметрии дозатора была ориентирована вертикально и проходиАа через центр индуктора, а сливное отверстие обращено к .к исталлизатору . Электродвигатель с кристаллизатором и держатель с дозатором смонтированы на массивной опорной .плите 7, устанавливаемой на дно камеры на гас щих вибрацию амортизаторах. Индуктор смонтирован на боковой инутренней стенке камеры. Дозатор выполнен извыcoкoтeпJI6проводного материала (например,неди) в виде открытой сверху воронки с конической полостью и. кaлибpoвaнны l по сечению сливным отверстием в нижней части. При этом отношение общего объема дозатора к объему полости сос1тавл ет (4-6) :1, Внут енние стенки полости полированы до 10-12 класса то ности . Дл  удобства извлечени  из дозатора застьшшего в нем металла дог атор выполнен разъемным пО плоскости симметрии . Кристаллизатор выполнен из вьас окотеплопроводного материала (например, из меди бронзы) в виде сплошногс или полого барабана с наружной щлиндрической или внутренней коническс j| рабочими поверхност ми. Система креплени  электродвигател  к опорной плите позвол ет подводить под с л ив нее отверстие дозатора наружную или внутренк о пбверхности кристаллизатора, что дает возможность измен ть форму ленты застывшего расплава и в широких предел etx регулировать ее и скорость Охлаждени , Плавильна  камера одновременно  вл етс  приемником сход щей р кристаллизатора ленты. Дл  уменьшени  угла встречи ленты с внутренней боковой поверхностью камеры боковой поверхности камеры придана цилиндрическа  форма.. Устройство работает следующим образом .

Металл или сплав расплавл ют в индукторе 2 во взвешенном состо нии в вакууме или атмосфере инертного газа. По достижении требуемой температуры расплава магнитное поле индуктора отключают и расплав 8 под действием 5 силы т жести сливаетс  в полость дозатора 5, В силу интенсивного отвода тепла от расплава в массу дозатора слой расплава, непосредственно прилегающий к внутренним стенкам полости, 10 мгновенно застывает в виде тонкого гарниссажного сло , который предохран ет , дозатор от воздействи  расплава. За врем , необходимое дл  распространени  фронта кристаллизации от пери- 5 ферии ванны к ее центру, из доза гора успевает вытечь 25-40% от объёма залитого в него расплава, :КОТО1Ж1Й в вид струи с диаметром, соответствующим диаметру сливного отверсти , тупает на поверхность вращающегсю  с большой скоростью кристаллизатора 4, На этой по1зерхкости расплав застывает тонким слоем и под действием центробежной силы (или ее составл ю- с щей) сходит с кристаллизатора в виде ленты, котора  скользит по внутренней боковой поверхности камеры 1,; укладыва сь затем кольцами на ее дно. Вследствие большой скорости -вршцени  кристаллизатора (5000-15000 об/мин) 30 и В1«з.окой теплопроводности его материала скорость охлаждени  расплава может достигнуть град/с при подаче струи на наружную пов.ерхвость и id-10 град/с при подаче на внут- 35 реннюю поверхность кристаллизатора. Остаток застывшего в дозаторе металла извлекают и используют дл  повторени  процесса.

Дл  исключени  взаимодействи  рас-40 плава с .дозатором необходимо, чтобы формирование защитного гарниссажного сло происходило достаточно быстро   чтобы температура установившегос  теплового равновеси  между дозатором 45 и оставшимс  в нем металлом не превысила температуру, при которой процессы взаимной диффузии могли бы получить заметное развитие. В устройстве оба эти услови  удовлетвор ютс  JQ потому, что дозатор выполнен из высокотеплопроводного материала и отношение общего объема дозатора V к объему заполн емой; расплавом полости . .Vg составл ет (4-6) :1. Вырока  тепло- проводность материала способствует интенсивному теплоотводу от контактирукщих с дозатором слоев расплава и практически мгновенному образованию

гарниссажного сло . При данном отношении объемов отсутствует диффузион;ное взаимодействие между расплавом и дозатором из-за низкой (450-500с) температуры установившегос  теплового равновеси . Нижний предел обусловлен тем, что при у V,. при постун лении в дозааор расплавов с высокими значени ми температуры, плотности и удельной теплоемкости, например ниоби , гафни  и т.п. сплавов на основе тугоплавких металлов, может произойти диффузионное сваривание металла с дозатором из-за чрезмерно высокой степени его нагрева. Верхний предел обусловлен требовани ми экономии материала и компактности устройства. Увеличение отношени  V tVj. свыше б  вл емс  нецелесообразным вследствие излишнего увеличени  габаритов устройства .

На предлагаемом устройстве проведено более двухсот плавок с получением длинномерных (до 25 м) лент из разнообразных металлов и сплавов, в том числе и%титана, циркони , гафни  ванади , р да жаропрочных сплавов с температурой плавлени  2000-2300С. Химический и спектральный анализ не вы вили в лентах присутстви  материала дозатора. Каждый дозатор выдерживал От 70 до 100 заливок расплава без видимьк изменений состо ни  по- верхности полости и сечени  сливного отверсти .

Предлагаемое устройство практически не имеет ограничений по температуре лить , обладает повышенной надежностью и ресурсной работоспособность позвол ет получать качественные ленты из тугоплавких ихимически активных в расплавленном виде металлов и сплавов. Указанный положительный эффект достигаетс  за счет наличи  в устройстве дозатору, который не вза .имодействует с высокотемпературными или химически активными расплавами, . хорсшо противостоит тепловым ударам, не коробитс  и не растрескиваетс , не-подвергаете  коррозионному и эрозионному износу.

Дл  изготовлени  дозаторов могут быть использованы такие недефицитные и хорошо поддающиес  токарной и фрезерной обработке материалы, как медь, бронза, латунь.

Применение изобретени  позволит расширить ассортимент металлов и сплавов, иэ расплавов которых могут быть получены длинномерные быстроза .каленные ленты высокого качества.

ери г. г

8

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ СО СВЕРХВЫСОКИМИ СКОРОСТЯМИ ОХЛАЖДЕНИЯ, содержащее герметизированную камеру, источник нагрева, кристаллизатор с приводом и дозатор расплава, представляющий собой разливочную воронку, о тличающееся тем, что, с целью повышения температуры литья и увеличения надежности работы устройства, дозатор выполнен из высокотеплопроводного материала, при этом отношение общего объема дозатора к объему его полой конусной части составляет (4-6)!1.

   фие!

   SU. 1025488